基于椎板组织形态计量学分析MRI诊断早期氟骨症及骨髓损伤的研究

摘要

目的：分析氟骨症患者和染氟兔椎体 MRI信号强度及其与椎板和椎体骨形态计量参数的相关性，证明骨髓造血细胞为影响椎体信号强度的因素，为基于椎体信号强度评价氟骨症的骨髓增生及其早期诊断的实用性提供依据。
　　材料和方法：回顾分析109例（男性57例，女性52例；年龄32-80岁，平均51岁）氟骨症脊柱MRI和X线表现，其中获36例椎板骨组织样本。另外选择109例（男57例，女52例；年龄34-80，平均51岁）来自非地方性氟中毒流行地区的脊柱MRI作为对照病例，对氟骨症患者椎板骨形态计量参数与信号强度的关系进行研究。选择3月龄新西兰白兔，分析24例染氟开始、90天、180天（染氟途径为饮用水,氟含量为100mg/L）腰椎MRI的信号强度及其与椎体骨形态计量参数的关系，并与8例对照组比较（饮用水氟含量<0.9mg/L），证明椎体骨形态计量参数改变对信号强度的影响。
　　结果：109例氟骨症患者的脊柱X-线片有骨硬化征象者77例（77/109,70.6％），骨质疏松29例（29/109,26.6%），正常骨质3例（3/109,2.8%）。MRI的T1加权成像（T1WI）显示椎体为低信号25例（25/109,22.9%），等信号52例（52/109,47.7%），高信号32例（32/109,29.4%）；短时反转恢复序列（STIR）显示椎体为低信号104例（104/109,95.4%），等信号有或无局灶性高信号5例（5/109,4.6%）。对椎体T1WI、T2加权成像（T2WI）、STIR信噪比（SNR）分析发现氟骨症低于对照组，配对t检验显示差异均有统计学意义（P<0.05）。依椎体T1WI低信号诊断骨硬化有6.0倍的优势比（OR=6.041,95% CI2.44-14.91,P<0.001）。对36例椎板骨形态计量分析发现平均骨髓造血细胞容积占骨髓组织的78.3%，依骨髓增生诊断标准氟骨症患者有较活跃的骨髓增生（诊断标准：造血细胞容积占骨髓组织的41%~60%为骨髓增生正常，61%~80%为增生较活跃，81%~100%为增生极度活跃）。该36例的T1WI显示椎体为低信号11例（11/36,30.6%），等信号15例（15/36,41.7%），高信号10例（10/36,27.8%）。椎板骨组织形态计量分析显示低信号组的造血细胞容积占骨髓组织的92.3%，为骨髓增生极度活跃；等信号组占79.4%，为增生较活跃；高信号组占61.1%，接近骨髓增生正常。方差分析显示三组之间差异有统计学意义（F=66.849，P<0.001）。Pearson相关性检验显示造血细胞与T1WI呈负相关（r=-0.940，P<0.001），与STIR无相关性（r=-0.262，P=0.123）。36例有椎板组织样本患者中发现 X-线片有骨硬化征象者23例（23/36,63.9%），骨质疏松者13例（13/36,36.1%）。椎板骨形态计量分析显示骨硬化者的造血细胞容积平均值（84.2±9.6%）明显高于骨质疏松（69.5±10.9%），两样本t检验显示差异有统计学意义（t=3.839，P=0.003）。依T1WI低信号诊断骨髓增生的敏感度和特异度分别是100%和60%，诊断骨髓增生极度活跃的优势比是等和高信号的5.0倍（OR=5.0,95% CI2.283-10.951，P<0.001）。动物实验证明染氟组椎体T1WI的SNR（7.6±2.4）低于对照组（12.2±2.0），两样本t检验显示差异有统计学意义（t=4.874，P<0.001）；STIR SNR染氟组（5.2±1.6）高于对照组（3.0±0.2），两样本t检验显示差异有统计学意义（t=6.238，P<0.001）。椎体骨形态计量分析发现染氟组骨髓造血细胞容积（58.9±11.4）高于对照组（45.1±6.3），两样本t检验显示差异有统计学意义（t=3.241，P=0.003）。Pearson相关性检验显示造血细胞与T1WI呈负相关（r=-0.763，P<0.001），而与STIR呈正相关（r=0.517，P=0.001）。依椎体T1WI信号减低和STIR信号增高诊断动物实验的骨髓氟中毒，诊断统计学提示 T1WI的敏感度最高（96%），STIR的特异度最高（100%）。
　　结论：氟骨症患者和动物实验的骨髓造血细胞均增加，依MRI信号强度可无创性判定氟骨症患者的骨髓增生和动物实验的骨髓氟中毒，但最终诊断仍需骨髓穿刺或活检病理学证实。氟骨症患者椎体的T1WI和STIR信号均减低，而动物实验椎体T1WI信号减低，STIR信号增加。提示动物实验的MRI表现可能为早期氟骨症征象，但需对骨小梁类骨质的定量及骨髓微环境对成骨细胞和破骨细胞调节的基础研究证实。

目录

声明

前言

1 氟骨症的流行病学现状

2 氟骨症的发病及其骨组织病理的研究

3 氟骨症的诊断及其治疗

4 氟骨症的X线研究

5 氟骨症的MRI研究

6 对氟骨症脊柱MRI和骨组织形态计量研究的可行性

7 研究目的及意义

参考文献

第一篇 氟骨症

第一章 对患者的搜集及其纳入和排除标准

第二章 放射学检查及其数据采集

第三章 病例分组

第四章 椎板骨组织样本的获取及其处理

第五章 骨髓纤维化的分级

第六章 椎板骨形态计量参数的正常参考标准

第七章 氟骨症椎板骨形态计量参数的测定

第八章 统计学处理

第九章 氟骨症和对照组椎体信号强度的分析及其比较

第十章 椎板骨组织病理及其形态计量分析

第十一章 氟骨症的分析和总结

参考文献

第二篇 动物实验

第一章 实验动物及其检查

第二章 放射学检查

第三章 椎体组织样本及其正常参考值

第四章 椎体骨形态计量参数的测定

第五章 统计学处理

第六章 动物及其血清和尿中氟含量

第七章 脊柱骨密度

第八章 兔腰椎MRI表现

第九章 兔脊柱解剖及椎体骨的组织成分构成

第十章 兔椎体骨形态计量分析

第十一章 MRI分型的椎体骨组织病理及形态计量参数

第十二章 动物实验的分析和总结

参考文献

综述:氟骨症的研究进展

1 介绍

2 氟骨症的发病

3 氟骨症的分子生物学研究

4 氟骨症的临床病理

5 氟骨症的放射学研究

参考文献

论文《中国医学计算机成像杂志》MRI对氟骨症患者骨髓增生的评价

【摘要】

[Abstract]

1 介绍

2 资料和方法

3 结果

4 讨论

5 结论

参考文献

致谢

附录1. 动物实验的主要材料、试剂、仪器设备

附录2. 文中符号说明（Abbreviations）

在读期间发表的论文