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1、254廣東醫(yī)學(xué)2010年1月第31卷第2期GuangdongMedicalJournalJan.2010,Vol.31,No.2Cetuximabplusgemcitabine/oxaliplatin(GEMOXCET)infirst-linemetastaticpancreaticcancer:amulticentrephasestudyJ.BrJCancer,2009,100(7):1032-1036.15CASCINUS,BERARDIR,LABIANCAR,etal.Cetuximabplusgemcitabineandcisplatincomparedwithgemcitabinea
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8、creaticcancerJ.JClinOncol,2009,27(13):2231-2237.14KULLMANNF,HOLLERBACHS,DOLLINGERMM,etal.磁共振成像評(píng)估軟骨移植修復(fù)術(shù)療效研究進(jìn)展陳淑瑩,齊偉力汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)脊柱外科(廣東汕頭515041)骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis,OA)是一種慢性、漸進(jìn)性、退行性關(guān)節(jié)病變,累及一個(gè)或多個(gè)關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)軟骨最先受累。OA是機(jī)械性和生物性因素相互作用的結(jié)果,使軟骨細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)和軟骨下骨合成與降解的正常進(jìn)行失去平衡,從而導(dǎo)致軟骨的軟化、纖維化、潰瘍、減少,軟骨下骨硬化、囊性變,骨贅形成,臨床表現(xiàn)為關(guān)
9、節(jié)疼痛、壓痛、晨僵、捻發(fā)音,可伴有不同程度的關(guān)節(jié)腔積液、關(guān)節(jié)絞鎖和運(yùn)動(dòng)受限1。近年來(lái),隨著磁共振(magneticresonanceimaging,MRI)的發(fā)展,不僅能準(zhǔn)確反映與關(guān)節(jié)軟骨早期變性相關(guān)的膠原結(jié)構(gòu)和含量,蛋白多糖和水含量的變化;而且能對(duì)各類(lèi)軟骨移植修復(fù)術(shù)后移植物的厚度、與植入?yún)^(qū)周?chē)P(guān)節(jié)表面融合變化、生長(zhǎng)及功能恢復(fù)以及供區(qū)的軟骨與骨質(zhì)等情況作出動(dòng)態(tài)評(píng)估,準(zhǔn)確診斷術(shù)后并發(fā)癥。原(collagen)占15%22%,以型膠原為主,蛋白多糖(proteoglycans,PGs)占4%7%。各個(gè)位置的膠原和PGs含量不同,水含量從關(guān)節(jié)表面到深層逐步遞減,關(guān)節(jié)表面不同位置水含量各異。OA早期,
10、關(guān)節(jié)軟骨退變主要表現(xiàn)為ECM內(nèi)生化成分和結(jié)構(gòu)的改變,即PGs的喪失、膠原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞丟失與水分的增加,形態(tài)學(xué)上無(wú)明顯變化。隨著病情發(fā)展出現(xiàn)部分軟骨缺損,由于缺乏自我修復(fù)能力,在載荷應(yīng)力的持續(xù)刺激下,損傷逐漸加重;繼而造成全層軟骨損傷,此時(shí)覆蓋于軟骨下骨的血痂中含有大量間充質(zhì)干細(xì)胞,在各種生長(zhǎng)因子刺激下形成纖維軟骨,部分替代受損軟骨的功能,但新生軟骨主要含型膠原蛋白,蛋白多糖含量很少2,容易發(fā)生退化衰變。2關(guān)節(jié)軟骨的移植治療近年來(lái),采用各種移植技術(shù)治療關(guān)節(jié)軟骨缺損備受關(guān)注,移植物主要有軟組織(骨膜、軟骨膜)、骨軟骨、細(xì)胞等。2.1骨膜、軟骨膜移植該術(shù)式廣泛應(yīng)用于臨床試驗(yàn)中,其1關(guān)節(jié)軟骨正常組織
