白志剛,寇 博,孫璽淳,馬 軍,楊綠林,黃 朋,李立新,尚小可,萬寧軍

·論 著·

核磁共振T2-star-mapping成像軟骨定量分析在膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎診斷中的應(yīng)用研究

白志剛1，2,寇 博3,孫璽淳1，2,馬 軍1，2,楊綠林1，2,黃 朋1，2,李立新1，2,尚小可1，2,萬寧軍1，2

目的 探討核磁共振T2-star-mapping 成像軟骨定量分析技術(shù)在膝骨性關(guān)節(jié)炎(OA)診斷中的臨床意義。方法 選正常志愿者22例共22個(gè)膝關(guān)節(jié)為正常對(duì)照組，選輕度、中度、重度OA患者各20例共60個(gè)膝關(guān)節(jié)作為病例組。采用GE 3.0 T磁共振掃描儀,行膝關(guān)節(jié)T2-star-mapping成像，獲得股骨內(nèi)側(cè)髁關(guān)節(jié)面、股骨外側(cè)髁關(guān)節(jié)面、脛骨內(nèi)側(cè)髁關(guān)節(jié)面、脛骨外側(cè)髁關(guān)節(jié)面、髕骨軟骨面的T2*值，比較各組T2*值的差異。結(jié)果 正常對(duì)照組關(guān)節(jié)軟骨的平均T2*值為(21.74±3.82)ms；輕度OA組關(guān)節(jié)軟骨的平均T2*值為(27.55±5.48)ms，中度OA組關(guān)節(jié)軟骨的平均T2*值為(35.01±8.83)ms；重度OA組關(guān)節(jié)軟骨的平均T2*值為(41.14±14.20)ms；輕度、中度、重度OA組關(guān)節(jié)軟骨的平均T2*值均較正常對(duì)照組關(guān)節(jié)軟骨T2*值明顯升高。各OA組膝關(guān)節(jié)的5個(gè)不同部位軟骨的T2*值均較對(duì)照組升高，隨著關(guān)節(jié)軟骨退變程度加重，對(duì)應(yīng)的T2*值隨之升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論 磁共振T2-star-mapping成像軟骨定量分析技術(shù)，通過量化分析微觀結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)部組織成分變化，有利于在關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生形態(tài)學(xué)改變之前即發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)病變，對(duì)早期膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的診斷和監(jiān)測(cè)具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎；關(guān)節(jié)軟骨；T2-star-mapping成像

骨性關(guān)節(jié)炎(OA)是一種以關(guān)節(jié)軟骨損傷和骨質(zhì)增生為特點(diǎn)的退行性關(guān)節(jié)病變。由于關(guān)節(jié)軟骨的自身修復(fù)能力差，常引起疼痛及關(guān)節(jié)功能障礙，嚴(yán)重者甚至殘疾[1]。早期的OA患者在沒有出現(xiàn)明顯的臨床癥狀之前，其關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)部生化成分和結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了變化，但應(yīng)用X線片及常規(guī)序列核磁共振檢查無法發(fā)現(xiàn)。因此，本研究旨在探討如何利用MRI成像對(duì)關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行定量及定性分析,對(duì)關(guān)節(jié)軟骨早期病變做出診斷,滿足臨床診斷的需求。

1 資料與方法

1.1 臨床資料：收集2013年4月-2014年12月在寧夏人民醫(yī)院骨科就診的臨床診斷為輕度、中度、重度膝OA患者，各20例(均為女性)共60個(gè)膝關(guān)節(jié)作為病例組。選取同期在寧夏人民醫(yī)院實(shí)習(xí)的西北民族大學(xué)學(xué)生22例(均為女性)共22個(gè)膝關(guān)節(jié)作為正常對(duì)照組，測(cè)量正常志愿者的身高和體重，并計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)(BMI)，以排除體重過輕及肥胖對(duì)數(shù)據(jù)的影響。

1.2 掃描設(shè)備及參數(shù):所有研究對(duì)象均采用GE 3.0T核磁共振機(jī)進(jìn)行掃描,均使用SENSE 8通道膝關(guān)節(jié)線圈,行T2-star-mapping序列MR掃描，將掃描圖像傳入GEAW4.5工作站，進(jìn)行圖像及數(shù)據(jù)分析。

1.3 圖像分析：所得的圖像經(jīng)GEAW4.5工作站后處理,正常對(duì)照組及病例組分別選取感興趣區(qū),測(cè)量股骨內(nèi)側(cè)髁關(guān)節(jié)面、股骨外側(cè)髁關(guān)節(jié)面、脛骨內(nèi)側(cè)髁關(guān)節(jié)面、脛骨外側(cè)髁關(guān)節(jié)面、髕骨軟骨面的T2*值,每處至少測(cè)量3次取其平均值。

