牛朋影,蔣 磊,王 瑞,蔡 中,朱蓉蓉

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(KOA)是臨床常見病損,以關(guān)節(jié)軟骨損傷,伴軟骨下骨質(zhì)損傷為主。軟骨損傷會導(dǎo)致骨髓水腫,軟骨下骨髓水腫會影響下肢力線,導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻畸形,加速KOA的進(jìn)展。目前,對軟骨損傷與骨髓水腫相互作用的研究相對較少,本研究通過磁共振壓縮感知(CS)技術(shù)基于質(zhì)子密度加權(quán)的三維各向同性快速自旋回波序列(cs3D_VIEW_PD_ SPAIR)掃描,探討KOA易損區(qū)域軟骨損傷分級與軟骨下骨髓水腫程度的相關(guān)性,為臨床診斷提供更多影像依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料:收集2021年1月至2021年12月本院關(guān)節(jié)外科明確診斷KOA患者65例資料,其中,男性26例,女性39例,年齡43～69歲,平均年齡(56.43±7.82)歲,患者均進(jìn)行膝關(guān)節(jié)磁共振檢查。

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn):符合KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)美國風(fēng)濕病學(xué)會KOA診斷標(biāo)準(zhǔn),①近1個月內(nèi)大多數(shù)時間有膝痛者;②膝關(guān)節(jié)活動時有摩擦聲響者;③X線片檢查示膝關(guān)節(jié)骨端邊緣有骨贅形成者;④膝關(guān)節(jié)周圍有腫脹者;⑤膝關(guān)節(jié)晨僵時間<30 min者;⑥年齡>40歲者。同時符合①、③或①、②、④或①、②、⑤、⑥項即可診斷為KOA。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn):①有膝關(guān)節(jié)外傷史者;②有膝關(guān)節(jié)手術(shù)操作史者;③免疫性疾病及免疫相關(guān)性關(guān)節(jié)炎者;④急性及慢性感染性關(guān)節(jié)炎者;⑤近期接受全身性皮質(zhì)類固醇藥物及非甾體抗炎鎮(zhèn)痛藥物治療者;⑥MRI禁忌及不能配合完成檢查者。

1.2 磁共振掃描設(shè)備及掃描序列:采用3.0 T磁共振成像儀(Ingenia CX,Philips Healthcare),采用壓縮感知技術(shù)基于質(zhì)子密度加權(quán)的三維各向同性快速自旋回波序列及常規(guī)PDW_SPAIR序列對患膝關(guān)節(jié)進(jìn)行掃描。

1.3 磁共振圖像觀察指標(biāo)與評價方法:膝關(guān)節(jié)被分成14個關(guān)節(jié)子區(qū)域,依據(jù)MR(MOAKS)評分,在cs3D_VIEW_PD_ SPAIR序列對關(guān)節(jié)子區(qū)域軟骨損傷及軟骨下骨髓水腫(bone marrow edema,BME)進(jìn)行分級。膝關(guān)節(jié)區(qū)域劃分為股骨內(nèi)側(cè)前區(qū)、中區(qū)、后區(qū);脛骨內(nèi)側(cè)前區(qū)、中區(qū)、后區(qū);股骨外側(cè)前區(qū)、中區(qū)、后區(qū);脛骨外側(cè)前區(qū)、中區(qū)、后區(qū);髕骨內(nèi)側(cè)、外側(cè)區(qū)。軟骨下骨髓水腫(BME)評價,依據(jù)BME占子區(qū)域體積的百分比,0(正常)為無、1(輕度)為<33%、2(中度)為33%～66%、3(重度)為>66%。軟骨損傷評價,按軟骨缺損的大小(包括部分和全厚度損失)占子區(qū)域全層軟骨表面積的百分比,0(正常)為無、1(輕度)為<10%、2(中度)為10%～75%、3(重度)為>75%。

