IVIM-DWI 基于的虚拟 MR 弹性成像评估髌下脂肪垫弹性:为膝骨关节炎诊疗带来新契机

【字体: 时间:2025年04月23日 来源:BMC Musculoskeletal Disorders 2.2

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  膝骨关节炎(KOA)中髌下脂肪垫(IPFP)纤维化影响其弹性,但相关研究较少。研究人员开展基于体素内不相干运动扩散加权成像(IVIM-DWI)的虚拟 MR 弹性成像(vMRE)评估 IPFP 弹性的研究,发现该技术重复性和再现性良好,对评估 KOA 有重要意义。

  在人体的膝关节中,膝骨关节炎(Knee Osteoarthritis,KOA)就像一个 “捣乱分子”,严重影响着人们的生活质量。它是一种常见的慢性退行性关节疾病,会波及整个膝关节组织,包括软骨、滑膜、软骨下骨、韧带,还有髌下脂肪垫(Infrapatellar Fat Pad,IPFP)。全球有数百万人受其困扰,膝盖疼痛是它最常见的症状,让许多患者行动不便,生活大受影响。
目前,医学上对 KOA 的治疗主要是缓解疼痛和维持关节功能,因为还没办法阻止它的发展。在诊断方面,MRI(磁共振成像)近年来用得越来越多,但之前大多研究只是关注 IPFP 的形态描述或半定量评估,比如它的体积、面积和信号强度等,对 IPFP 弹性变化的研究却很少。

传统评估组织硬度的方法,像超声弹性成像(Ultrasound Elastography,USE)和磁共振弹性成像(Magnetic Resonance Elastography,MRE),都存在一些缺点。USE 和 MRE 不仅检查成本高,还需要复杂的机械设备,而且结果很大程度上依赖操作人员,并且对病变位置也有要求。所以,寻找一种更可靠、便捷的评估 IPFP 弹性的方法迫在眉睫。

为了解决这些问题,来自兰州大学第一临床医学院、兰州大学第一医院放射科、陕西中医药大学附属医院放射科等机构的研究人员,开展了一项基于 IVIM-DWI 的 vMRE 评估 IPFP 弹性的研究。他们想看看这种新技术在测量 IPFP 弹性时,重复性和再现性到底怎么样。

研究人员用到的主要关键技术方法有:首先,选取符合条件的 71 例患者(40 名男性,年龄在 45 - 72 岁之间),让他们接受 3T 磁共振扫描仪(配备 18 通道膝关节线圈)的检查,扫描包括 T1 加权自旋回波序列、T2 加权脂肪抑制序列和 IVIM-DWI 序列,且每位患者都进行两次扫描,间隔 30 - 60 分钟。其次,利用自定义的 MATLAB 软件处理 MRI 数据,计算出不同 b 值下的虚拟剪切模量(μdiff)。最后,由两位经验丰富的放射科医生独立在 vMRE 刚度图上勾勒 IPFP 的感兴趣区域(ROI),获取μdiff的平均值和标准差(SD),并通过多种统计方法评估重复性和再现性。

研究结果


  1. 患者特征:71 例患者纳入研究,平均年龄 56 岁,平均 BMI 为24.8±3.5 kg/m2 。K/L 分级显示,0/1 级 23 人,2 级 27 人,3 级 21 人。μdiff800的平均刚度值显著高于μdiff1500,而且随着 K/L 分级增加,IPFP 的刚度值降低。
  2. 观察者内再现性μdiff1500的平均值和 SD 值表现出极好的观察者内再现性(ICC0.90CoV10% )。μdiff800的平均值 ICC 为 0.917,SD 值 ICC 为 0.870,但 CoV 超过 10% 。
  3. 观察者间再现性μdiff1500的平均值和 SD 值,以及μdiff800的平均值,观察者间再现性都极好(ICCs0.90CoV10% )。不过μdiff800的 SD 值 ICC<0.90,CoV>10% 。
  4. 重测重复性μdiff1500平均值的重测重复性极好(ICC=0.902CoV=6.8% ),μdiff800平均值表现出良好的重复性(ICC=0.877CoV=15.3% ),μdiff1500μdiff800的 SD 值也有良好重复性。
  5. vMRE 测量值与 K-L 分级的相关性μdiff与 K-L 分级呈显著负相关(μdiff1500r=?0.690μdiff800r=?0.539P<0.001 )。

研究结论和讨论


这项研究表明,基于 IVIM-DWI 的 vMRE 在评估 IPFP 弹性方面是一种可靠的技术,它在观察者内、观察者间和短期重测中都有很好的一致性。这意味着它有可能成为评估 KOA 中 IPFP 纤维化、监测疾病进展和治疗反应的有力工具。

不过研究也存在一些局限性。这是一项单中心研究,需要在更大规模的多中心队列中进一步验证。而且目前对于选择 b 值和校准因子还没有统一的标准,研究主要基于前人对肝纤维化的研究,对于 IPFP 来说还需要更多探索。此外,该研究重点在重复性,没有关注诊断准确性,并且扫描时间较长,未来还需要优化技术来提高其临床实用性。

总体而言,这项研究为 KOA 的研究和诊断开辟了新的方向,虽然还有很长的路要走,但它让我们看到了 vMRE 在评估 IPFP 弹性方面的潜力,有望为 KOA 患者的诊疗带来新的突破,为医学发展贡献重要力量。

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