1.4 診斷標(biāo)準(zhǔn)：正常對(duì)照組采用美國西部Ontario和McMaster大學(xué)骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)評(píng)分(WOMAC)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估[2]，選取WOMAC得分在10分以下。病例組依據(jù)中華骨科雜志發(fā)表的2007版《骨性關(guān)節(jié)炎診治指南》，選擇符合診斷標(biāo)準(zhǔn)的研究對(duì)象。膝骨性關(guān)節(jié)炎診斷標(biāo)準(zhǔn):①近1個(gè)月內(nèi)反復(fù)膝關(guān)節(jié)疼痛。②X線片(站立或負(fù)重位)示關(guān)節(jié)間隙變窄、硬化和(或)囊性變、關(guān)節(jié)緣骨贅形成、軟骨下骨硬化。③關(guān)節(jié)液(至少2次)清亮、赤稠,WBC<2 000個(gè)/mL。④中老年患者年齡≥40歲。⑤晨僵≤30 min。⑥活動(dòng)時(shí)有骨摩擦音(感)。符合①+②條或①+③+⑤+⑥條或①+④+⑤+⑥條，可診斷膝骨性關(guān)節(jié)炎。對(duì)于OA患者膝關(guān)節(jié)軟骨退變程度的分級(jí)，依據(jù)Kellgren-Lawrence評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)[3]選擇符合診斷標(biāo)準(zhǔn)的OA患者進(jìn)行分級(jí)，分輕度、中度、重度OA組。Kellgren-Lavrrence 評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為：0級(jí)，無任何骨關(guān)節(jié)炎征象；Ⅰ級(jí)，輕微骨贅，關(guān)節(jié)間隙可疑變窄；Ⅱ級(jí)，明顯的骨贅，關(guān)節(jié)間隙可疑變窄；Ⅲ級(jí)，關(guān)節(jié)間隙中度變窄，中等量骨贅；Ⅳ級(jí)，大量骨贅，關(guān)節(jié)間隙明顯變窄，嚴(yán)重軟骨下骨硬化及明顯畸形。將0～Ⅰ級(jí)病變?yōu)檩p度OA組，Ⅱ級(jí)病變?yōu)橹卸萇A組，Ⅲ～Ⅳ級(jí)病變?yōu)橹囟萇A組。

1.5 觀察指標(biāo)：計(jì)算正常對(duì)照組及各OA組膝關(guān)節(jié)軟骨平均T2*值，比較正常對(duì)照組與不同程度OA組膝關(guān)節(jié)不同部位軟骨T2*值的差異。

2 結(jié)果

2.1 正常對(duì)照組和各OA組的膝關(guān)節(jié)軟骨平均T2*值：正常對(duì)照組膝關(guān)節(jié)軟骨平均T2*值(21.74±3.82)ms，輕度OA組關(guān)節(jié)軟骨平均T2*值(27.55±5.48)ms，中度OA組關(guān)節(jié)軟骨平均T2*值(35.01±8.83)ms，重度OA組關(guān)節(jié)軟骨平均T2*值(41.14±14.20)ms，見表1。

2.2 正常對(duì)照組與不同程度OA組膝關(guān)節(jié)不同部位軟骨的T2*值比較：輕度、中度、重度OA組膝關(guān)節(jié)不同部位軟骨的平均T2*值均較正常對(duì)照組明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見表2，圖1-圖4(目錄后)。

表1 正常對(duì)照組和OA組T2*值

表2 正常對(duì)照組與不同程度OA組膝關(guān)節(jié)不同部位軟骨T2*值比較

3 討論

正常關(guān)節(jié)軟骨是由軟骨細(xì)胞和水、膠原纖維、蛋白多糖等細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成，在關(guān)節(jié)退變過程中出現(xiàn)膠原蛋白流失，細(xì)胞外基質(zhì)的降解及合成失去平衡，導(dǎo)致OA的發(fā)生[4]。T2*圖是一種無創(chuàng)、敏感、可靠的影像學(xué)檢查方法，由于其可以發(fā)現(xiàn)軟骨內(nèi)組織成分及微觀結(jié)構(gòu)變化，因此可能為OA的早期診斷提供依據(jù)[5]。

