古麗尼尕爾·吾斯曼 黃志蘭 伊力亞·阿洪江 迪里木拉提·巴吾冬

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA) 是關(guān)節(jié)組織破壞，關(guān)節(jié)功能丟失，主要以關(guān)節(jié)軟骨磨損和破壞，軟骨下骨增厚硬化，不同程度的滑膜炎并骨贅形成以及關(guān)節(jié)囊增厚為特點(diǎn)的多因素關(guān)節(jié)疾病，膝關(guān)節(jié)作為最大的負(fù)重關(guān)節(jié)之一，壓力增大或負(fù)重過(guò)大，關(guān)節(jié)軟組織脆弱再加上關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)是 OA 的主要誘發(fā)因素。MRI 可反映軟骨基質(zhì)生化成分的改變，關(guān)節(jié)鏡不能檢出 MRI 分級(jí)中 1 級(jí)病變，尤其軟骨表面光滑無(wú)形態(tài)學(xué)改變而內(nèi)部出現(xiàn)信號(hào)異常者。膝關(guān)節(jié)軟骨信號(hào)異常的演變很少進(jìn)行縱向分析，信號(hào)異常對(duì)關(guān)節(jié)退變進(jìn)展速度和影響尚不清楚。

材料與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

1. 納入標(biāo)準(zhǔn)：( 1) 2017 年 3 月至 2018 年 3 月，在我院經(jīng)治的 OA 患者；( 2) MRI 圖像、臨床資料保存完整者；( 3) 關(guān)節(jié)鏡并 MRI 檢查明確軟骨形態(tài)缺損者；( 4) 無(wú)其它關(guān)節(jié)病變者；( 5) 年齡 50～ 60 歲者；( 6) KL 分級(jí)為 0 級(jí)者；( 8) 健康對(duì)照者來(lái)自體檢中心健康人群，平均年齡(54±5) 歲。

2. 排除標(biāo)準(zhǔn)：( 1) 既往無(wú)關(guān)節(jié)骨折、炎性關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)腫瘤病史和手術(shù)史者；( 2) 關(guān)節(jié)鏡發(fā)現(xiàn)其它合并病變，如關(guān)節(jié)積液、滑膜炎、撕脫骨折者；(3) 檢測(cè)有軟骨病者；( 4) 圖像質(zhì)量不合格者。

二、影像資料分析

記錄病例組與對(duì)照組各項(xiàng)基線資料，包括(性別，年齡，BMI 指數(shù))，觀察并評(píng)估 MRI 成像序列對(duì)軟骨的顯示情況，請(qǐng) 2 名高年資影像科醫(yī)師對(duì)關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行雙盲讀片。

三、膝關(guān)節(jié)軟骨厚度測(cè)量及分區(qū)方法

軟骨信號(hào)異常劃分 有信號(hào)異常和無(wú)信號(hào)異常。軟骨信號(hào)異常根據(jù)其信號(hào)特征進(jìn)一步劃分無(wú)異常，低信號(hào)，不均勻信號(hào)，高信號(hào)。

脛骨內(nèi) / 外側(cè)髁，股骨內(nèi) / 外側(cè)髁，測(cè)量病例組患者 1 年～1 年半前及現(xiàn)在的兩次軟骨厚度，用 FLASH-FS-T1WI 分別選取脛骨內(nèi)、外髁正中矢狀面圖像作為測(cè)量層面，測(cè)量層面放大 2 倍，每個(gè)膝關(guān)節(jié)選取 4 個(gè)測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量軟骨厚度規(guī)定為關(guān)節(jié)面軟骨最厚處，總 8 個(gè)測(cè)量點(diǎn)。骨髓水腫 WORMS 評(píng)分 (0 級(jí)無(wú) BMEP；1 級(jí) BMEP 直徑 < 5 mm；2 級(jí) BMEP 直徑 5～20 mm，3 級(jí) BMEP 直徑 > 20 mm)。

四、所用儀器設(shè)備

德國(guó)西門(mén)子 Magnetom Verio Tim 3.0T 超導(dǎo)磁共振儀及膝關(guān)節(jié)專(zhuān)用線圈。掃描參數(shù)：以自旋回波序列(SE 序列) 實(shí)施 MRI 掃描，掃描參數(shù)：T1WI：TR 500 ms，TE 10.1 ms；T2WI：TR 3600 ms，TE 102 ms。SE-T1WI TR / TE = 450 / 12 ms，掃描野 13 cm，層厚 2.5 mm，層間距 0.5 mm，行常規(guī)矢狀位、冠狀位掃描加脂肪抑制圖像。

