趙雙全 梁久平 宋建勛 彭華榮 王亞弟 成官迅

骨性關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）是常見(jiàn)的慢性、退行性骨關(guān)節(jié)疾病，主要表現(xiàn)為滑膜關(guān)節(jié)軟骨喪失引起關(guān)節(jié)活動(dòng)障礙，晚期導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能喪失。東方人則以膝關(guān)節(jié)發(fā)生率高［1］。近年來(lái)，運(yùn)動(dòng)鍛煉年輕化導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）在年輕人群眾發(fā)病越來(lái)越多。KOA 軟骨損傷的分布規(guī)律有助于早期發(fā)現(xiàn)并及時(shí)選擇正確治療方案，以防止關(guān)節(jié)軟骨損傷的進(jìn)一步發(fā)展［2,3］。關(guān)節(jié)軟骨定量成像技術(shù)能夠無(wú)創(chuàng)地對(duì)早期軟骨損傷時(shí)內(nèi)部生化成分的變化進(jìn)行定量測(cè)定，是軟骨損傷早期評(píng)估的重要工具［4,5］。本研究總結(jié)KOA軟骨損傷分布規(guī)律以及探討不同級(jí)別軟骨損傷MRI 定量值的變化規(guī)律，以期為臨床分期和診療提供重要參考。

資料與方法

1.臨床資料

回顧性分析2018 年1 月～2018 年12 月間在深圳市寶安區(qū)人民醫(yī)院就診，并確診為KOA 的患者共73 人，男41 人，女32 人，年齡21～50 歲，平均（38.6±11.3）歲。所有入選膝關(guān)節(jié)均經(jīng)關(guān)節(jié)鏡檢查和/或治療明確具有軟骨損傷，并具有完整的軟骨MRI 定量檢查資料（包括T1mapping、T2mapping、T2*mapping 成像）。關(guān)節(jié)鏡檢查和/或治療共確診213 處軟骨病變，其中Ⅰ級(jí)病變62 處，Ⅱ級(jí)病變51 處，Ⅲ級(jí)病變58 處，Ⅳ級(jí)病變42 處。膝關(guān)節(jié)OA 診斷標(biāo)準(zhǔn)符合《骨關(guān)節(jié)炎診療指南（2018 年版）》［6］。所有患者均為常態(tài)生活，非專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)員和無(wú)關(guān)節(jié)損傷史，未使用對(duì)軟骨有影響的藥物病史，BMI 為18.5～23.9 kg/m2。

2.影像學(xué)檢查

所有患者采用3.0 T 超導(dǎo)型磁共振成像系統(tǒng)（Siemens，Skyra）進(jìn)行掃描。仰臥位，膝關(guān)節(jié)自然屈曲10°～15°，使用膝關(guān)節(jié)專(zhuān)用相控陣表面8 通道線圈檢查。常規(guī)檢查后依次進(jìn)行定量成像包括T1mapping、T2mapping、T2*mapping 三種序列的檢查，所有序列均為矢狀位平掃。掃描參數(shù)：T1mapping：TR 15 ms，TE 3.05 ms，F(xiàn)A1 5°，F(xiàn)A2 26° ；T2mapping：TR 1600 ms，TE1 13.8 ms，TE2 27.6 ms，TE3 41.4 ms，TE4 55.2 ms；T2*mapping：TR 445 ms，TE1 4.36 ms，TE2 11.90 ms，TE3 19.44 ms，TE4 26.98 ms，TE5 34.52 ms。

3.關(guān)節(jié)鏡下軟骨損傷分區(qū)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)節(jié)鏡下軟骨損傷根據(jù)損傷部位不同分為三個(gè)面六個(gè)區(qū)，分別是：內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面，包括股骨內(nèi)髁區(qū)和脛骨內(nèi)髁區(qū)；外側(cè)關(guān)節(jié)面，包括股骨外髁區(qū)和脛骨外髁區(qū)；髕股關(guān)節(jié)面，包括髕髕軟骨和股骨滑車(chē)軟骨。關(guān)節(jié)鏡下軟骨損傷分級(jí)根據(jù)ICRS 標(biāo)準(zhǔn)［7］。