1.4 cs3D_VIEW_PDW_ SPAIR序列與常規(guī)PDW_SPAIR序列2組圖像主觀評分:由兩名觀察者(MR骨關(guān)節(jié)組主治及副主任醫(yī)師) 采用雙盲法,從圖像信號均勻度、骨質(zhì)骨髓水腫顯示、軟骨顯示、肌肉及軟組織對比度、圖像偽影、脂肪抑制效果等方面,對圖像質(zhì)量進(jìn)行4分制主觀評分。評分標(biāo)準(zhǔn)為1分,圖像信號均勻性差,膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)、軟骨、肌肉及軟組織對比度差,顯示不清,可見明顯偽影,脂肪抑制效果差,不能滿足診斷要求; 2分,圖像信號均勻性略差,膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)、軟骨、肌肉及軟組織對比度差,顯示尚可,可見偽影,脂肪抑制效果較差,影響診斷; 3分,圖像信號均勻性可,膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)、軟骨、肌肉及軟組織對比度可,顯示清楚,可見輕度偽影,脂肪抑制效果尚可,不影響診斷;4分,圖像信號均勻,膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)、軟骨、肌肉及軟組織對比度良好,顯示清楚,未見偽影,脂肪抑制效果好,可用于診斷。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法:采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件,兩位醫(yī)師對cs3D_VIEW_PDW_ SPAIR序列與常規(guī)PDW_SPAIR序列2組圖像的主觀評價結(jié)果,采用獨立樣本四表格χ2檢驗進(jìn)行比較,KOA 的軟骨損傷分級與BME程度的相關(guān)性分析采用R×C列聯(lián)表資料的χ2檢驗,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 65例KOA患者,cs3D_VIEW_PDW_ SPAIR序列與常規(guī)PDW_SPAIR序列圖像比較:2組圖像質(zhì)量主觀評分結(jié)果顯示,cs3D_VIEW_PDW_ SPAIR序列圖像優(yōu)于常規(guī)PDW_SPAIR序列圖像(χ2=60.836,P<0.05),見表1、圖1至圖4(目次后)。

表1 2組序列圖像主觀評分比較

2.2 患者軟骨損傷分布情況:65例膝關(guān)節(jié)損傷區(qū)域分布顯示,股骨內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)21例,股骨滑車區(qū)17例,脛骨內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)11例,髕骨9例,股骨外側(cè)前區(qū)2例,脛骨外側(cè)中央?yún)^(qū)2例,脛骨外側(cè)后區(qū)1例,脛骨內(nèi)側(cè)前區(qū)2例;膝關(guān)節(jié)損傷主要集中在髕股關(guān)節(jié)(髕骨、股骨滑車區(qū))、脛股關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)區(qū)(股骨內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)、脛骨內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)),共計58例。

2.3 KOA患者的軟骨損傷分級與BME程度的相關(guān)性分析:選取膝關(guān)節(jié)損傷集中區(qū)域(股骨內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)、股骨滑車區(qū)、脛骨內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)、髕骨)58例患膝,對軟骨損傷分級與軟骨下骨髓水腫程度相關(guān)性進(jìn)行分析,見表2。

表2 58例KOA患者軟骨損傷分級與軟骨下骨髓水腫程度相關(guān)性

3 討論

膝關(guān)節(jié)磁共振成像采用2D序列[1]。與2D序列相比,3D 序列因其可以三維重組、薄層連續(xù)掃描的優(yōu)勢,對膝關(guān)節(jié)疾病的診斷準(zhǔn)確率更高[2],有研究證實,3D 掃描比 2D 掃描對診斷關(guān)節(jié)軟骨損傷更敏感[3]。而3D 序列存在掃描時間長的問題,導(dǎo)致臨床應(yīng)用受限。而壓縮感知技術(shù)基于質(zhì)子密度加權(quán)的三維各向同性快速自旋回波序列的膝關(guān)節(jié)成像可以節(jié)約掃描流程,CS 技術(shù)即在采集信號的同時完成對信號的壓縮,運用該技術(shù)成像具有較高的時間分辨率優(yōu)勢,同時獲得高分辨率各向同性數(shù)據(jù),可以任意角度重組薄層圖像,實現(xiàn)膝關(guān)節(jié)容積掃描。本研究基于特有的頻率選擇反轉(zhuǎn)脈沖脂肪抑制技術(shù)(SPAIR),可實現(xiàn)更均勻的抑脂效果,圖像清晰,基本消除部分容積效應(yīng)的影響,更清楚地顯示膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)信號及關(guān)節(jié)軟骨解剖。因此,本研究采用磁共振cs3D_VIEW_PD_ SPAIR序列進(jìn)行掃描,評估關(guān)節(jié)軟骨及軟骨下骨髓損傷情況。

