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摘要激素性股骨头坏死(Steroid-inducedosteonecrosisoffemoralhead，SONFH)是由于长期或大剂量使用糖皮质类激素，股骨头血液供应减少或中断，骨细胞坏死，新生血管修复启动，出现股骨头结构性劣化以致塌陷的疾病。股骨头局部微循环血流供给障碍是骨坏死发生初始因素，骨血运研究对早期股骨头坏死诊断及治疗有重要意义。目前临床影像学技术观察骨质结构的破坏，无法有效检测股骨头血运变化。<br>　　目的:<br>　　1.构建SONFH大鼠模型，运用超声造影(Contrast-enhancedultrasound,CEUS)、超微血流成像(SuperbMicrovascularImaging，SMI)及剪切波弹性成像(ShearWaveElastography,SWE)检测大鼠局部微循环血流及关节软骨弹性特征，旨在探讨多模态超声成像评估SONFH微循环灌注价值及与病理分期相关性特征。<br>　　2.应用CEUS、SMI实时监测中药复方生脉成骨胶囊干预SONFH微循环灌注特征，初步分析活血通络方复方生脉成骨胶囊治疗SONFH的成血管-成骨响应机制。<br>　　方法:<br>　　1.SD大鼠随机分为对照组、模型3、5、7周组，在相应时间节点行CEUS检查股骨头局部微循环灌注并获取股骨头大体标本。观察骨坏死局部声像特征、造影剂灌注及廓清模式，分析超声定量参数，研究CEUS定量评估SONFH大鼠微血流灌注的价值。<br>　　2.经病理组织学检测确定大鼠骨坏死分期，应用CEUS、SMI、SWE多模态超声成像观察SONFH大鼠不同病理分期超声声像特征、造影剂灌注及廓清模式，微血管分布及关节软骨弹性特征。分析各超声定量参数:峰值强度(PeakIntensity，PI)、斜率(AscendingSlope,AS)、曲线下面积(AreaUnderCurve,AUC)、达峰时间(TimeToPeak,TTP)、最大强度一半的时间宽度(MeanTransitTime，MTT)、血管指数(Vascularindex,VI)、杨氏模量(Young''smodulus)的特点，评估参数与SONFH病理分期的相关性。<br>　　3.诱导大鼠SONFH模型，随机分为对照组、模型组、复方生脉成骨胶囊(FSCC)组，运用CEUS、SMI观察FSCC干预SONFH大鼠股骨头局部微循环灌注超声声像特征，造影剂灌注及廓清模式、微血管分布特征，定量分析各组多模态超声参数PI、AS、AUC、TTP、MTT、VI的特征。经病理HE染色法观察骨坏死，免疫荧光双染法检查H型血管标记物CD31hi、Emcnhi的表达，免疫组织化学法检查成血管-成骨偶联因子RUNX2、VEGF蛋白表达，探讨复方生脉成骨胶囊干预SONFH的可能机制。<br>　　结果:<br>　　1.超声造影定量评估SONFH大鼠局部微循环灌注研究<br>　　（1）病理组织学:对照组大鼠股骨头无病理组织学改变，造模组空骨陷窝数增多，骨小梁稀疏紊乱断裂、局部可见骨组织新生。对照组空骨陷窝率低于模型3、5、7周组（P＜0.05）。<br>　　(2)Sonazoid(SZ)-CEUS结果:<br>　　①二维超声征象:模型组大鼠股骨头外形轮廓正常，呈光滑半圆形，无毛糙、关节腔积液，无变扁及塌陷，与对照组比较无明显差异。<br>　　②SZ-CEUS结果:<br>　　造影剂灌注特征:对照组造影剂均匀灌注及消退，分布比较均匀。模型3、5、7周组造影剂微泡呈快速高强度灌注及消退，进入股骨颈后快速聚集于软骨下骨区域，微泡分布不均匀，模型5周组微泡分布特征显著。