中大醫健園｜創新三維自動繪測系統 檢視軟骨厚度 監測關節炎

長者罹患骨關節炎，不但會誘發炎症及痛楚，嚴重時更可致不良於行，而關節軟骨磨損流失，往往是骨關節炎的真正主因。中大醫學院影像及介入放射學系團隊研發出一套創新的關節軟骨厚度自動測繪系統，通過磁共振三維軟骨厚度成像技術，能全面評估軟骨厚度，用於診斷和監測骨關節炎。 

組織變薄誘發炎症

關節軟骨流失是關節炎的主要風險因素，由於軟骨不斷磨蝕變薄，最後不但會出現疼痛，活動能力也會受限，而導致關節軟骨流失的原因，一般可分為四大類，最常見的是老年人關節退化，因而導致退化性關節炎出現，這屬於自然生理現象。此外如關節受到創傷，或是因運動、不當姿勢或某類工作令致關節經常受壓而出現勞損，同樣有可能引致軟骨磨蝕流失。

雖說軟骨流失會引致骨關節炎，但以膝關節為例，由於每人的軟骨組織厚度不同，能承受痛楚的能力也因人而異，所以若說關節軟骨流失多寡會誘發關節炎痛症，均不能一概而論，要依據軟骨影像分析，並按病人有否出現疼痛、關節僵硬、紅腫等病徵才能正確斷症，惟中大醫學院影像及介入放射學系余俊豪教授提醒大家，當軟骨變薄致某個程度，便是關節軟骨流失的警號已經響起。「一般來說，膝關節軟骨是人體最厚的軟骨組織，較腳踭或大腿骹的軟骨更厚，其正常幅度約在一點七毫米至二點五毫米之間，如跌出此下限，便會知道軟骨流失已經出現。」

磁共振成像更準確

要知道膝關節軟骨出現問題，醫生一般會根據影像斷症，現有常用的方法包括X光及磁力共振，當中以後者效果較佳。余教授解釋：「一般X光未能檢測軟骨組織，僅能看到硬骨的情況，藉着觀察硬骨之間的空間來估算軟骨厚度，相反磁力共振成像，便可直接顯示軟骨的情況。」中大醫學院影像及介入放射學系陳蔚天教授補充：「由於關節的軟骨非常薄，加上屬於曲面結構，所以用二維成像很難完整測量軟骨厚度，三維磁力共振成像技術可提供較準確的厚度定量檢測，而且磁力共振更可進行生化成像，以檢測軟骨的成分。」

當得出準確的軟骨厚度檢測結果，醫生便可配合病人出現的病徵，進行全面評估。當確定病人出現退化性關節炎或膝部受傷導致軟骨變薄，便須對症進行診治，若因創傷引起，可能要進行手術，找出受破壞的軟骨組織進行移除及修補。若屬退化或長期勞損，則通常會以止痛藥舒緩病徵，同時也可進行物理治療，或是運動療程協助病人減重及強化關節肌肉。

 

創新系統加入多項技術

陳教授的中大醫學院影像及介入放射學系團隊早前研發出一套關節軟骨厚度自動測繪系統，能通過多項成像技術，更準確及方便地測量軟骨厚度，影像及介入放射學系研究助理姚永成為這剛奪得2022年日內瓦國際發明展銀獎的研究項目解話：「新研發的關節軟骨厚度自動測繪系統，是完整的全自動醫學影像定量分析系統，該系統主要是輸入醫學影像，如關節部位的磁力共振影像，便可進行一系列的圖像分析工作，最後提供定量分析數據及三維可視化圖像，能供予醫生臨牀檢視斷症。」

據悉此系統包含了組織分割、三維重建、表面分割，厚度測量和三維可視化等多項創新技術。「組織分割是指將醫學影像的特定生物組織分割及識別，在此系統中，便是將關節軟骨進行分割；三維重建則是指構建一個軟骨的三維模型，藉此進行厚度測量及三維可視化，至於表面分割是指將軟骨和骨塊的交接面分割出來，厚度測量指的是自動地在三維空間進行軟骨厚度測量。」姚永成指相比其他現有技術，新系統可在部分軟骨邊緣位置達致更精準的厚度測量，而當病人有極嚴重的軟骨流失情況，此系統也同樣能夠進行準確量度。余教授總結：「新技術的軟骨流失數據不但更為準確，自動化的數據也更為客觀，醫生可以更客觀地分析影像及斷症，這是新技術所帶來的貢獻。」

團隊成員還包括中大醫學院影像及介入放射學系James Griffith教授，矯形外科及創傷學系的王添欣醫生，何其威醫生。

 

聽專家話

陳蔚天教授：「藉着磁共振三維軟骨厚度成像技術，既可用以評估關節炎的嚴重程度，也可評估關節炎的治療有效性，我們也同時藉着磁共振開發生化成像方法來評估軟骨的含量，我們希望最終可以開發出系統性的成像方法，可以同時評估軟骨的數量及質量。」