4.MR 圖像測(cè)量及參數(shù)分析

MRI 定量成像序列T1mapping、T2mapping、T2*mapping 圖像由Skyra 掃描后自動(dòng)生成相應(yīng)序列偽彩圖（Rainbow 模式），然后傳輸至Siemens Syngo Via VB10B 后處理工作站進(jìn)行觀察測(cè)量。根據(jù)關(guān)節(jié)鏡檢查結(jié)果，由兩位長(zhǎng)期從事骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)影像診斷的副主任醫(yī)師，結(jié)合MRI 形態(tài)學(xué)序列在Mapping 序列圖像，共同對(duì)關(guān)節(jié)鏡下診斷為Ⅰ～Ⅲ級(jí)損傷的軟骨進(jìn)行定位，然后進(jìn)行定量測(cè)量和差值計(jì)算。Ⅳ級(jí)軟骨損傷為主要表現(xiàn)為軟骨缺損，因此不進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。Mapping 序列定量值的測(cè)量及差值計(jì)算方法： 以軟骨損傷部位為中心用圓形ROI 測(cè)量，在放大圖像上選擇盡量大的面積，以避免ROI 太小造成的測(cè)量誤差，盡量避開(kāi)與骨質(zhì)和關(guān)節(jié)間隙內(nèi)其他組織交界區(qū)的異常顏色的像素點(diǎn)，避免將骨質(zhì)、關(guān)節(jié)腔內(nèi)液體等納入ROI 內(nèi)；用相同方法對(duì)軟骨病損附近正常軟骨進(jìn)行測(cè)量，盡量遠(yuǎn)離病損部位且ROI 盡量大，計(jì)算兩者之間的差值。由2 位長(zhǎng)期從事骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)影像診斷的副主任醫(yī)師使用盲法進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，取其平均值。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，P<0.05 時(shí)認(rèn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。關(guān)節(jié)鏡下軟骨損傷分級(jí)分區(qū)結(jié)果對(duì)比采用行×列表的卡方檢驗(yàn)，有差異時(shí)再分別進(jìn)行組間比較。軟骨Ⅰ～Ⅲ級(jí)損傷的MRI 定量變化值比較采用方差分析，有差異者再用Bonferroni法進(jìn)行兩兩比較。

結(jié) 果

1.膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)鏡下不同級(jí)別的軟骨損傷的分布比較

關(guān)節(jié)鏡下不同級(jí)別軟骨損傷分布詳細(xì)情況見(jiàn)表1。結(jié)果顯示，Ⅰ、Ⅱ級(jí)軟骨損傷發(fā)生在髕股關(guān)節(jié)面最多，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面次之，外側(cè)關(guān)節(jié)面較少，三者間均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）（圖1、2）；Ⅲ～Ⅵ級(jí)軟骨損傷內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面和髕股關(guān)節(jié)面分布無(wú)差別（P＞0.05）（圖3），兩者同外側(cè)關(guān)節(jié)面分布有明顯差別（P＜0.05）；同一關(guān)節(jié)面的兩個(gè)軟骨亞區(qū)不同級(jí)別損傷的分布均沒(méi)有差別（P＞0.05）。

2.不同MRI 定量成像技術(shù)對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨損傷不同分級(jí)病變的診斷價(jià)值比較

以關(guān)節(jié)鏡結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)，比較MRI 定量成像檢查序列T1mapping、T2mapping、T2*mapping 對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨損傷不同級(jí)別損傷的診斷價(jià)值（表2）。結(jié)果顯示：T2*mapping 序列對(duì)不同級(jí)別軟骨損傷的診斷符合率均為最高（圖1～3b）；T2mapping 和T2*mapping 序列對(duì)Ⅰ～Ⅲ級(jí)損傷的分級(jí)符合率明 顯高于T1mapping（P＜0.05），T2mapping 和T2*mapping 序列無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）；對(duì)Ⅳ級(jí)軟骨損傷分級(jí)符合率，三者之間無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。MRI 檢查序列對(duì)軟骨損傷診斷符合率與關(guān)節(jié)鏡結(jié)果比較，Kappa 一致性檢驗(yàn)值T2*mapping 序列最高，Kappa 值為0.663。

