中大医健园｜创新三维自动绘测系统 检视软骨厚度 监测关节炎

长者罹患骨关节炎，不但会诱发炎症及痛楚，严重时更可致不良于行，而关节软骨磨损流失，往往是骨关节炎的真正主因。中大医学院影像及介入放射学系团队研发出一套创新的关节软骨厚度自动测绘系统，通过磁共振三维软骨厚度成像技术，能全面评估软骨厚度，用于诊断和监测骨关节炎。 

组织变薄诱发炎症

关节软骨流失是关节炎的主要风险因素，由于软骨不断磨蚀变薄，最后不但会出现疼痛，活动能力也会受限，而导致关节软骨流失的原因，一般可分为四大类，最常见的是老年人关节退化，因而导致退化性关节炎出现，这属于自然生理现象。此外如关节受到创伤，或是因运动、不当姿势或某类工作令致关节经常受压而出现劳损，同样有可能引致软骨磨蚀流失。

虽说软骨流失会引致骨关节炎，但以膝关节为例，由于每人的软骨组织厚度不同，能承受痛楚的能力也因人而异，所以若说关节软骨流失多寡会诱发关节炎痛症，均不能一概而论，要依据软骨影像分析，并按病人有否出现疼痛、关节僵硬、红肿等病徵才能正确断症，惟中大医学院影像及介入放射学系余俊豪教授提醒大家，当软骨变薄致某个程度，便是关节软骨流失的警号已经响起。「一般来说，膝关节软骨是人体最厚的软骨组织，较脚踭或大腿骹的软骨更厚，其正常幅度约在一点七毫米至二点五毫米之间，如跌出此下限，便会知道软骨流失已经出现。」

磁共振成像更准确

要知道膝关节软骨出现问题，医生一般会根据影像断症，现有常用的方法包括X光及磁力共振，当中以后者效果较佳。余教授解释：「一般X光未能检测软骨组织，仅能看到硬骨的情况，藉着观察硬骨之间的空间来估算软骨厚度，相反磁力共振成像，便可直接显示软骨的情况。」中大医学院影像及介入放射学系陈蔚天教授补充：「由于关节的软骨非常薄，加上属于曲面结构，所以用二维成像很难完整测量软骨厚度，三维磁力共振成像技术可提供较准确的厚度定量检测，而且磁力共振更可进行生化成像，以检测软骨的成分。」

当得出准确的软骨厚度检测结果，医生便可配合病人出现的病徵，进行全面评估。当确定病人出现退化性关节炎或膝部受伤导致软骨变薄，便须对症进行诊治，若因创伤引起，可能要进行手术，找出受破坏的软骨组织进行移除及修补。若属退化或长期劳损，则通常会以止痛药舒缓病徵，同时也可进行物理治疗，或是运动疗程协助病人减重及强化关节肌肉。

 

创新系统加入多项技术

陈教授的中大医学院影像及介入放射学系团队早前研发出一套关节软骨厚度自动测绘系统，能通过多项成像技术，更准确及方便地测量软骨厚度，影像及介入放射学系研究助理姚永成为这刚夺得2022年日内瓦国际发明展银奖的研究项目解话：「新研发的关节软骨厚度自动测绘系统，是完整的全自动医学影像定量分析系统，该系统主要是输入医学影像，如关节部位的磁力共振影像，便可进行一系列的图像分析工作，最后提供定量分析数据及三维可视化图像，能供予医生临牀检视断症。」

据悉此系统包含了组织分割、三维重建、表面分割，厚度测量和三维可视化等多项创新技术。「组织分割是指将医学影像的特定生物组织分割及识别，在此系统中，便是将关节软骨进行分割；三维重建则是指构建一个软骨的三维模型，藉此进行厚度测量及三维可视化，至于表面分割是指将软骨和骨块的交接面分割出来，厚度测量指的是自动地在三维空间进行软骨厚度测量。」姚永成指相比其他现有技术，新系统可在部分软骨边缘位置达致更精准的厚度测量，而当病人有极严重的软骨流失情况，此系统也同样能够进行准确量度。余教授总结：「新技术的软骨流失数据不但更为准确，自动化的数据也更为客观，医生可以更客观地分析影像及断症，这是新技术所带来的贡献。」

团队成员还包括中大医学院影像及介入放射学系James Griffith教授，矫形外科及创伤学系的王添欣医生，何其威医生。

 

听专家话

陈蔚天教授：「藉着磁共振三维软骨厚度成像技术，既可用以评估关节炎的严重程度，也可评估关节炎的治疗有效性，我们也同时藉着磁共振开发生化成像方法来评估软骨的含量，我们希望最终可以开发出系统性的成像方法，可以同时评估软骨的数量及质量。」