<br>　　TIC曲线趋势:对照组TIC曲线上升及下降缓慢，峰值下降一半的时间宽度较大，波峰圆钝，呈“缓升缓降”趋势。模型3、7周组TIC曲线上升及下降略快，峰值下降一半的时间宽度小于对照组，波峰较尖锐。模型5周组TIC曲线快速上升及下降，峰值下降一半的时间宽度小，波峰尖锐，“速升速降”特征显著。<br>　　TIC参数结果:模型3周组参数AUC高于对照组（P＜0.05），PI、AS高于对照组、TTP低于对照组，但无统计学差异（P＞0.05）。模型5周组参数PI、AS、AUC较对照组明显升高，TTP显著降低，有统计学差异（P＜0.05），表示SONFH大鼠软骨下骨区域造影剂微泡充盈增多且快速，造模5周时特征显著。模型7周组参数AS、AUC较对照组升高，有统计学差异（P＜0.05）。PI较对照组升高，但无统计学差异（P＞0.05）。TTP较对照组明显降低，有统计学差异（P＜0.001）。<br>　　③诊断效能结果:参数PI、TTP、MTT、AS、AUC可用于检测SONFH局部微循环灌注（P＜0.05），且检测效能良好（AUC＞0.7）。<br>　　（3）Sonovue（SV）-CEUS结果:与对照组比较，模型3周组参数TTP、AS、MTT、AUC无统计学差异（P＞0.05）。模型5周组TTP、MTT低于对照组（P＜0.05），AS、AUC高于对照组（P＜0.05）。模型7周组MTT低于对照组（P＜0.05），AS、AUC高于对照组（P＜0.05）。模型7周组TTP低于对照组，无统计学差异（P＞0.05）。声图像中造影剂SZ进入股骨头软骨下骨区域微泡量多于SV。SZ-CEUS和SV-CEUS所获取的TIC曲线基本保持一致的趋势。<br>　　（4）SV-CEUS和SZ-CEUS参数比较结果:检测模型5周组大鼠局部微循环灌注，参数MTT、AUC有统计学差异（P＜0.05），PI、AS、TTP无统计学意义（P＞0.05）。SZ-CEUS和SV-CEUS检测骨坏死局部微循环灌注差异主要在峰值下降一半的时间宽度（MTT）及曲线下面积（AUC）。<br>　　2.多模态超声参数与大鼠SONFH病理分期相关性研究<br>　　（1）病理组织学:对照组未见明显空骨陷窝，Ⅰ期组空骨陷窝数增多，骨小梁稀疏，Ⅱ期组空骨陷窝数增多，骨小梁稀疏紊乱断裂。Ⅰ、Ⅱ期组空骨陷窝率高于对照组（P＜0.001）。Ⅰ期组空骨陷窝率明显低于Ⅱ期组（P＜0.001）。<br>　　（2）Kappa一致性检验:两位医师评定病理分期存在较好一致性，kappa=0.843,P＜0.001。大鼠病理分期结果:对照组12只，Ⅰ期组24只，Ⅱ期组18只。<br>　　（3）cSMI检测结果:随股骨头坏死程度加重，软骨下骨区域微血管数量增加。Ⅰ、Ⅱ期组Ⅵ较对照组升高（P＜0.05），Ⅱ期组Ⅵ高于Ⅰ期组（P＜0.001）。<br>　　（4）SWE检测结果:骨坏死越重，软骨弹性越小，剪切波传播速度越慢。对照组Young''smodulus较Ⅰ、Ⅱ期组明显升高（P＜0.001）。Ⅱ期组Young''smodulus低于Ⅰ期组（P＜0.05）。<br>　　（5）CEUS检测结果:<br>　　①造影剂灌注特征:对照组造影剂灌注及消退均匀，Ⅰ期组微泡灌注及消退速度快，分布欠均匀。Ⅱ期组造影剂微泡快速灌注及消退，微泡进入股骨颈后快速聚集于软骨下骨区域，微泡分布不均匀。<br>　　②TIC曲线趋势:对照组TIC曲线斜率小，达峰时间长，曲线上升缓慢。Ⅰ期组斜率大，达峰时间短，曲线上升快。Ⅱ期组斜率大，达峰时间短，曲线上升快速，特征显著。<br>　　③TIC参数结果:Ⅰ期组参数PI、AUC较对照组升高（P＜0.05），AS、TTP无统计学差异（P＞0.05）。