本研究顯示，不同程度OA患者膝關(guān)節(jié)軟骨的T2*值均高于正常對(duì)照組膝關(guān)節(jié)軟骨的T2*值，與以往研究一致。其機(jī)制是當(dāng)關(guān)節(jié)軟骨組織發(fā)生損傷時(shí)，受損軟骨的膠原蛋白減少，導(dǎo)致水含量增加，使其T2*的值明顯增加[6]。本研究顯示，OA組的膝關(guān)節(jié)不同部位軟骨T2*值均較正常對(duì)照組明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；同一部位不同程度的軟骨病變之間也有差異，隨著軟骨病變的程度加重，T2*值逐漸增加，輕度OA組的T2*值較正常對(duì)照組明顯增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示T2*值在關(guān)節(jié)軟骨和骨質(zhì)形態(tài)沒有發(fā)生明顯的變化前即出現(xiàn)變化。而通常對(duì)患者采用的X線檢查及MRI常規(guī)序列掃描，只能發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)間隙狹窄、關(guān)節(jié)畸形等OA中晚期病變，不能發(fā)現(xiàn)早期OA。有研究表明T2*弛豫時(shí)間有助于分析關(guān)節(jié)軟骨和軟骨修復(fù)組織內(nèi)生化成分及微觀結(jié)構(gòu)的變化，因此T2*弛豫時(shí)間升高是關(guān)節(jié)軟骨損傷早期的征象，大多在軟骨厚度和形態(tài)發(fā)生變化之前即可看到[7]。因此，T2-star-mapping成像可作為臨床中診斷早期OA的重要檢查手段。

總之，磁共振T2-star-mapping成像通過對(duì)關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)部組織成分的量化分析，反映軟骨內(nèi)部成分的變化，在OA患者出現(xiàn)關(guān)節(jié)形態(tài)變化之前即可發(fā)現(xiàn)病變，有利于OA患者的早期診斷。對(duì)OA患者進(jìn)行早診斷、早治療，可減緩疾病的自然進(jìn)程，最大程度防止OA的進(jìn)一步發(fā)展。

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Application of MRI T2-star-mapping imaging for cartilage quantitative analysis on the diagnosis of knee osteoarthritis

BAIZhigang1,2，KOUBo3，SUNXichun1,2，MAJun1,2，YANGLvlin1,2，HUANGPeng1,2，LILixin1,2，SHANGXiaoke1,2，WANNingjun1,2.

1.TheFirstAffiliatedHospitalofNorthwestUniversityforNationalitiesYinchuan750004,China；2.DepartmentofOrthopedics，NingxiaPeople'sHospital,Yinchuan750004，China;3.TheFirstPeople'sHospitalofNingxiaShizuishan，Shizuishan753200，China

Objective To investigate the clinical significance of MRI T2-star-mapping imaging for cartilage quantitative analysis on the diagnosis of knee osteoarthritis.Methods Twenty-two cases of normal volunteers were selected as the control group consisting of 20 knees.60 cases with OA were included as patient groups，20 cases with clinically diagnosed mild OA，20 cases with moderate OA and 20 cases with severe OA.The T2 values of articular surface of medial femoral condyle，articular surface of lateral femoral condyle，articular surface of medial tibial condyle，articular surface of lateral tibial condyle，and cartilage of patella were obtained by using GE 3.0T MRI scanner and the T2-star-mapping imaging；and the inter-group differences in T2 values were compared.Results The mean T2 value of articular cartilage was respectively (21.74±3.82)ms，(27.55±5.48)ms，(35.01±8.83)ms and (41.14±14.20)ms in the normal control group，mild OA group，moderate OA group and severe OA group.Compared with the T2 value of articular cartilage in the normal control group，the T2 values of articular cartilage in the mild OA group，the moderate OA group and the severe OA group were significantly increased.Compared with the normal control group，the T2 values of cartilages at these five sites were increased in all OA groups；as the articular cartilage degeneration was aggravated，corresponding T2 values were increased，indicating a statistically significant difference (P<0.05).Conclusion Through quantitative analysis of the changes in internal tissue components of articular cartilages at the level of microstructure，MRI T2-star-mapping imaging for cartilage quantitative analysis can contribute to the early identification of articular cartilage lesions before the onset of morphological changes in articular cartilage.And it has good clinical value in the diagnosis and monitoring of early articular cartilage injuries.

Kneeosteoarthritis；Articularcartilage；T2-star-mappingimaging

10.13621/j.1001-5949.2017.01.0027

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(31920140075)

1.西北民族大學(xué)第一附屬醫(yī)院，寧夏 銀川 750002 2.寧夏人民醫(yī)院骨科,寧夏 銀川 750002 3.寧夏石嘴山市第一人民醫(yī)院骨科，寧夏 石嘴山 753200

白志剛(1973-)，男，蒙古族，主任醫(yī)師，教授，主要從事關(guān)節(jié)外科方向研究。

http://www.cnki.net/kcms/detail/64.1008.R.20170112.1708.030.html

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