腰椎小关节的核磁共振研究及其在青年非特异性腰痛患者中的意义

The structure disorder and dysfunction of lumbar facet joint could be an important reason for nonspecific chronic low back pain.Previous research about the facet joint were rare and exist many kinds of limitations. This project plans to establish the three-dimensional quantitative analysis method of the facet joint structure by the technique of image thresholding and point clouds dataset calculating. The high quality images of the facet joint from low back pain patients and healthy volunteers are used for analysis which will be get from high intensity (3.0T) magnetic resonance scanning. The study means to simulate axial loading and moving postures of lumbar spine by using kinetic magnetic resonance imaging skill so as to study the facet joint morphology and movement characteristics and its variation. The study also plans to explore the earlier composition changes of the articular cartilage by physiological magnetic resonance processing method, so as to analyze the relationship between structure and function. This project could provide the reliable three dimensional morphometry information of facet joint, analyze the related changes of structure in patients with low back pain, and reveal the role of facet joint in low back pain. Wish this study will help to provide the guideline of the diagnosis and treatment of low back pain.

腰椎小关节的结构及功能紊乱是非特异性腰痛的重要原因，以往的认识有限。我们的前期工作建立了小关节影像的数字化处理及分析方法，对低场强核磁共振（MRI）下小关节的软骨下骨等结构进行了三维量化研究，证实了该方法的可靠性，并获得了有意义的发现。本项目将利用高场强（3.0T）MRI对小关节结构尤其是软骨的成像优势（预实验中已证实），建立活体腰椎小关节的精细定量分析方法，更深入分析主要结构的三维形态学特点；模拟腰椎生理负荷及常见的运动状态，探讨脊柱处于负荷状态下、不同功能位时的小关节形态结构及运动参数的变化规律；利用MRI生理成像，分析青年腰痛患者关节软骨形态改变之前的成分变化及其在关节面上的区域差异。本项目将进一步揭示腰椎小关节的结构、功能和运动特点，探讨小关节病变的形态学及运动学原因，为腰痛的早期诊断、治疗提供依据.

腰痛是威胁人类健康的重要疾病之一，调查显示约70%的成年人在其一生中发生过腰痛，目前，腰痛的患病率逐年增加，并有年轻化的趋势。腰痛的发病机制尚不十分清楚，腰椎小关节的研究近年来逐渐获得重视，其退变改变了腰椎的生物力学性质及局部微环境，并与椎间盘退变互为因果，成为腰痛的主要原因。然而小关节退变引起的腰痛发病隐匿，且由于其结构的特殊性导致其功能学和形态学改变不易被常规影像学手段所检测，小关节退变的早期改变鲜有研究报道。本研究利用3.0T MRI的成像优势，研究不同的成像技术，对人类的小关节退变过程中的形态学和功能学的变化进行研究，并采用多种技术方法评价MRI成像技术在小关节早期退变的应用价值，找出适合小关节早期退变的成像方法，使其得以发现和诊断，防患于未然。本研究的主要包括：高场强 MRI对人腰椎小关节软骨的形态学研究、人腰椎小关节退变早期的功能影像学研究、人腰椎小关节退变与椎间盘之间的影像学相关性研究、腰椎小关节退变的成像新技术探讨以及利用分子生物学技术评价磁共振功能学成像在早期小关节退变中的研究价值五部分内容。高场强的3.0T磁共振在显示精细结构方面具有优势，但因磁共振固有的分辨能力的限制，难以用常规的成像方法对小关节的形态进行分析，本研究通过对比不同的软骨特异性成像序列，对小关节软骨部分进行有针对性的研究，探讨腰椎小关节软骨成像的方法，对小关节的解剖结构进行形态学的初步观察。为了进一步判断小关节退变的特点，本研究采用磁共振T2, T2* 和 T1ρ mapping功能学成像方法对退变过程中小关节软骨成分的变化进行探讨和评价，同时将退变小关节与同层面的椎间盘进行相关性研究，进一步阐述小关节与椎间盘改变之间的联系；为了进一步对退变过程中小关节的结构进行精确的分析，本研究采用同步辐射光源对大鼠小关节退变模型进行了系统的研究，分析了小关节各个组分在退变过程中的变化；最后，本研究对人的退变小关节进行功能影像学分析，组织学观察和退变相关基因表达的检测，并探讨磁共振功能学成像技术在小关节早期改变中的研究潜力和诊断价值。