五、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用 SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件，比較實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的軟骨信號(hào)異常情況，軟骨信號(hào)按無(wú)信號(hào)、有信號(hào)異常分類(lèi)進(jìn)行比較；采用 Pearson χ2檢驗(yàn)；軟骨形態(tài)損傷與信號(hào)異常的關(guān)系采用 Pearson χ2檢驗(yàn)，P < 0.01 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；信號(hào)分布區(qū)域與軟骨形態(tài)缺損部位一致性檢驗(yàn)；軟骨形態(tài)缺損與骨髓水腫的關(guān)系采用 Wilcox 秩和檢驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組軟骨厚度前后對(duì)比先進(jìn)行 1 年前減去現(xiàn)在的厚度，得到的差值做為新變量，進(jìn)行檢驗(yàn)，正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果為非正態(tài)資料，采用 K-S 檢驗(yàn)；軟骨信號(hào)異常與軟骨前后厚度進(jìn)行 Spearman 相關(guān)性分析。

結(jié) 果

一、基本資料

本研究病例組納入 80 例，男 47 例，女 33 例；對(duì)照組納入 40 例，男 15 例，女 25 例。病例組與對(duì)照組之間基線資料進(jìn)行對(duì)比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。本研究顯示年齡和性別與軟骨早期信號(hào)異常及骨髓水腫分級(jí)沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性。BMI 方面多項(xiàng)研究顯示與骨髓水腫分級(jí)有關(guān)，但沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)性。

二、一般結(jié)果

實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)信號(hào)異常的概率大于對(duì)照組(表 1)， 軟骨厚度前后對(duì)比，( P < 0.01) 軟骨前后厚度有差異，1 年前的厚度大于現(xiàn)在的厚度。

表1 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組信號(hào)表現(xiàn)情況Tab.1 Signal abnormality and intensity in experimental group and control group

三、軟骨早期信號(hào)異常與軟骨形態(tài)學(xué)缺損相關(guān)性(表 2)

表2 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組信號(hào)特征與軟骨形態(tài)缺損的相關(guān)性(計(jì)數(shù))Tab.2 Signal abnormality and cartilage morphologic defect in experimental and control group(n)

采用 Pearson χ2檢驗(yàn)。χ2= 18.523，( P < 0.01) 實(shí)驗(yàn)組多數(shù)病例出現(xiàn)軟骨信號(hào)異常，其缺損部位 (圖 1a) 主要表現(xiàn)為低信號(hào)(圖 1b)，與關(guān)節(jié)鏡顯示結(jié)果符合(圖 1c)。實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)骨髓水腫的概率大于對(duì)照組(表 3)，軟骨形態(tài)缺損與骨髓水腫的關(guān)系采用 Wilcox 秩和檢驗(yàn)，χ2= 19.991，P < 0.01，軟骨損傷與骨髓水腫及水腫級(jí)別有關(guān)，然后采用 Bonferroni 法校正顯著性水平兩兩比較(圖 2)，發(fā)現(xiàn)水腫二級(jí)與無(wú)水腫差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，即骨髓二級(jí)水腫比無(wú)骨髓水腫者更易導(dǎo)致軟骨損傷。

圖2 校正顯著性水平兩兩比較無(wú)骨髓水腫與 2 級(jí)骨髓水腫差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義Fig.2 Significant statistical differences between BME 0 and 2

表3 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組骨髓水腫測(cè)量結(jié)果 Tab.3 BME in experimental and control group

圖1 患者，女，45 歲 a：右膝關(guān)節(jié)矢狀位中等加權(quán)脂肪飽和二維快速自旋回波圖像圖 - 脛骨外側(cè)髁軟骨全層缺失；b：回顧同一部位脛骨外側(cè)髁軟骨發(fā)現(xiàn)異常低信號(hào)；c：關(guān)節(jié)鏡下顯示負(fù)重面軟骨缺損Fig.1 Female, 45 years old a: Sagittal intermediate-weighted fat-saturated two-dimensional fast spin-echo MR images of the right knee, Development of a full-thickness defect in the lateral tibia; b: Inhomogeneous signals in the same site; c: Arthroscope showed cartilage defect in the same site

四、軟骨信號(hào)異常與軟骨前后厚度進(jìn)行 Spearman 相關(guān)性

結(jié)果顯示軟骨信號(hào)與脛骨內(nèi)外側(cè)髁前后厚度的相關(guān)系數(shù)分別為(r= -0.576，r= -0.557，P< 0.01)， 說(shuō)明軟骨信號(hào)與脛骨內(nèi)外側(cè)髁前后厚度呈負(fù)相關(guān)，相關(guān)程度中等。