3.膝關(guān)節(jié)軟骨損傷不同級(jí)別T1 mapping、T2 mapping 及T2*mapping 變化值比較

表1 關(guān)節(jié)鏡下關(guān)節(jié)軟骨損傷分級(jí)分布

表2 不同MRI 序列對(duì)軟骨損傷分級(jí)符合率（%）

表3 不同分級(jí)軟骨損傷的T1 mapping、T2 mapping 及T2* mapping 變化值比較（單位：ms）

膝關(guān)節(jié)軟骨Ⅵ級(jí)損傷主要是軟骨缺損改變，因此無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量損傷區(qū)域的軟骨定量值。Ⅰ～Ⅲ級(jí)軟骨損傷的變化值統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。結(jié)果顯示：關(guān)節(jié)軟骨損傷時(shí)T1mapping、T2mapping 及T2*mapping變化值均為正值，即關(guān)節(jié)軟骨損傷時(shí)各定量值均見(jiàn)增加改變；不同級(jí)別損傷時(shí)，T1mapping 值變化無(wú)明顯差異（P＞0.05）（圖1～3c），T2mapping 及T2*mapping 值變化有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＜0.05）（圖1～3b）；兩兩比較現(xiàn)實(shí)，軟骨Ⅰ級(jí)和Ⅲ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)損傷間的T2mapping 和T2*mapping 變化值差異均有差別（P＜0.05），而Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)損傷間的變化值差異不明顯（P＞0.05）；三者在Ⅰ、Ⅱ級(jí)軟骨損傷時(shí)升高明顯，而在Ⅲ級(jí)損傷時(shí)升高程度下降，T2*mapping 值的變化較T2mapping 更為明顯。

討 論

1.關(guān)節(jié)鏡下軟骨損傷分布特征

KOA 軟骨損傷最易出現(xiàn)于關(guān)節(jié)的負(fù)重部位，因此其損傷分布存在一定的規(guī)律性，且可能和個(gè)人習(xí)慣，比如姿勢(shì)、步態(tài)等有關(guān)。當(dāng)關(guān)節(jié)負(fù)重時(shí)，軟骨內(nèi)水分被擠壓出軟骨基質(zhì)，當(dāng)反復(fù)的損傷超過(guò)軟骨承受能力時(shí)，早期出現(xiàn)MRI 信號(hào)的改變，晚期軟骨形態(tài)也會(huì)出現(xiàn)異常改變。有研究發(fā)現(xiàn)不論是青少年組還是老年組，軟骨損傷部位均以股骨內(nèi)外髁和髕骨關(guān)節(jié)面最為常見(jiàn)，青少年組以Ⅲ級(jí)損傷為主，而老年組以Ⅳ級(jí)損傷為主［2］。文獻(xiàn)報(bào)道膝關(guān)節(jié)軟骨最易損傷的部位是髕股關(guān)節(jié)處軟骨，外側(cè)脛股關(guān)節(jié)最少［3］。國(guó)外研究顯示髕軟骨和股骨髁中間區(qū)域軟骨最易損傷，髕軟骨的Ⅱ、Ⅲ級(jí)損傷最為常見(jiàn)，而Ⅳ級(jí)損傷多位于股骨髁中間區(qū)域軟骨，而且多數(shù)只有一處軟骨損傷［8］。本研究結(jié)果符合上述規(guī)律，膝關(guān)節(jié)軟骨早期損傷即Ⅰ、Ⅱ級(jí)損傷，更易發(fā)生于髕股關(guān)節(jié)面，髕骨和對(duì)應(yīng)的股骨滑車(chē)關(guān)節(jié)面軟骨最易損傷，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面次之，外側(cè)關(guān)節(jié)面損傷較少見(jiàn)，推測(cè)這和髕股關(guān)節(jié)活動(dòng)最多、內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面負(fù)重較大相關(guān)，是他們比外側(cè)關(guān)節(jié)面更易損傷的原因。隨著軟骨損傷的進(jìn)一步加重，Ⅲ、Ⅳ級(jí)病變逐漸向內(nèi)外側(cè)關(guān)節(jié)面軟骨發(fā)展，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面較外側(cè)更易受累。說(shuō)明KOA 軟骨損傷分布存在一定規(guī)律性，先是髕股關(guān)節(jié)面，然后累及內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面，最后在累及外側(cè)關(guān)節(jié)面。另外，同一關(guān)節(jié)面的兩個(gè)軟骨亞區(qū)不同級(jí)別損傷例數(shù)相似，說(shuō)明同一側(cè)關(guān)節(jié)軟骨損傷時(shí)，常累及關(guān)節(jié)面的兩側(cè)。