Ⅱ期组参数PI、AS、AUC较对照组升高（P＜0.05），TTP较对照组降低（P＜0.05）。与Ⅰ期组比较，Ⅱ期组参数AS、AUC升高（P＜0.05），PI、TTP无统计学差异（P＞0.05）。<br>　　（6）相关性分析结果:多模态超声参数PI、AS、AUC、VI与病理分期呈正相关（P＜0.01），TTP、Young''smodulus、MTT与病理分期呈负相关（P＜0.05）。<br>　　（7）多模态超声参数诊断效能结果:PI、AS、AUC、VI、Young''smodulus可用于评估大鼠SONFH病理分期（P＜0.05），且检测效能良好（AUC＞0.7）。多参数联合诊断效能优于单一参数效能（P＜0.001）。<br>　　3.基于多模态超声探讨活血通络方治疗大鼠SONFH的成血管-成骨机制研究<br>　　（1）病理组织学:模型组大鼠随骨坏死程度加重，坏死区域面积扩大，空骨陷窝数增多。FSCC组随给药周期延长，坏死灶明显缩小，空骨陷窝数减少。<br>　　（2）cSMI检测结果:随股骨头坏死程度加重，模型组软骨下骨局部区域微血管数量增加。随给药周期的延长，FSCC组局部区域微血管数量增加。<br>　　（3）CEUS检测结果:<br>　　①造影剂灌注特征:对照组造影剂均匀灌注及消退，微泡分布均匀。模型组、FSCC组造影剂微泡均呈快速灌注及消退，分布不均匀，第5周造影剂灌注特征显著。<br>　　②TIC曲线趋势:对照组TIC曲线显示斜率小，上升及下降缓慢，峰值下降一半的时间宽度较大，波峰圆钝，整体呈“缓升缓降”趋势。模型组、FSCC组斜率大，快速上升及下降，峰值下降一半的时间宽度小，波峰尖锐，呈“速升速降”趋势，FSCC组“速升速降”趋势显著。<br>　　③TIC参数结果:第3周模型组参数AS、AUC值较对照组升高（P＜0.05）。对照组、模型组参数AS、AUC较FSCC组减低（P＜0.05）。第5周模型组参数PI、AS、AUC低于FSCC组，TTP高于FSCC组，有统计学意义（P＜0.05），MTT无统计学差异（P＞0.05）。第7周FSCC组参数PI、AS、AUC高于模型组（P＜0.05），TTP较模型组减低（P＞0.05），但无统计学差异。<br>　　（4）免疫荧光双染结果:随着骨坏死加重，模型组H型血管标记物CD31hi和Emcnhi表达逐渐减弱。随着给药周数的增加，FSCC组CD31hi和Emcnhi数量定位明显比模型组增加。FSCC可能通过增加H型血管丰度，促进坏死区域新生血管生成，促进骨坏死修复。<br>　　（5）免疫组化结果:模型组大鼠骨组织内棕褐色颗粒较少，RUNX2、VEGF表达较低。FSCC组棕褐色颗粒较模型组略增加，且颜色较深，RUNX2、VEGF表达水平升高，提示FSCC可增加H亚型血管成血管-成骨偶联因子VEGF、RUNX2的表达，促进SONFH大鼠血管生成和骨再生，促进骨修复。<br>　　结论:<br>　　（1）CEUS可定量评估SONFH大鼠局部微循环血流灌注。<br>　　（2）CEUS、SMI、SWE定量参数可用于评估大鼠SONFH病理分期，一定意义上提示股骨头坏死程度。多模态超声联合提高对病理分期的预测效能。<br>　　（3）CEUS、SMI监测复方生脉成骨胶囊治疗骨坏死局部微血管数量增加，造影剂灌注充盈且速度快，进入微血管内的强度高，血管廓清速度快。<br>　　（4）股骨头坏死大鼠H型血管低表达。FSCC通过增加CD31hi、Emcnhi数量定位，增强H型血管丰度，增加成血管-成骨偶联因子VEGF、RUNX2表达，促进坏死区域新生血管生成及骨再生，促进骨坏死修复。