11、結(jié)構(gòu)及OA生化變化正常的關(guān)節(jié)軟骨為透明軟骨,由軟骨細(xì)胞(cartilagecell)和細(xì)胞外基質(zhì)(extracelularmatrix,ECM)組成,它是MRI生理性成像的成像基礎(chǔ)。在ECM中,水分占60%80%,膠通信作者。教授,碩士研究生導(dǎo)師機(jī)制是在缺損區(qū)植入有成軟骨能力的細(xì)胞,并通過(guò)纖維蛋白膠或縫合固定在軟骨基質(zhì)上,移植物常取材于脛骨和肋軟骨。雖然操作較簡(jiǎn)單,但新生軟骨基質(zhì)中氨基葡聚糖(glyco2廣東醫(yī)學(xué)2010年1月第31卷第2期GuangdongMedicalJournalJan.2010,Vol.31,No.2255saminoglycans,GAGs)含量較低,修復(fù)組織表面不平
12、整,形態(tài)3采用磁共振定量成像技術(shù)對(duì)修復(fù)組織進(jìn)行分析的學(xué)上不能完全達(dá)到軟骨組織,新生組織的力學(xué)性能及長(zhǎng)期耐受性不滿(mǎn)意3方法3.1延遲對(duì)比增強(qiáng)成像延遲對(duì)比增強(qiáng)成像技術(shù)(dGEM2RIC)根據(jù)有關(guān)固定電荷密度(thefixedchargedensity,FCD)。2.2自體骨軟骨移植多用于治療面積相對(duì)較小的軟骨缺損,方法是以關(guān)節(jié)邊緣非負(fù)重區(qū)作為供區(qū),獲取形態(tài)上與缺損區(qū)盡可能一致的骨軟骨瓣作為移植修復(fù)物進(jìn)行填充修復(fù)。該術(shù)式通過(guò)自體組織移植修復(fù)缺損,無(wú)移植物排斥之虞;骨和軟骨同時(shí)移植,通過(guò)移植骨與受區(qū)骨融合,達(dá)到固定的目的;移植物有足夠的深度能與受區(qū)嵌合,早期不易成為游離體。但MAKINO等4在軟骨組織
13、中電離子分布理論進(jìn)行成像,是間接定量測(cè)定軟骨蛋白聚糖含量的有效方法。軟骨中FCD主要由GAGs分子中的羧基與硫基所決定,這種電荷密度成像基本上反映了軟骨組織中的GAGs含量。采用釓對(duì)比劑(GdDTPA)經(jīng)由血管或關(guān)節(jié)腔注入,通過(guò)軟骨表面和軟骨下骨滲透入軟骨內(nèi)部。在正常軟骨中,排斥GdDTPA,因GdA,而低濃度GdG。當(dāng)軟骨退化衰經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)修復(fù)組織與正常軟骨仍有明顯組織學(xué)差異,混雜部分纖維軟骨,一段時(shí)間后已形成的透明軟骨被纖維軟骨和骨樣組織替代。2.3細(xì)胞移植自體軟骨細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(2SCs)和脂肪干細(xì)胞是目前研究的熱點(diǎn)。(autologouschondrocyteimp,G,FCD喪
14、失,對(duì)GdDTPA的,GdDTPA在軟骨內(nèi)擴(kuò)散增加、局部濃聚,GdDTPA濃度決定的T1值降低。因此,該T1值是顯示蛋白多糖含量變化的特異性指標(biāo)12-13。DOMAYER等14運(yùn)用GdDTPA按體重012mmol/kg進(jìn)行靜脈注射配合關(guān)節(jié)主動(dòng)活動(dòng),90min后行3D-DESS序列成像,采集感興趣區(qū)(ROI)的T1值,對(duì)比增強(qiáng)前后及移植前后正常與修復(fù)組織的T1值(relativeR1,rR1)變化,了解關(guān)節(jié)軟骨GAGs含量變化,由此判斷軟骨的修復(fù)情況。WATANABE(2,5的終末細(xì)胞,(一般是4代),細(xì)胞表型易發(fā)生變異,表達(dá)的型膠原蛋白會(huì)變?yōu)樾?且生長(zhǎng)緩慢,不能滿(mǎn)足實(shí)際所需6。BMSCs具有多