2.軟骨MRI 定量成像序列對(duì)軟骨損傷的診斷價(jià)值

軟骨MRI 定量成像技術(shù)也叫軟骨生化成像技術(shù)，通過(guò)觀察和測(cè)量軟骨MRI 信號(hào)值，能較及時(shí)反映軟骨早期損傷時(shí)的內(nèi)部環(huán)境中的分子生化改變，為診斷和監(jiān)測(cè)關(guān)節(jié)OA 早期軟骨損傷提供臨床參考依據(jù)，是近幾年的研究熱點(diǎn)［4］。尤其是T2*mapping 序列，掃描速度快、信噪比高、空間分辨率高，且能夠反映磁場(chǎng)的不均勻性，在理論上比T2mapping 敏感度更高［9］。本研究結(jié)果也表明，對(duì)軟骨Ⅰ～Ⅲ級(jí)的損傷，T2mapping 和T2*mapping 序列正確率明顯高于T1mapping。雖然T2mapping 和T2*mapping 序列診斷價(jià)值上無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但是通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)仍可觀察到，T2*mapping 序列對(duì)不同級(jí)別軟骨損傷的診斷正確率均最高，而且MRI檢查序列對(duì)軟骨損傷診斷正確率與關(guān)節(jié)鏡結(jié)果比較，Kappa 一致性檢驗(yàn)值T2*mapping 序列最高，Kappa 值為0.663。對(duì)Ⅵ級(jí)的損傷，因軟骨缺損改變常常較明確，三者間的診斷價(jià)值相似。因此，對(duì)于軟骨損傷，T2mapping 和T2*mapping 均有良好的診斷價(jià)值，尤其是T2*mapping 掃描時(shí)間短，診斷正確率高，值得臨床推廣。

T2mapping 通過(guò)評(píng)估水分子及膠原分子間的變化，從而診斷和監(jiān)測(cè)早期關(guān)節(jié)軟骨損傷，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值［10］。軟骨損傷時(shí)T2值升高，但損傷程度和T2值改變并不成正比，中度損傷T2值升高較輕度和重度損傷更為明顯，且T2值的改變并不反映軟骨病損是否進(jìn)展［11］。本研究表明T2mapping 值在早期Ⅰ、Ⅱ期的軟骨損傷時(shí)可出現(xiàn)明顯升高改變，可能反映出早期軟骨損傷時(shí)的水腫改變。但到Ⅲ期，T2mapping 值變化減低，可能因晚期軟骨損傷的慢性修復(fù)纖維化作用代替了早期水腫，不再表現(xiàn)為T(mén)2mapping 值明顯升高。

