肩袖撕裂后冈上肌微血管功能和能量代谢的磁共振标志物

Magnetic resonance markers of supraspinatus muscle microvascular function and energetics following a rotator cuff tear

作者信息Kinyata J Cooper, Glenn A Walter, Kevin W Farmer, Zachary Hotchkiss, Sean C Forbes, Federico Pozzi
PMID42307471
发布时间2026-07-01
DOI10.1152/japplphysiol.01210.2025

实验完整度

包含人体横断面研究,涉及MRI、MRS和形态学测量,以及相关性和敏感性分析,但没有功能验证或机制验证。

主要模型

慢性全层冈上肌腱撕裂患者(RCT组) 无肩袖撕裂的健康对照个体(对照组)

重点核对

年龄范围50-80岁,RCT组纳入标准包括肩痛超过3个月、功能评分≤7,对照组无肩痛且超声确认无撕裂 BOLD协议包含5次2秒最大等长收缩,间隔1分钟,持续6分钟,分析时仅纳入收缩力≥70%最大力的试验 31P-MRS采集使用14cm表面线圈,TR=5s,NSA=32,非定位光谱 Dixon脂肪/水成像计算脂肪分数,取最大CSA层面及其两侧共三个层面平均 统计使用独立单尾t检验,α≤0.05

摘要

肩袖撕裂(RCT)在成年人中引起疼痛和残疾。组织学研究表明,肩袖撕裂后的退行性过程可能破坏肩部肌肉的血管分布和能量代谢。磁共振成像(MRI)收缩后血氧水平依赖(BOLD)反应和31磷磁共振波谱(31P-MRS)提供了无创评估体内肌肉微血管功能和能量状态的方法。本研究旨在评估收缩后BOLD反应和31P-MRS作为慢性全层冈上肌腱撕裂患者和健康无撕裂个体冈上肌微血管功能和能量状态的潜在标志物。使用3-T MR飞利浦系统,所有参与者通过定制的MR兼容测力计执行五次2秒的最大等长肩外展,以获得收缩后BOLD反应。Dixon脂肪/水成像用于量化肌肉脂肪分数(FF)。表面31P-MRS线圈从冈上肌及周围肌肉获取高能磷酸盐和细胞内pH的光谱浓度。结果显示,RCT组峰值BOLD反应降低(P < 0.01)且达峰时间更长(P = 0.02),表明微血管功能受损。31P-MRS光谱分析显示,RCT组非定位Pi/PCr(P = 0.04)和PDE(P < 0.01)浓度升高,与肌肉损伤一致。肌肉PCr(P = 0.30)或pH(P = 0.50)无差异。总体而言,这些发现支持收缩后BOLD反应和31P-MRS可能是评估肩袖撕裂后肩部肌肉健康状态和评估旨在改善临床结局的治疗干预的有价值的标志物。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
评估收缩后BOLD反应和31P-MRS作为慢性全层肩袖撕裂患者冈上肌微血管功能和能量状态的潜在标志物。
核心机制
肩袖撕裂导致肌肉微血管功能受损和能量代谢改变,表现为收缩后BOLD反应峰值降低、达峰时间延长,以及Pi/PCr和PDE浓度升高,提示肌肉损伤和细胞膜周转增加。
主要证据
基于RCT组(n=25)与对照组(n=24)的比较,RCT组BOLD峰值反应降低(P<0.01),达峰时间延长(P=0.02),Pi/PCr(P=0.04)和PDE(P<0.01)升高。
研究意义
作者提出这些MRI标志物可能用于评估肩部肌肉健康状况、监测疾病进展、评估治疗反应,并识别恢复不良风险个体。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

参与者招募与分组

纳入符合标准的研究对象,并分为肩袖撕裂组和健康对照组。

从University of Florida Health Medical Center的骨科门诊招募RCT患者,从社区招募无撕裂的对照。根据影像和症状分组。

2

问卷调查

评估自我报告的肩部功能。

所有参与者填写医疗史、SANE和QDASH问卷。

3

MRI采集:Dixon脂肪分数

量化冈上肌的脂肪浸润程度。

使用3T飞利浦扫描仪进行Dixon序列,获取水和脂肪图,重建脂肪分数图。

4

BOLD成像与收缩协议

评估收缩后肌肉微血管功能。

参与者使用MRI兼容测力计进行5次2秒最大等长肩外展,间隔1分钟,同时采集BOLD图像。

5

31P-MRS采集

评估肌肉能量代谢状态。

将31P表面线圈置于肩胛骨后方,采集非定位31P-MRS光谱。

6

数据分析

计算BOLD参数和MRS代谢物浓度。

使用Horos和jMRUI分析图像和光谱,计算CSA、FF、峰值BOLD、达峰时间、半恢复时间、Pi/PCr、PDE、PCr和pH。

7

统计分析

比较两组间的指标差异。

使用独立单尾t检验比较人口统计学、BOLD参数和MRS参数,进行敏感性分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证微血管功能
验证能量代谢

产品清单

实验环节名称品牌货号
MR7700,Achieva Quasar Dual或Ingenia Elition MRIPhillips--
MRI兼容力传感器Interface Force Measurement SolutionsINF-USB2
16通道前身体线圈Phillips--
14 cm直径31P-MRS表面线圈Phillips--
Horos--v4.0.0
jMRUI--v6.0beta
GraphPad PrismGraphPad Softwarev10.1.0
LabChartAD Instrumentsv8.1.30
MATLAB--2021b
R语言R Team4.2.2

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
参与者招募
年龄50-80岁;RCT组:肩痛>3个月,功能≤7,近6个月影像证实全层冈上肌腱撕裂;对照组:无肩痛,功能>7,超声排除撕裂。
阅读提示:Methods: Participants
MRI采集
使用飞利浦3T扫描仪;Dixon序列参数(TR/TE,翻转角,层厚);BOLD序列参数(TR=1000ms, TE=35ms, 8层,10mm厚,间隔10mm);31P-MRS参数(TR=5s, NSA=32, 2,048点)。
阅读提示:Methods: Magnetic Resonance Acquisition
收缩协议
5次2秒最大等长肩外展,间隔1分钟;使用MRI兼容测力计;分析时纳入收缩力≥70% MVIC的试验。
阅读提示:Methods: Post-contractile BOLD protocol
数据分析
BOLD拟合用六阶多项式;ROI绘制在最大CSA层面;31P-MRS数据处理细节(滤波、相位校正、浓度计算)。
阅读提示:Methods: Data Analysis
统计设计
独立单尾t检验;α≤0.05;敏感性分析:按脂肪分数归一化BOLD,排除糖尿病参与者。
阅读提示:Methods: Statistical Analysis