椎间盘终板功能动态变化在椎间盘退变中的机制研究

Endplate plays an important role in keeping the normal structural integrity and the nutrition/metabolism of the intervertebral disc.The accurate evaluation of the function of the endplate will certainly provide an important reference for disclosing the exact mechanism of the degeneration of the intervertebral disc.Histopathology could be used to evaluate the function of the endplate, but it couldn't be used clinically because of its' invasion. With the development of MRI technology, three MRI modalities appeared and might be used in the future to evaluate the permeability (DCE-MRI), structural integrity (UTE-MRI) and metabolism (CEST- MRI) of the endplate clinically. In this study, we will choose the beagle dog to explore the suitable parameters design for these three MRI modalities in evaluating the function of the endplate,based on our original work on the allograft of the cervical intervertebral disc,we will establish the model of allograft lumbar intervertebral disc in dogs, and to explore the dynamic changings of the endplate's function and the results will be quantified.This study will provide a new MRI imaging method and parameters for evaluationg the function of endplate,the results might provide some value data in disclosing the important role of the endplate in the degeneration of the intervertebral disc.

终板作为椎间盘的重要组成之一，在维持椎间盘正常形态及营养代谢方面发挥重要作用。研究椎间盘退变过程中终板功能的动态变化将为探索椎间盘退变机制提供重要依据。以往对终板只有有创的组织病理学检查方法，而临床上尚无法实施这种有创检查。近年来发展起来的DCE-MRI、UTE-MRI及CEST-MRI可分别检测终板微循环及通透性、结构完整性及局部代谢,有望将来作为临床的无创检查方法。本研究将以beagle犬为研究对象，建立以DCE-MRI、UTE-MRI及CEST-MRI为基础的终板功能检测参数与方法，结合本课题组在国际上首先开展的同种异体椎间盘移植工作，建立同种异体椎间盘移植模型，观察终板在愈合过程中形态与功能动态变化与移植椎间盘退变的相关性，揭示终板功能变化在椎间盘退变中的机制。

终板作为椎间盘的重要组成之一，在维持椎间盘正常形态及营养代谢方面发挥重要作用。既往终板退变程度的检测主要依赖于病理检测，但有创且不符合实际临床。虽然MRI是目前用于椎间盘无创检测的最佳办法，但传统MRI由于分辨率及信噪比差，无法用于终板等超薄组织结构的检测。定量核磁的飞速发展为终板结构的检测提供重要的方法。DCE-MRI、T2 Relaxation Time -MRI及MTR-MRI这三种MRI模式可分别检测组织微循环及通透性、生化成分的含量及代谢，且已应用于骨髓、关节及脑等组织器官，但未见应用于终板的相关报道。本课题中，我们以beagle犬为研究对象，建立一种新的以MTR-MRI、T2 Relaxation Time-MRI及DCE-MRI为基础的终板功能检测方法，通过间隔1周的随访时间至12周，结果发现T2 Relaxation Time在不同的时间点信号值与髓核、终板、纤维环的蛋白多糖含量呈反比关系，而MTR在12周时信号值与胶原蛋白含量成正比，且组织学及病理学均证实此关系。通过DCE-MRI检测发现正常椎间盘中，椎体、终板区域、周围髓核）、中央髓核呈双峰信号，而退变后“终板延迟”效应减弱并最终消失。证实三种定量核磁技术能够无创、早期、敏感反映终板内的生化成分变化。结合本课题组在同种异体椎间盘移植方面的工作基础，建立了椎间盘针刺退变模型及同种异体椎间盘移植模型，综合组织病理学、分子生物学等研究方法，获取椎间盘退变过程中的终板功能动态改变数据，并进行量化分析。病理检测结果发现术后12周和24周椎体骨性已完全愈合，12周时终板结构增厚，24周时部分软骨终板轻度退变。DCE-MRI发现术后4周、8周双峰信号消失，但24周时终板出现双峰信号，定量核磁成像技术可以动态且无创检测移植椎间盘终板的弥散功能恢复情况，说明移植椎间盘终板可以发挥弥散作用且可能具有延迟自我修复作用。因此，定量核磁成像技术可以动态反映终板内血管网的重建、终板功能和代谢功能的恢复，三种核磁的联合应用可以全面为临床无创且动态监测椎间盘终板的功能提供可靠的检测标准。