T1弛豫時(shí)間反映組織中的水和細(xì)胞外基質(zhì)分子之間慢頻的相互作用，能敏感探測(cè)到組織中蛋白多糖含量的變化。軟骨損傷時(shí)T1mapping 值變化，目前研究結(jié)果［12,13］并不一致，有研究顯示髕軟骨損傷時(shí)T1mapping 值增加，但也有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨T1mapping 值隨著損傷級(jí)別的加重可見(jiàn)明顯減低。筆者認(rèn)為原因可能有兩個(gè)：（1）T2值主要受膠原（主要是Ⅱ型）含量的影響，而T1值除了受膠原含量影響，還受到蛋白多糖含量的影響，所以不同級(jí)別損傷時(shí)T1值變化會(huì)顯示差異；（2）和不同機(jī)器配置和序列條件設(shè)定有關(guān)系。本研究顯示T1mapping 值隨著損傷級(jí)別的增加而增高，與韓桂芬等［12］研究結(jié)果相同，但不同級(jí)別損傷的增加值沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，因此認(rèn)為單純平掃的T1mapping 對(duì)關(guān)節(jié)軟骨損傷診斷價(jià)值有限。

T2*mapping 是目前比較熱門(mén)的一種軟骨定量成像新技術(shù)，能夠在不需要對(duì)比劑的情況下反映關(guān)節(jié)軟骨含水量及膠原纖維結(jié)構(gòu)改變。國(guó)外研究［14］表明，關(guān)節(jié)軟骨病損級(jí)別越重，T2*mapping 值下降越明顯，提示區(qū)域性軟骨T2*mapping 值變化能反映透明軟骨生化成分的改變。參加馬拉松運(yùn)動(dòng)前后的軟骨T2*mapping 值對(duì)比研究結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)后脛骨平臺(tái)中間部軟骨出現(xiàn)了T2*mapping 值減低改變，提示可能為正常運(yùn)動(dòng)反應(yīng)或早期的軟骨退變［15］。上述研究提示軟骨出現(xiàn)退變時(shí)，T2*mapping值出現(xiàn)減低，而國(guó)內(nèi)學(xué)者研究卻有不同結(jié)果。喬洋等［16］研究應(yīng)用自體或異體肌腱行前交叉韌帶重建術(shù)后軟骨T2*mapping 值變化情況，結(jié)果顯示中期的股骨及脛骨中央?yún)^(qū)、股骨及脛骨內(nèi)側(cè)區(qū)軟骨T2*mapping 要高于早期，認(rèn)為可能由軟骨退變引起，也就是說(shuō)軟骨退變時(shí)T2*mapping 值增高。白志剛等［17］研究結(jié)果KOA 組的關(guān)節(jié)軟骨T2*mapping值均較正常對(duì)照組升高，隨著關(guān)節(jié)軟骨退變程度加重升高更為明顯。本研究顯示軟骨損傷時(shí)，T2*mapping 和T2mapping 值表現(xiàn)為大致相同的升高改變，在早期Ⅰ、Ⅱ期軟骨損傷時(shí)升高值更明顯，Ⅲ期軟骨損傷升高值明顯減低，也是因?yàn)檐浌菗p傷早期是以水腫為主，而到晚期出現(xiàn)了更多的纖維性修復(fù)。T2*mapping 值變化較T2mapping 更為明顯，且實(shí)際應(yīng)用中，T2*mapping 掃描序列時(shí)間明顯短于T2mapping 序列，因此，T2*mapping 序列的應(yīng)用可能會(huì)比T2mapping 更有優(yōu)勢(shì)。

本研究的局限：（1）沒(méi)有比較不同軟骨損傷時(shí)關(guān)節(jié)厚度的變化，因?yàn)樵趯?shí)際研究中發(fā)現(xiàn)，軟骨太薄，不易精準(zhǔn)測(cè)量，常常誤差較大，不能反映實(shí)際的軟骨變化情況；（2）研究中只是單純對(duì)軟骨損傷進(jìn)行觀察、測(cè)量和分析，沒(méi)有把骨質(zhì)改變、韌帶、半月板等的變化綜合考慮進(jìn)去。希望在以后研究中更細(xì)致、全面，使研究更加完善。

綜上，KOA 軟骨損傷分布具有一定的特征性，而MRI 定量成像技術(shù)對(duì)區(qū)分KOA 不同級(jí)別損傷有一定的診斷價(jià)值，尤其是T2*mapping 序列，值得在臨床研究中推廣應(yīng)用。