15、向分化潛能,只有小部分能自發(fā)分化為軟骨祖細(xì)胞,而體外分化很大程度上依賴(lài)其培養(yǎng)條件,其中誘導(dǎo)因子在BMSCs定向分化中起著關(guān)鍵作用。目前公認(rèn)的起主要作用的生長(zhǎng)因子有:(1)TGF-能刺激軟骨細(xì)胞自身蛋白聚糖、膠原的合成及抑制基質(zhì)等15研究顯示rR1等于1說(shuō)明移植后修復(fù)組織的GAGs與正常的含量相等,大于1表示修復(fù)組織GAGs含量少,雖然場(chǎng)強(qiáng)和運(yùn)算方法的不同可導(dǎo)致rR1數(shù)值差異較大,但修復(fù)組織的T1值均較正常組織顯示更高的變異性。成像T1為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的自旋晶格弛豫時(shí)間3.2T1(thespin-latticerelaxationintherotatingframe)。研究提示降解,促進(jìn)BMSCs
16、向軟骨細(xì)胞分化,并呈劑量依賴(lài)性7;(2)bFGF被認(rèn)為是軟骨細(xì)胞最有力的促有絲分裂因子,它可以刺激其合成膠原和PGs,作用受濃度影響,但濃度過(guò)高會(huì)影響其促合成作用而轉(zhuǎn)向分解代謝8;(3)BMP家族能誘導(dǎo)BMSCs分化為成骨細(xì)胞和軟骨細(xì)胞,BMP-2誘導(dǎo)BMSCs向是一個(gè)無(wú)創(chuàng)量化預(yù)測(cè)與監(jiān)測(cè)早期OA軟骨內(nèi)大分子輕微T1弛豫率(1/T1)與軟骨PGs的減少呈改變的敏感指標(biāo),T1線(xiàn)性相關(guān)。它采用自旋鎖定脈沖序列(spin-lockingse2quence),設(shè)定系列自旋鎖定時(shí)間,采集系列T1WI重構(gòu)T1值。在早期OA患圖(T1map),對(duì)不同ROI定量測(cè)定T1值和T2值均者掃描中發(fā)現(xiàn),OA患者較正常人
17、軟骨的T1值和T2值與X線(xiàn)上顯示的OA嚴(yán)重明顯升高,增加的T1值是診斷軟骨早期退變更程度呈正相關(guān);較T2值相比,T1值變化為敏感的指標(biāo)16-17。比較正常與修復(fù)組織的T1(T1)可了解修復(fù)組織基質(zhì)中PGs含量18,結(jié)果較軟骨細(xì)胞方向分化,表達(dá)的軟骨成分比BMP-4和BMP-6誘導(dǎo)的效率更高9;(4)IGF-1是一種強(qiáng)有力的合成代謝刺激因子,顯著促進(jìn)有絲分裂,合成軟骨基質(zhì)PGs增多,加快軟骨細(xì)胞增殖和成熟,并可誘導(dǎo)BMSCs向軟骨細(xì)胞分化。徐亮等10采用TGF-1、地塞米松和維生素C體外成功誘導(dǎo)脂肪干細(xì)胞(第3代)向軟骨細(xì)胞分化,證明脂肪干細(xì)胞在特定培養(yǎng)液的誘導(dǎo)下可向成軟骨細(xì)胞表型分化,分泌特異
18、性基質(zhì),有望成為新的細(xì)胞來(lái)源。然而馬鈺等11指出脂肪干細(xì)胞在傳10代后出現(xiàn)脂滴增多、突觸伸長(zhǎng)、細(xì)胞增殖減緩等衰老現(xiàn)象,只有5代以?xún)?nèi)的細(xì)胞適合進(jìn)行軟骨修復(fù)。因此,種子細(xì)胞的來(lái)源、如何加快其增殖及監(jiān)控其生物行為等是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。目前細(xì)胞移植方法眾多,采用組織工程技術(shù)制備具有成軟骨活性的人工軟骨來(lái)修復(fù)嚴(yán)重關(guān)節(jié)軟骨損傷是未來(lái)發(fā)展的新方向。該技術(shù)是利用生命科學(xué)和工程學(xué)的原理和方法,以人工合成或天然材料為載體整合被分離細(xì)胞,移植后在宿主體內(nèi)降解釋放細(xì)胞,形成新的有功能組織,達(dá)到修復(fù)缺損的目的,主要采用單純載體支架以及種子細(xì)胞-支架、支架-細(xì)胞因子、種子細(xì)胞-支架-細(xì)胞因子等幾種復(fù)合形式。成像不需特殊
19、T2mapping更接近于延遲增強(qiáng)對(duì)比成像。T1的硬件和線(xiàn)圈,但由于信噪比和分辨率的關(guān)系,目前主要運(yùn)用于高場(chǎng)強(qiáng)的MRI(3T以上)。3.3T2mappingT2值是橫向磁化弛豫至其最大值37%所需的時(shí)間,T2mapping對(duì)診斷早期軟骨退化敏感且可重復(fù)性高,其值主要與型膠原含量、排列方向和水含量有關(guān)。T2mapping采用非侵入方式檢測(cè)軟骨細(xì)胞外膠原組分、排列變化,生成代表不同T2WI的灰度圖像集,通過(guò)后處理產(chǎn)生T2彩色圖,展示灰度MR圖像上不可見(jiàn)的軟骨超微結(jié)構(gòu)變化。軟骨基質(zhì)中與膠原和PGs結(jié)合的水分子可促使T2衰減,導(dǎo)致T2WI上軟骨信號(hào)降低,而關(guān)節(jié)滑液中的自由水則為高信號(hào)。退變軟骨中膠原和
