骨骼肌运动和冰敷后血流灌注及水分子扩散的功能MRI研究

摘要

本文内容分三部分进行阐述
　　第一部分:双指数表观扩散成像观察肌肉运动后水分子的扩散
　　目的:利用双指数表观扩散系数观察肌肉运动后水分子的扩散及其恢复过程。
　　方法:15名成年健康男性志愿者参加本研究,所有志愿者利用自制支架做定向足背屈运动直至肌肉疲劳。首先扫描胫骨前肌运动前后的T2WI和T2-mapping。志愿者休息48小时后同一时间段利用EPI-DWI序列进行胫骨前肌运动前和运动后3、6、9、12、15、18、21分钟 multi-b DWI成像。b值采用0、20、50、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200共15个b值,按照双指数模型计算出 fast ADC值和slow ADC值,按照单指数模型计算出 standard ADC值。根据 fast ADC值、slow ADC值、standard ADC值和T2值绘制成相应的伪彩图及fast ADC值,slow ADC值和standard ADC值的恢复曲线。
　　结果:静息状态下,胫骨前肌的T2值为46.04msec,肌肉运动后肌肉 T2值上升为59.93msec,上升幅度为30.2％(P<0.001)。静息状态下,胫骨前肌的standard ADC值为1.63×10-3mm2/S, fast ADC值为12.02×10-3mm2/S, slow ADC值为1.34×10-3mm2/S,静息时 fast ADC值较 slow ADC大。肌肉运动后,standard ADC值和slow ADC值均明显上升,分别达到2.04×10-3mm2/S,19.92×10-3mm2/S和1.65×10-3mm2/S,上升幅度为25％,65.8％和23.1％。经历21分钟恢复后,standard ADC值仍然比静息状态高4.9％(P>0.05),fast ADC值, slow ADC值比静息状态高18.4％和9.0％(P<0.05,P<0.05)。其中fast ADC较 standard ADC和slow ADC恢复快。
　　结论:肌肉运动后 fast ADC和slow ADC变化的规律是由差别的,双指数表观扩散系数能够较好的观察运动后肌肉内的水分子扩散变化,反映出不同间隔水分子的扩散特征。
　　第二部分:冰敷对骨骼肌运动后水分子扩散和血流灌注的影响
　　目的：利用MRI评价肌肉运动和冰敷后肌肉内的血流灌注及水分子扩散的变化。
　　方法：15名健康成年男性志愿者参加本研究,左右腿随机分配。所有志愿者利用自制支架做定向足背屈运动直至肌肉疲劳,首先进行肌肉运动前后 T2WI、T2-mapping、DWI扫描以及30分钟自然恢复的T2WI、T2-mapping、DWI扫描,接着进行肌肉运动前以及运动后3、6、9、12、15、18、21、24、27、30分钟FAIR扫描,最后肌肉疲劳收缩后30秒内开始冰敷小腿上段75％处,冰敷后FAIR时间点同运动后自然恢复 FAIR扫描,FAIR扫描完成后,接着 DWI序列扫描。
　　结果：静息时,胫骨前肌T2值为46.04±9.89mesc,肌肉运动后,T2值明显上升,达到59.93±8.97mese,较静息状态升幅为30.2％,具有统计学意义(P<0.001)。冰敷30分钟后与运动后30分钟恢复和静息状态下胫骨前肌的T2值没有统计学差异(分别t=0.81,P>0.05和t=0.77,P>0.05)。胫骨前肌运动后,ADC1和ADC2分别由2.29±0.32×10-3mm2/S,1.66±0.11×10-3mm2/S上升为3.72±0.41×10-3mm2/S,2.03±0.12×10-3mm2/S,上升幅度分别为62.4％和22.2％(P<0.001),30分钟恢复后,ADC1和ADC2均较静息状态高(P<0.05,P>0.05)。ADC1和ADC2和静息状态比分别下降了34.9％和27.7％( P<0.001)。胫骨前肌运动前灌注量104.68±6.47ml/min/100g,运动后灌注量明显上升,达到203.55±15.59ml/min/100g,上升幅度94.4％(P<0.001)。在自然恢复过程中,肌肉的血流灌注缓慢下降,至27分钟恢复至静息状态。冰敷对运动引起的肌肉灌注增加抑制明显,在6分钟内即下降68.4％,至18分钟时下降至静息状态。24分钟时又重新出现血流灌注增加,随后血流灌注继续下降。