討 論

OA 是關(guān)節(jié)組織破壞，主要以關(guān)節(jié)軟骨磨損和破壞，關(guān)節(jié)功能丟失的一類(lèi)疾病，膝關(guān)節(jié)作為最大的負(fù)重關(guān)節(jié)之一，壓力增大或負(fù)重過(guò)大，關(guān)節(jié)軟組織脆弱再加上關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)，是 OA 的主要誘發(fā)因素，引起功能障礙大大減低生活質(zhì)量，早預(yù)防，早診斷，早治療尤其重要。MRI 以無(wú)創(chuàng)傷，無(wú)輻射為優(yōu)勢(shì)，能清楚顯示軟骨的細(xì)微變化發(fā)現(xiàn)早期病變，MRI 組織對(duì)比性好，空間分辨率高，序列及參數(shù)較多、多方位采樣，能全面顯示軟骨厚度、形態(tài)學(xué)及信號(hào)改變，是目前公認(rèn)診斷 OA 最可靠的影像學(xué)檢查方法[1]。而關(guān)節(jié)鏡作為有創(chuàng)的檢查方法無(wú)法觀察到形態(tài)學(xué)未發(fā)生改變的早期軟骨病變，即軟骨表面光滑內(nèi)部出現(xiàn)異常信號(hào)者。

OA 軟骨基質(zhì)損傷時(shí)軟骨細(xì)胞對(duì)軟骨損傷的反應(yīng)為基質(zhì)中水分增加，OA 軟骨異常的 MRI 表現(xiàn)最早為信號(hào)改變，反映了關(guān)節(jié)軟骨水成分的變化。早期水含量增加，即關(guān)節(jié)鏡下所見(jiàn)軟骨腫脹，在 T1WI 上信號(hào)減低，基質(zhì)中水分增加，OA 軟骨異常的 MRI 表現(xiàn)最早為信號(hào)改變[2]，反映了關(guān)節(jié)軟骨水成分的變化局部信號(hào)增高可以是表層或全層，也可為深層線狀影，這既反映了膠原纖維斷裂和蛋白多糖損失引起的水腫，也與軟骨細(xì)胞肥大或增生有關(guān)，以后蛋白多糖耗盡，水含量減少，病灶局部纖維化，則在任何序列上表現(xiàn)為低信號(hào)。正常關(guān)節(jié)軟骨分層表現(xiàn)改變，可能為早期 OA 征象，在 OA 的早期，關(guān)節(jié)軟骨鈣化軟骨層的退行性改變，包括重復(fù)起伏進(jìn)入到基底關(guān)節(jié)軟骨的非鈣化性關(guān)節(jié)軟骨，實(shí)際上，這些改變只是關(guān)節(jié)軟骨表面上極輕微的纖維化覆蓋 區(qū)[3]。有學(xué)者指出軟骨潮線有效的調(diào)節(jié)軟骨鈣化層和放射層之間的內(nèi)穩(wěn)態(tài)，軟骨潮線漂移可能為 OA 防治提供一個(gè)潛在的有效作用靶點(diǎn)，并是 OA 軟骨退行性變進(jìn)程中必經(jīng)的病理變化。

本研究結(jié)果提示軟骨信號(hào)異常在關(guān)節(jié)軟骨變性中的重要性，低信號(hào)另一種可能代表深層軟骨層中的實(shí)際裂縫，似乎代表非常早期的軟骨形態(tài)異常，軟骨早期改變水吸收反而增加，而不與滑膜液連接，與軟骨信號(hào)與脛骨內(nèi)外側(cè)髁前后厚度負(fù)相關(guān)符合，水吸收增加，基質(zhì)也增加，軟骨纖維化軟骨厚度變厚表現(xiàn)為軟骨信號(hào)減低，T1WI 上表現(xiàn)為低信號(hào)。國(guó)外文獻(xiàn)報(bào)道低信號(hào)和不均勻信號(hào)可能與各向異性破壞，纖維軟骨沉淀物有關(guān)，軟骨信號(hào)分布區(qū)域與軟骨缺損部位一致性檢驗(yàn)，采用 Kappa 一致性檢驗(yàn)，Kappa 值為 0.761，P < 0.01，認(rèn)為信號(hào)分布區(qū)域與軟骨損傷部位存在一致性，故本結(jié)果一致性較好。Joseph 等[4]指出起始 MRI 檢查沒(méi)有骨髓水腫的病例，1 年后其軟骨退行性變程度將不會(huì)加重，而 MR 檢查存在骨髓水腫的病例，1 年后 40% 的患者軟骨退行性變加重了，與本次研究骨髓水腫二級(jí)較無(wú)骨髓水腫更易導(dǎo)致軟骨損傷較符合，骨髓水腫是由病變組織血管過(guò)多、灌注過(guò)度、水外滲作用等造成，因關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)缺乏神經(jīng)纖維，即使關(guān)節(jié)軟骨嚴(yán)重破壞，只是表現(xiàn)為活動(dòng)障礙，疼痛沒(méi)有那么明顯。陸川等[5]報(bào)道骨髓水腫是 OA 患者疼痛的主要原因，疼痛與軟骨下骨髓水腫有關(guān)，且存在疼痛越重、骨髓水腫越嚴(yán)重的趨勢(shì)，骨髓水腫代表受累骨髓中細(xì)胞外液的積聚，并能導(dǎo)致骨內(nèi)壓力的增加刺激痛覺(jué)感受器產(chǎn)生疼痛，并且骨髓水腫是另一個(gè)診斷 OA 的重要征象，研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)骨髓水腫概率大于對(duì)照組，骨髓水腫 2 級(jí)(直徑為 5～20 mm) 與無(wú)骨髓水腫差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，骨髓 2 級(jí)水腫比無(wú)骨髓水腫者更易軟骨損傷，其余分級(jí)間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