20、PGs的減少,引起自由水增加,使256廣東醫(yī)學(xué)2010年1月第31卷第2期GuangdongMedicalJournalJan.2010,Vol.31,No.21995:-.2HATTORIK,TAKAKURAY,ISHIMURAM,etal.DifferentialacousticpropertiesofearlycartilagelesionsinlivinghumankneeandanklejointsJ.ArthritisRheum,2005,52(10):3125-3131.3HOMMINGAGN,BULSTRASK,BOUWMEESTERPS,etal.Perichondralgr
21、aftingforcartilagelesionsofthekneeJ.JBoneJointSurgBr,1990,72(6):1003-1007.4MAKINOT,FUJIOKAH,KUROSAKAM,etal.Histologicanal2ysisoftheimplantedcartilageinanexact-fitosteochondra1trans2plantationmode1J.Arthroscopy,(7):747-751.5XUH,SF,NoringTissueEngineer2UsingJBiosciBioeng,106(:515-6,2008,22(12):1505-15
22、07.7WORSTERAA,NIXONAJ,BRDWERTOLANDBD,etal.Effectoftransforminggrowthfactor1onchondrogenicdifferentia2tionofculturedequinemesenchymalstemcellsJ.AmJVetRes,2000,61(9):1003-1010.8DARLINGEM,ATHANASIOUKA.Growthfactorimpactonar2ticularcartilagesubpopulationsJ.CellTissueRes,2005,322(3):463-473.9SEKIYAI,LARS
23、ONBL,VUORISTOJT,etal.ComparisonofeffectofBMP-2,-4,and-6oninvitrocartilageformationofhumanadultstemcellsfrombonemarrowstromaJ.CellTissueRes,2005,320(2):269-276.10徐亮,楊述華.脂肪干細(xì)胞在體外特定培養(yǎng)液中向軟骨細(xì)胞T2WI信號(hào)升高。隨著基質(zhì)成分的進(jìn)一步丟失,軟骨中自由水含量增多和活躍性增加使T2弛豫時(shí)間延長(zhǎng),信號(hào)進(jìn)一步增強(qiáng)19。軟骨因受力狀態(tài)和層次各異導(dǎo)致膠原纖維排列不同,而水分子分布與膠原纖維排列方向平行,因此分布方向各異的水分子產(chǎn)生
24、穩(wěn)定的磁化矢量夾角(magicangleeffect),它是決定軟骨T2值的主要因素,因此測(cè)定軟骨T2值能夠反映軟骨局部組織狀態(tài)和膠原排列20。DOMAYER等21采用T2mapping對(duì)比行微骨折和ACI治療患者正常與修復(fù)組織T2值變化(relativeT2,rT2),rT2越接近于1表示修復(fù)組織的膠原和水含量越接近正常組織,修復(fù)組織T2值越低說(shuō)明修復(fù)的多為纖維軟骨,透明軟骨少;ACI療效優(yōu)于微骨折。3.4三氧化二鐵標(biāo)記干細(xì)胞磁共振探測(cè)技術(shù)如何在體內(nèi)有效分析干細(xì)胞的定位、增殖、22用干細(xì)胞移植治療的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題VSOPs(verysmallon)hMSCs并以,在1117TMRI-LASH,
