DTI 与 DSI 评估咀嚼肌:揭示差异、再现性及对微环境变化的敏感性

【字体: 时间:2025年04月25日 来源:BMC Musculoskeletal Disorders 2.2

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  咀嚼肌形态和微观结构变化与颞下颌关节紊乱病(TMDs)密切相关。为评估扩散张量成像(DTI)和扩散谱成像(DSI)在咀嚼肌评估中的性能,研究人员对健康志愿者和 TMDs 患者研究。结果显示二者有差异,DSI 对 TMDs 患者咀嚼肌微环境变化更敏感,为临床评估提供参考。

  在人体的口腔颌面部,咀嚼肌可谓是默默工作的 “小能手”,它们复杂的结构就像精密的机械零件,协同运作完成咀嚼动作。然而,当这些肌肉出现形态变化或微观结构损伤时,麻烦就来了,颞下颌关节紊乱病(TMDs)可能随之找上门,影响着众多人的生活质量。据统计,TMDs 影响着高达 34% 的人群,是常见的口腔面部疼痛病症。
目前,临床诊断 TMDs 的方法虽然多样,但常规磁共振成像(MRI)只能发现咀嚼肌的大体结构变化,对早期微观结构改变不够敏感。扩散张量成像(DTI)虽能在一定程度上弥补这一不足,可它自身也存在模型假设、方向分辨率低等缺陷,难以精准揭示咀嚼肌复杂的病理状态和纤维束结构。而扩散谱成像(DSI)凭借先进的数据采集技术和出色的角分辨率,理论上能更精确地解析肌肉纤维结构,但它在咀嚼肌评估中的作用还未明确,与 DTI 的比较也不充分。

为了深入了解 DTI 和 DSI 在咀嚼肌评估中的表现,福建医科大学附属第一医院的研究人员开展了一项前瞻性研究。研究结果表明,DTI 和 DSI 都能对咀嚼肌进行可重复性评估,但二者在追踪纤维质量、解剖特征和扩散属性等方面存在显著差异。并且,DSI 对 TMDs 患者咀嚼肌微环境变化更为敏感,能检测到更多细微改变。这一研究成果发表在《BMC Musculoskeletal Disorders》上,为临床医生更精准地评估咀嚼肌状态、制定个性化治疗方案提供了有力依据。

在研究过程中,研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,招募了 25 名健康志愿者和 25 名 TMDs 患者作为样本队列。接着,利用 3.0-T MRI 系统对参与者进行扫描,获取咀嚼肌图像。然后,通过肌肉分割确定感兴趣区域,对扩散数据进行预处理。最后,在 DSI Studio 软件中进行咀嚼肌纤维追踪,并提取相关解剖特征和扩散属性进行分析。

下面来详细看看研究结果:

  1. DTI 与 DSI 的比较:在健康志愿者中,DSI 在所有咀嚼肌中生成的纤维数量显著多于 DTI,且大多数咀嚼肌中低质量纤维更少。在解剖特征方面,DSI 追踪到的纤维数量更多,部分肌肉的纤维平均长度更短,部分肌肉的纤维体积更小。在扩散属性上,DSI 的平均扩散率(MD)、轴向扩散率(AD)和径向扩散率(RD)值均显著高于 DTI,而分数各向异性(FA)值二者无显著差异。
  2. DTI 和 DSI 的再现性:DTI 和 DSI 序列两次扫描的大多数解剖特征和扩散属性的变异系数(CV)值均在可接受范围内(<10%),相对绝对差(RAD)也较低(within ± 10%)。Bland - Altman 图显示两次扫描的一致性良好。
  3. 对微环境变化的敏感性:与健康志愿者相比,TMDs 患者的咀嚼肌在 DTI 和 DSI 检测下均呈现出一些变化。如在翼外肌(LPMs)中,DTI 显示 TMDs 患者的纤维体积(TV)、RD 降低,FA 增加;DSI 除了这些变化外,还发现 MD、AD 也显著降低。在咬肌(MMs)中,二者都显示TV减小,AD 增加;DSI 还检测到TML和 MD 的差异。在翼内肌(MPMs)中,DTI 和 DSI 都发现TV减小,DSI 还发现TN、MD 和 RD 的显著差异。根据关节盘移位状态分组后,DSI 能检测到更多组间差异,而 DTI 在部分指标上组间差异不显著。

研究结论和讨论部分指出,DSI 在描绘咀嚼肌纤维方面更准确,能追踪到更多纤维,对肌肉解剖特征和微观环境变化的检测能力更强,结果也更全面,与先前研究更相符。不过,该研究也存在一些局限性,如样本量较小、未完全阐明 DTI 和 DSI 不同指标的机制、患者分类方式较简单、DSI 扫描时间长且后处理复杂等。但总体而言,这项研究为后续研究和临床应用提供了重要参考,未来需要进一步优化技术和扩大样本量,以更好地应用于临床实践,帮助更多 TMDs 患者。

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