骨骼肌损伤不同时期的磁共振弥散张量成像与生物力学特征研究

发布时间：2020-11-09 00:14

　　 目的:利用7.0T超高场强MRI成像系统和万能材料试验机在大鼠骨骼肌损伤后24h、72h、5d、7d、9d、2w等6个时间点对受损肌肉进行动态DTI扫描和生物力学特征检测,获得骨骼肌损伤后不同时间点的影像学图像和力学表现,探讨骨骼肌损伤后MRI成像的动态变化特点,为实现高场强MRI在临床运动创伤诊断、监控、疗效观察、伤情评估等方面的应用提供实验参考和理论依据。方法:106只3月龄SPF级雌性SD大鼠,将其随机分为2组:骨骼肌挫伤模型组(P组,n=92)、空白对照组(S组,n=14),两组大鼠单纯喂养一周。P组大鼠骨骼肌挫伤造模,分别在造模结束后各组随机取14只大鼠在24h、72h、5days、7days、9days、2weeks这6个时间点进行腓肠肌的7.0T磁共振弥散张量成像活体动态扫描,在体动态观察骨骼肌解剖学变化特征。造模结束后另随机取8只大鼠处死,采用组织病理学技术,对肌纤维解剖和细微结构改变进行体外验证。各时间点随机选取7只大鼠处死,选取部分大鼠处死后取骨骼肌标本进行固定,光镜及电镜观察肌纤维结构。剩余大鼠在每个时间点随机选取7只处死,采用万能材料实验机对健侧和损伤侧受损后不同时间点的骨骼肌单项拉伸时的生物力学性能进行检测。选取部分大鼠处死后,取下完整的受损骨骼肌(含两端附着点的骨骼),用万能材料实验机等速牵拉,直至肌肉断裂。计算机自动描记载荷变形曲线,自动处理并输出最大拉伸强度和最大拉伸率数据,了解骨骼肌伤后各阶段的生物力学特性。MRI结果与病理学及生物力学结果进行相关对照分析。同一时间点的MRI成像结果分别与组织病理学结果和离体生物力学检测结果进行相关性分析。通过与放射科专家访谈、研讨,与临床骨骼肌损伤MRI图像比对等方法对研究结果进行分析,对骨骼肌损伤后不同时间点的超高场强MRI成像记过结果和生物力学特征进行论证超高场强MRI在骨骼肌损伤研究方面的应用及价值进行论证。结果:7.0T磁共振弥散张量成像结果显示:损伤后24h腓肠肌区域ADC值显著性升高,72h下降随后逐渐升高恢复至正常水平;损伤后24hT1值有所下降,至72h显著性升高,随后逐渐下降,至损伤后9d恢复到正常水平;T2值在损伤后24h变化不明显,72h显著性升高,随后逐渐下降,至损伤后9d恢复到正常水平。万能材料试验机拉伸实验显示骨骼肌损伤后24h抗拉伸强度和最大拉伸距离显著性下降,72h达到最低值,随后开始上升,至损伤后9d恢复至正常水平。组织病理学检测均显示骨骼肌挫伤在24h、72h两个时间点损伤较为严重,5d、7days、9d、2w等时间点骨骼肌损伤处于恢复阶段。结论:(1)7.0T MRI弥散张量成像能够对骨骼肌损伤在体研究获得骨骼肌不同时段高分辨率图像。通过组织病理学验证了骨骼肌损伤后不同时期肌纤维解剖和细微结构的变化特征,磁共振弥散张量成像结果与组织病理学的结果具有一致性。(2)万能材料实验机对骨骼肌生物力学特征进行检测表明损伤后不同时期骨骼肌最大拉伸强度及最大拉伸距离出现显著性改变。因此检测骨骼肌损伤的恢复标准还应包括骨骼肌强度及韧性的恢复。(3)MRI结果与生物力学结果进行相关性分析显示两种检测结果数据具有高度相关性。同一时间点的MRI成像T1、T2、ADC值分别与离体生物力学检测结果进行相关性分析,发现T1、T2、ADC值与最大拉伸强度和最大拉伸距离具有高度相关性。
【学位单位】：成都体育学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：G804.6
【部分图文】：

18图 2 大鼠腓肠肌损伤不同时程 7.0TMR-DTI 成像图。注：图片从上至下分别为正常对照（CST）、损伤后 24 小时（24h）、损伤后 72 小时（7后 5 天（5d）、损伤后 7 天（7d）、损伤后 9 天（9d）7T MRI 图像，T1 代表 T1 加权成表 T2 加权成像，ADC 伪彩图显示 DTI 成像 ADC 值。

表 3. 6 个时间点大鼠健侧与伤侧 ADC 值均值比较注：★代表各个时刻的 ADC 值与对照组相比有差异（p<0.05）。时间点 健侧 ADC 伤24h 0.0015±0.00021 0.001272h 0.0015±0.00012 0.002±5days 0.0015±0.00008 0.00187days 0.0015±0.00008 0.00169days 0.0015±0.00012 0.00152weeks 0.0015±0.00009 0.0015

图 4 大鼠骨骼肌损伤不同时期 DTI 成像 T1 灰度值柱状图注：*代表各个时刻与对照组比较有差异(p<0.05)。对 7T MRI T1 加权成像的腓肠肌区域进行灰度值分析，以正常腓肠肌灰母计算损伤后各时程灰度值变化，结果显示损伤后 24hT1 值有所下降显著性升高，随后逐渐下降，至造模后 9d 恢复到正常水平。
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本文编号：2875574