膝关节软骨退行性变MRI分期临床应用价值研究

周红梅　徐向阳　龚萍　杨健　黄德珍　刘祥

膝关节软骨退行性变包括骨性关节炎、创伤、类风湿等，是常见的膝关节疾病，可引发疼痛、功能障碍并对患者生活质量造成明显影响[1]。早期诊断、准确评价临床分期是指导治疗方案的前提，如Ⅰ期退变可采取保守治疗，而Ⅲ～Ⅳ期退变需接受外科治疗，因此，软骨退变程度的判断极为关键[2]。关节镜检查是判断膝关节软骨退行性变的金标准，但该法属有创检查。与关节镜检查相比，核磁共振成像（MRI）具有无辐射、无创伤等优势，加之高分辨率、多参数、多平面成像特点，有望为软骨退行性变的分期评价提供一定参考[3]。此次就膝关节软骨退行性变MRI分期临床应用价值进行了研究。

1　资料与方法

1.1　对象

2014年3月至2015年3月60例MRI图像、临床资料保存完整且接受关节镜检查明确膝关节软骨退行性变及分期患者。

关节镜检查分期评价由2名关节镜医师双盲实施，参照Outerbridge标准[4]：0级：正常关节软骨；Ⅰ级：软骨软化水肿，或表面可见泡状结构；Ⅱ级：软骨变薄，可见轻、中度纤维化；Ⅲ级：软骨重度纤维化，可见蟹肉样改变；Ⅳ级：软骨退变深度可达骨皮质，全层软骨缺损，软骨下骨质裸露。

使用德国西门子Magnetom Verio Tim 3.0T超导磁共振仪及膝关节专用线圈，以自旋回波序列（SE序列）实施MRI扫描，扫描参数：T1WI：TR 500 ms，TE 10.1 ms；T2WI：TR 3600 ms，TE 102 ms；层厚 4 mm，层间距 1 mm。行常规矢状位、冠状位扫描及髌骨轴位T1WI、T2WI扫描。分期评价由2名高年资影像科医师双盲实施，参照Recht标准[5]：0级：正常关节软骨（可见软骨弥漫性均匀变薄但表面光滑，仍可判定为正常）；Ⅰ级：软骨分层结构消失，软骨内可见局灶性低信号区，软骨表面光滑；Ⅱ级：软骨表面轮廓轻至中度不规则，软骨缺损深度未达全层厚度的50%；Ⅲ级：软骨表面轮廓重度不规则，软骨缺损深度达到全层厚度的50%及以上但未出现全层剥脱；Ⅳ级：全层软骨缺损、剥脱，软骨下骨质暴露，伴或不伴软骨下骨质信号改变。

1.2　统计学分析

以关节镜诊断及分期评价结果为金标准，运用四格表计算MRI评价膝关节软骨退行性变分期的灵敏度、特异性；使用Spearman相关性分析，计算MRI检查评价膝关节软骨退变分期与关节镜分期的相关性，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　MRI与关节镜的分期评价结果比较

60例患者共检查关节软骨面369个，检出膝关节软骨退行性变65处，手术及病理结果：骨关节炎22个，创伤性关节炎10个，半月板损伤9个，类风湿性关节炎7个，髌骨软化症6个，其他（髌骨脱位、叉韧带撕裂、慢性滑膜炎等）11个。以关节镜检查结果为金标准，MRI评价膝关节软骨退行性变的灵敏度为80.00%（104/130），特异性为87.87%（210/239），见表1；Spearman相关性分析示，MRI评价膝关节软骨退行性变分期与关节镜评价分期的相关性系数（r）为0.795（P＜0.05）。

表1　MRI与关节镜的分期评价结果比较（n）

2.2　MRI图像特征

膝关节软骨关节面正常部位的MRI图像示，SE序列T1WI关节软骨显示为覆盖在中高信号关节骨端表面的中等信号影，与软骨下骨质由黑线分隔，表面光滑；Ⅰ级病变以髌软骨内侧及中部局灶状低信号影为主，软骨未见明显变薄，边缘光整（图1）；Ⅱ级病变即见髌软骨外侧边缘不光整（图2）；Ⅲ级病变可见髌软骨外侧明显变薄，可见骨质硬化及软骨下小囊肿（图3）；Ⅳ级病变可见软骨下骨质裸露，髌软骨外侧明显变薄（图4）。

图1　Ⅰ级病变：髌软骨表面光滑，内见点状低信号

图2　Ⅱ级病变：髌软骨中度不规则，内见缺损深度未及全层的50%，伴软骨下骨质信号异常

图3　Ⅲ级病变：髌软骨重度不规则，缺损深度达全层50%以上，伴软骨下骨质信号异常

图4　Ⅳ级病变：髌软骨局部全层缺损，软骨下骨质暴露伴信号异常

3　讨论

膝关节软骨为透明软骨，厚度约为1～5 mm，附着于运动关节的骨性关节面，是组成活动关节面的弹性负重组织[6]。作为人体最大的负重关节，膝关节软骨也是最易发生退行性变的部位，其退行性变的关键为软骨基质变化，此时软骨生物力学特性改变，负重能力持续下降，最终出现软骨侵蚀、断裂甚至软骨下骨硬化[7]。关节镜检查是诊断、评估软骨退行性变分期的金标准，但作为一种有创检查手段，关节镜检查的重复性受限，而且无法早期发现Ⅰ级病变，故在阻止或延缓膝关节软骨退行性变的进一步发展中，仍需要一种无创、可重复的检查方法[8-9]。

关节软骨的组织学构成包括浅表层、移行层（过渡层）、放射层及深部钙化层，不同层次的水、蛋白多糖与胶原比例存在差异，构成了MRI的成像基础[10]，故MRI有望在关节软骨病损的诊断与分期评价中发挥一定作用。此次研究就膝关节软骨退行性变MRI分期评价的临床应用价值进行了分析，结果表明，以关节镜检查结果为金标准，MRI评价关节软骨退变分期的灵敏度、特异性均超过80%，且相关性系数达到0.795，说明MRI对软骨损伤诊断及分期判断的准确率较高， MRI通过反映软骨基质内胶原纤维结构、蛋白多糖及含水量的变化，能够直观显示软骨内信号异常、分层结构改变、厚度改变状态，为退变分期的评价提供可靠的参考[11-12]。

既往研究将快速自旋回波序列（FSE序列）用于膝关节软骨退行性变的评价，由于FSE序列T1WI关节软骨与其相邻关节液间对比不佳、分界欠清晰，软骨表面病损往往无法得到有效显示， 为获得T2WI序列高对比度，大量牺牲软骨信号强度，软骨分层及内部病变显示效果亦不够理想[13]，这也是过往多数学者对MRI评价软骨退变分期效果存在争议的主要原因。在本次研究中，SE序列被用于关节软骨面检查，得益于SE序列水、脂分离的特性，关节软骨内、外界及软骨分层可得到清晰显示[14-16]，此时MRI可灵敏捕捉软骨内胶原纤维破坏所致软骨内信号强度改变，从而准确辨别Ⅰ级与Ⅱ级软骨退变，为保守治疗或外科治疗的抉择提供参考[17]。随着软骨退变的进展，软骨下骨质逐渐出现裸露、增生、硬化伴囊肿形成甚至功能障碍[18]，此时结合缺损深度及临床症状即可准确地做出分期评价结果。

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