汪睿等[6]，黃競(jìng)敏等[7]研究半月板損傷與 OA 嚴(yán)重程度及治療進(jìn)展中發(fā)現(xiàn)，半月板突出與半月板根部尤其是內(nèi)測(cè)后跟部撕裂密切相關(guān)，因軟骨接觸面減少導(dǎo)致應(yīng)力增加，加速了 KOA 的發(fā)展。關(guān)節(jié)軟骨呈曲面廣泛附著于骨性關(guān)節(jié)面上，不同部位厚度不同，無(wú)固定的解剖位置因此可重復(fù)性差，本研究為了要測(cè)量的重復(fù)性好，病例組掃描體位獲得相同的定位像，以脛股骨內(nèi)外側(cè)髁正中矢狀面為標(biāo)志，記錄軟骨病變?cè)谠搶用嫦騼?nèi)或向外第幾層，提高可重復(fù)性。軟骨厚度前后對(duì)比發(fā)現(xiàn) 1 年前軟骨厚度均大于現(xiàn)在軟骨厚度，通過(guò) Spearman 分析，關(guān)節(jié)軟骨厚度前后對(duì)比結(jié)果顯示，脛骨內(nèi)外側(cè)髁關(guān)節(jié)軟骨厚度的改變較明顯，并且與 MR 信號(hào)呈負(fù)相關(guān)，提示脛骨內(nèi)外側(cè)髁關(guān)節(jié)軟骨的磨損早于股骨關(guān)節(jié)面，并早期體現(xiàn)為 MR 信號(hào)的異常。隨著時(shí)間推移軟骨厚度逐漸變薄，成分改變，信號(hào)改變也會(huì)發(fā)生演變，將來(lái)關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)異常高信號(hào)，本研究 120 例中有 17 例 T1WI 上出現(xiàn)異常高信號(hào)。

MRI 生理成像技術(shù)定量監(jiān)測(cè)軟骨病變進(jìn)程，使 MR 對(duì)關(guān)節(jié)軟骨損傷的診斷更加早期、準(zhǔn)確，不同成像方法針對(duì)軟骨早期退行變的不同生化成分改變的敏感度、特異度也不同[8-9]，各種生理成像方法臨床應(yīng)用較少均尚處于研究階段需要大量的臨床及實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)。高麗香等[10]對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨在 OA 定量成像的 MRI 和 CT 新技術(shù)研究進(jìn)展中有報(bào)道 T2mapping 主要關(guān)注軟骨膠原網(wǎng)絡(luò)，dGEMRIC 重點(diǎn)檢測(cè) GAG 濃度變化，這兩者容易在臨床中實(shí)踐，但是 T1rho 或鈉離子成像技術(shù)需要其它專(zhuān)用設(shè)備和硬件設(shè)施或超高場(chǎng)強(qiáng)，關(guān)節(jié)軟骨的生理 MRI 可以作為對(duì)常規(guī) MRI 序列顯示軟骨早期形態(tài)改變的補(bǔ)充。3D FFE 序列和微 CT 也有很多優(yōu)勢(shì)，方便于縱向研究，具有高分辨率、3D 成像等，但都存在一定的局限性，其掃描時(shí)間較長(zhǎng)，耐受性差，因此限制了其可行性及臨床中廣泛推廣[11-12]。

本研究的優(yōu)勢(shì)與不足：本研究將重點(diǎn)放在相對(duì)健康人群身上，以確保從其它異常中獲得最小的偏差。國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道膝關(guān)節(jié)退行性改變 MRI 臨床分期中，研究已發(fā)生軟骨退行性變及形態(tài)學(xué)已發(fā)生改變的病例，而本研究選取 KL 分級(jí)(0～1) 級(jí)患者作為實(shí)驗(yàn)組，發(fā)現(xiàn)軟骨早期信號(hào)異常與軟骨形態(tài)學(xué)改變顯著相關(guān)，本研究預(yù)測(cè)軟骨出現(xiàn)異常信號(hào)部位將來(lái)可能會(huì)發(fā)生軟骨形態(tài)學(xué)改變從而發(fā)展為 OA，指導(dǎo)臨床早發(fā)現(xiàn)早診斷早治療。