可逆期退行性变软骨基质生化成分改变与磁共振功能成像(dGEMRIC/T2 mapping)的相关性实验研究

骨性关节炎(OA)是常见的关节软骨退变性疾病，是世界范围内致残的第二大原因。OA早期以关节软骨胶原纤维的破坏和糖胺聚糖的丢失为主，其表现为软骨水肿、软化，此时尚未发生软骨形态学改变，处于病变的"可逆期"，如能早期发现，对OA的治疗及其预后具有重要的临床价值，但至今尚无有效的早期诊断方法。近年来，随着高场强3T MR成像技术的发展及其相关软件的升级，dGEMRIC/T2 mapping等功能成像技术同软骨糖胺聚糖（GAG）和胶原（collagen）含量的相关性研究备受关注，但目前上述序列多应用于中晚期OA的诊治及软骨再生的疗效评估方面。本课题拟通过建立可逆期软骨退行性变动物模型，利用无创磁共振功能成像（dGEMRIC和T2 mapping）技术分析可逆期软骨基质生化成分改变，并进行两者的相关性实验研究，最终给早期诊断乃至治疗、预防OA提供理论依据。

首先，我们建立成年小型猪正常软骨磁共振成像（T1 WI/T2 WI/PD WI/dGEMRIC/T2 mapping）体系,优化各类序列成像参数，将膝关节软骨分为四个感兴趣区：股骨内髁面、股骨外髁面、胫骨平台内侧面、胫骨平台外侧面的中间1/3部分进行观察，建立猪软骨功能MRI正常值数据库。采用前交叉韧带离断术建立早期软骨退行性变骨性关节炎（OA）模型，术后1W、2W、3W、1M、2M、3M分别进行软骨外观、组织生化、软骨组织学评估，确定可逆期软骨退行性变动物模型观察的时间窗。第二阶段，我们结合软骨生化分析、组织学评估、免疫组化等实验结果，分析 dGEMRIC/T2 mapping显像在OA软骨早期退变阶段的发展变化。研究显示造模术后4W关节软骨出现退行性改变，关节面毛糙、软骨软化，随着时间的延长，甚至出现软骨表面裂隙及软骨缺损等表现；同时软骨生化成分分析及组织学评估显示软骨细胞外基质（ECM）中蛋白聚糖（GAG）含量逐渐减少，染色着色强度降低，并随着退变的进一步加重，出现失染；总胶原含量在退变进程中无特异性降低，胶原排列逐渐紊乱，随着退变加重，Ⅱ型胶原/I型胶原比例逐渐减少。dGEMRIC/T2 mapping显像显示T1，Gd值进行性降低，T2值逐渐升高。相关性分析显示T1，Gd值与GAG含量正相关(r=0.888, P<0.001)，T2值与GAG含量呈负相关(r=-0.865, P<0.001)，胶原含量与T1，Gd值(r=-0.292, P=0.273)及T2值(r=0.232, P=0.388)无显著相关。我们认为利用功能磁共振序列dGEMRIC/T2 mapping可特异性发现早期关节软骨生化成分改变，为OA早期诊断提供理论依据。