KOA軟骨損傷最易出現(xiàn)于關(guān)節(jié)的負(fù)重部位,體重、步態(tài)、運動方式、外傷等因素都會導(dǎo)致關(guān)節(jié)負(fù)重的改變,因此,軟骨損傷分布有一定的規(guī)律性。本研究顯示,膝關(guān)節(jié)軟骨損傷最易累及部位為髕股關(guān)節(jié)、脛股關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)軟骨,其中股骨內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)、滑車區(qū)及髕軟骨最易受損,股骨內(nèi)側(cè)中央?yún)^(qū)損傷以中、重度最常見,外側(cè)脛股關(guān)節(jié)相對較少,按損傷部位分析,考慮與髕股關(guān)節(jié)活動較多,內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)面負(fù)重較大相關(guān);以往亦有學(xué)者研究報道[4-5],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。

膝關(guān)節(jié)軟骨屬于透明軟骨,覆蓋在相鄰關(guān)節(jié)表面,富有彈性,起到保護(hù)關(guān)節(jié)骨質(zhì)的作用。透明軟骨由軟骨細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)組成,軟骨早期損傷主要表現(xiàn)為細(xì)胞外基質(zhì)中的蛋白多糖丟失、膠原纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞和水含量增加,如早期不進(jìn)行臨床干預(yù),進(jìn)而出現(xiàn)膠原纖維崩解,蛋白多糖喪失,引起軟骨細(xì)胞死亡,出現(xiàn)軟骨形態(tài)學(xué)改變,將難以修復(fù),進(jìn)而導(dǎo)致軟骨破壞加重,甚至完全磨損及剝脫,造成軟骨下骨質(zhì)裸露,軟骨對骨質(zhì)的保護(hù)消失,導(dǎo)致軟骨下骨質(zhì)異常改變。BME被認(rèn)為是非創(chuàng)傷性骨組織壞死的早期表現(xiàn),BME 的主要病理特征為病變組織血管增多、水外滲等作用導(dǎo)致的骨髓腔內(nèi)間質(zhì)水腫、纖維組織增生、慢性炎性細(xì)胞浸潤等。

本研究基于MRI 3D成像技術(shù)對KOA患者軟骨損傷分級及BME 程度進(jìn)行分析,結(jié)果顯示軟骨損傷分級與軟骨下骨髓水腫程度呈正相關(guān),兩者相互作用,軟骨損傷越嚴(yán)重,會導(dǎo)致軟骨代謝功能失調(diào),促進(jìn)軟骨下骨性病變的發(fā)展,加重骨髓水腫程度。當(dāng)膝關(guān)節(jié)內(nèi)部負(fù)荷加重,生物力學(xué)分布發(fā)生改變時,會加速軟骨的磨損,軟骨內(nèi)水分被擠壓出軟骨基質(zhì),反復(fù)的損傷超過軟骨承受能力時,出現(xiàn)早期MRI信號的改變,晚期軟骨形態(tài)也會出現(xiàn)異常改變,進(jìn)而增加了軟骨下骨損傷的風(fēng)險。以往對KOA病程中骨髓水腫的研究重視程度不夠,從而忽略了軟骨下骨損傷對骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)程的影響;正常生理狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)能夠修復(fù)軟骨下骨的損傷[6],但是如果膝關(guān)節(jié)損傷呈病理狀態(tài),或致?lián)p因子是長期性、疲勞性的,骨髓水腫則不能自愈[7]。膝關(guān)節(jié)骨損傷后,導(dǎo)致軟骨的異常或下肢力線改變,會繼續(xù)加重軟骨下骨的磨損,從而形成惡性循環(huán),加快KOA的進(jìn)展[8]。而Felson等[9]研究證明軟骨下骨髓水腫會影響下肢力線,導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻畸形,與膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展密切相關(guān)。此外,苗貴強(qiáng)[10]等還發(fā)現(xiàn)軟骨下骨髓水腫與KOA患者疼痛癥狀呈明顯正相關(guān)。軟骨下骨髓水腫導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)疼痛,疼痛會使患者步態(tài)被動性地發(fā)生改變,進(jìn)而使關(guān)節(jié)受力改變,加速軟骨的磨損。

本研究表明,軟骨損傷與軟骨下骨髓水腫相互作用,加速KOA的進(jìn)展,因此,二者均應(yīng)受到臨床重視,進(jìn)行干預(yù),減緩病痛的發(fā)展。