　　结论：局部冰敷能够抑制运动引起的肌肉血流灌注增加,能明显降低肌肉内水分子的扩散。
　　第三部分:不同运动方式对小腿肌肉扩散张量参数的影响
　　目的:探讨不同运动方式对小腿肌肉扩散张量参数的影响。
　　方法:15名健康成年男性参与本研究,年龄范围25～36岁,平均29.88岁±4.12,BMI范围21.63～25.30平均23.03±1.47。利用SE-EPI序列进行小腿肌肉 DTI成像,分别测量胫骨前肌,内侧腓肠肌于足中立位、背屈位、跖屈位以及主动收缩状态下的ADC、FA、λ1、λ2和λ3。
　　结果:于足中立位时,两组肌肉3个本征值呈递减关系λ1>λ2>λ3,两组肌肉λ1没有统计学差异(P=0.38),GM的λ2、λ3、ADC要高于TA的λ2、λ3(分别P﹤0.05,P﹤0.01,P﹤0.01),GM的FA要低于TA的FA(P﹤0.05)。踝关节由跖屈转为背屈, TA被动收缩,FA值减少13.5％(P<0.005),ADC、λ2、λ3分别增加8.6％,12.4％,17.9％(分别P﹤0.001;P﹤0.001;P﹤0.001),λ1在两组没有统计学差异(t=0.96, P>0.05),踝关节由背屈转为跖屈时,GM被动收缩,FA值减少21.6％(P<0.005), ADC、λ2、λ3分别增加6.3％;10.5％和14.2％(分别P﹤0.001;P﹤0.05;P﹤0.001),λ1在两组没有统计学差异(t=0.94,P>0.05)。TA由中立位转为主动背屈时,ADC、λ1、λ2、λ3分别增加11.4％、7.3％、11.0％、16.0％(P﹤0.001;P﹤0.001;P﹤0.005;P﹤0.001),FA下降17.1％(P﹤0.005)。GM由中立位转为主动跖屈时, ADC、λ1、λ2、λ3分别增加12.2％、6.3％、13.1％、16.8％(P﹤0.001;P﹤0.001;P﹤0.05;P﹤0.001)FA下降18.2％( P﹤0.001)。
　　结论:本研究表明,肌肉主动运动和被动运动能够改变肌肉的弥散张量参数,这些参数的改变与肌肉的内部结构改变有关。

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封面

声明

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主要英文缩略词

前言

第一部分：双指数表观扩散成像观察肌肉运动后水分子的扩散

中文摘要

英文摘要

材料与方法

结果

讨 论

参考文献

附图

第二部分：冰敷对骨骼肌运动后水分子扩散和血流灌注的影响

中文摘要

英文摘要

材料与方法

结 果

讨 论

参考文献

附 图

第三部分：不同运动方式对小腿肌肉扩散张量参数的影响

中文摘要

英文摘要

材料与方法

结果

讨论

参考文献

附图

综述：

一、骨骼肌的解剖和功能

二、T2-mapping

三、扩散加权成像（Diffusion Weighted Imaging，DWI）及扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging，DTI）

四、血氧水平依赖成像（Blood-Oxygen-Level-Dependent , BOLD）

五、动脉血自旋质子标记（Artery Spin Labeling，ASL）

六、磁共振波谱(Magnetic Resonance Spectroscopy，MRS)

七、弹性成像（Magnetic Resonance Elastography，MRE）

八、肌肉的横截面积（Cross-Section Area，CSA）

参考文献

博士研究生期间科研成果及发表论文

致谢