25、同時(shí)行組織學(xué)和PCR分析比較,結(jié)果顯示三氧化二鐵標(biāo)記干細(xì)胞磁共振探測(cè)技術(shù)為干細(xì)胞顯影和追蹤其生物學(xué)行為提供了一個(gè)非侵襲性和可重復(fù)的有效方法。JING等23對(duì)半月板區(qū)的缺損關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行SPIO(superparamagneticironoxidenanoparticle)標(biāo)記的hMSCs行關(guān)節(jié)腔注射,分階段在115TMRI運(yùn)用GRET2WI序列進(jìn)行掃描,同時(shí)進(jìn)行組織學(xué)分析,結(jié)論與AN2DREAHEYMER一致,但采用注射法進(jìn)行移植,干細(xì)胞并不活躍,多數(shù)只存在于關(guān)節(jié)液中。3.5彌散加權(quán)成像(Diffusion-weightedimaging,DWI)DWI是利用生物組織中水質(zhì)子的布朗運(yùn)動(dòng)原理成像。
26、分子表型的分化J.中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù),2007,11(10):1805-1807.11馬鈺,李青,趙大慶,等.脂肪基質(zhì)干細(xì)胞的分離培養(yǎng)及其作彌散運(yùn)動(dòng)可引起自旋質(zhì)子的相位丟失,造成DWI上的信號(hào)丟失,并且隨著梯度磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加,對(duì)彌散更加敏感,因此可通過(guò)測(cè)定水的自身彌散作用判斷軟骨內(nèi)水含量24為軟骨種子細(xì)胞的研究J.細(xì)胞與分子免疫學(xué)雜志,2007,23(5):463-465.12BURSTEINS,MLYNARIKV,BREITENSEHERM,etal.MRIvisualizationofproteoglycansdepletioninarticularcartilageviain2t
27、ravenousadministrationofGdDTPAJ.MagnResonMed,2001,45(1):36-41.13MULTANENJ,RAUVALAE.Reproducibilityofimaginghumankneecartilagebydelayedgadolinium-enhancedMRIofcartilage(dGEMRIC)at1.5TeslaJ.OsteoarthritisandCartilage,2009,17(5):559-564.14DOMAYERSE,WELSCHGH.T2mappinganddGEMRICafter15WATANABEA,WADAY,OBA
28、TAT,etal.Delayedgadolini2um-enhancedMRtodetermineglycosaminoglycanconcentrationinreparativecartilageafterautologouschondrocyteimplantation:preliminaryresultsJ.Radiology,2006,239(1):201-208.。正常關(guān)節(jié)軟骨中大分子基質(zhì)對(duì)水分子自由擴(kuò)散有限制作用,而在OA的早期階段,由于PGs和膠原的崩解,限制水分子自由擴(kuò)散作用減弱,使水分子自由擴(kuò)散速度加快,軟骨的表觀(guān)彌散系數(shù)(apparentdiffusioncoeffici
29、ent,ADC)增加,從而病變區(qū)的信號(hào)降低,這與軟骨退變程度呈正相關(guān)25。FRIEDRICH等26對(duì)50例進(jìn)行基質(zhì)聯(lián)合的ACI患者做追蹤調(diào)查顯示DWI可以很好地顯示軟骨包括修復(fù)組織的彌散改變,ADC從深層向表層逐步遞減,成像結(jié)果接近延遲對(duì)比增強(qiáng)成像,間接反映軟骨的PGs含量和膠原含量及組成。4展望關(guān)節(jié)軟骨組織工程修復(fù)技術(shù)是未來(lái)治療關(guān)節(jié)軟骨疾患的主要方向,包括充分利用細(xì)胞因子和轉(zhuǎn)基因技術(shù),改良三維支架和培養(yǎng)條件等,如何對(duì)其療效進(jìn)行量化評(píng)判也逐漸引起重視,隨著高場(chǎng)強(qiáng)磁共振應(yīng)用和磁共振頻譜學(xué)的發(fā)展,MRI將發(fā)揮更重要的作用。參考文獻(xiàn)1KUETTERNERKE,GOLDBERGVM.Osteosrth
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