MedNexus
2022年 · 第102卷第09期
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肌腱、韧带及其附着点的病变与很多骨肌系统的炎性和退行性疾病密切相关。MRI因具有良好的组织分辨率,在骨肌软组织病变的诊断中具有较大优势,但正常肌腱和附着点的横向弛豫时间(T2)较短,目前常规MRI序列几乎没有信号,这为肌腱及附着点的MRI特性的研究带来了极大的困难。该研究使用新型3.0 T 磁共振三维超短回波时间(3D UTE)序列和11.7 T常规MRI序列对正常肌腱和附着点结构显示。在这项研究中,使用3.0 T磁共振的3D UTE序列对5个踝关节标本[男2例,女3例,平均年龄(35.4±5.0)岁]进行扫描,研究跟腱和附着点的T2*、T1和磁化转移率(MTR)的MRI特性,并进行大分子质子组分MT建模。同时,使用11.7 T常规MRI序列对其进行形态学观察,通过压痕测试来研究跟腱和附着点的力学特性,并通过病理切片进行组织学分析。跟腱和附着点的T2*值分别为(0.93±0.48)ms和(2.77±0.79)ms,T1值分别为(644±22)ms和(780±55)ms,MTR分别为0.373±0.030和0.244±0.009,平均功率为1 000°,频率偏移为2 kHz,大分子质子分数分别为(18.0±2.2)%和(13.9±1.9)%。与跟腱相比,附着点通常有更长的T2*和T1值,更低的MTR和大分子质子分数,以及更高的杨氏模量和刚度。这项研究为正常人跟腱及附着点提供了基线值,可用于血清阴性关节炎和其他末端疾病的诊断。
有限元技术在数字化骨科研究中发挥着重要作用。其中,作为人体最大的负重关节,髋关节相关的有限元分析一直是研究焦点。研究人员对站立髋关节模型进行力学研究,并认识到在站立姿势下,股骨头的接触面积以及负重面积是力的直接作用面,其位置分布和大小直接影响股骨头的应力分布。然而,在大多数股骨有限元模型相关的研究中,该区域的划分是模糊的、不精确的和非个体化的。为了探讨股骨头在站立位置的承重面积以及力的直接活动面的位置分布和大小对有限元分析结果的影响,该研究招募了5名成年志愿者,用一种专利设备,在相同的模拟双足站立姿势下进行X线和CT检查。计算出X线图像上的二维负重面积,根据CT数据重建股骨近端三维模型,并对其进行配准,实现二维负重面积向三维量化面积转换。随机选取股骨近端其中一个三维模型进行有限元分析,定义三种不同的加载面,并比较它们的有限元结果。结果显示,5名志愿者共构建了10个负重面,主要是呈新月形分布于股骨头的穹顶和前外侧,范围为1 218.63~1 871.06 mm2。三种不同载荷条件下股骨近端有限元模型的应力大小和分布存在显著差异,负重面积量化的加载工况更符合髋部的物理现象。该研究通过一套简单的方法量化站立时股骨头负重面积的位置分布和大小,实现股骨近端有限元模型的个体化重建。该方法在不增加实际建模难度的情况下,可定义更合理的载荷面设置。
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