膝关节骨关节炎患者胫股关节软骨的磁共振影像学变化分析

陈吉波

（辽宁省中医药研究院（辽宁中医药大学附属第二医院）影像科，辽宁 沈阳110034）

骨关节炎（OA）是常见的退行性关节疾病，严重危害着中老年人身体健康和生活质量。膝关节OA以胫股关节受损为主时临床主要表现为平地走和负重疼痛，以髌骨关节受损为主时主要表现为上下楼或蹲起动作时疼痛明显，其临床诊断主要根据临床症状和影像学检查。由于X线检查不能观察到半月板病变和软骨的轻度损伤，对早期诊断作用有限[1]，而MRI能够较早发现软骨和关节间隙的变化，通过关节软骨体积和厚度减少程度预测OA的进展，成为评估膝关节OA疾病进展和严重程度的重要手段，但OA早期关节软骨多不发生形态学改变，软骨内蛋白多糖、胶原纤维排列和水含量已经有所改变，表现为黏弹性的下降，而通过MRI检查也很难发现这些细微的变化[2]，丧失了早期发现的机会。本研究利用MRI小角度激发成像（FLASH）序列，定量评估负重状态下早期OA、严重OA胫骨关节软骨面积、厚度与健康人群之间的差异，以期为OA的早期发现，早期干预提供帮助。

1 资料与方法

1.1 一般资料：2016年1月至2017年6月我院门诊骨关节炎患者，符合2007年中华医学会骨科学分会《骨关节炎诊治指南》诊断标准，依据影像学（X线片）情况进行分组：OA早期组：20例，没有典型影像学改变，年龄34～50（42.6±4.6）岁，男性10例，女性10例。OA晚期组：20例，有典型影像学改变，如软骨硬化、骨赘形成及关节间隙变窄或消失等，年龄53～76（67.3±4.2）岁，男性12例，女性8例。同时以20例没有膝关节病患者作为健康对照组，男女各半。

1.2 方法。MRI扫描仪：AVANTO 1.5T，德国SIEMENS公司。扫描参数：FOV l60 mm，矩阵256×256，层厚2 mm，FLASH扫描序列。受试者去除体外金属物品后水平仰卧，足底垫木质薄板或穿硬底鞋，将10千克重物用光滑尼龙绳通过定滑轮垂直悬挂，另一端挂在足底，产生沿头侧的压力。定位后，FLASH序列进行冠状面扫描，获得整个膝关节胫股关节面的磁共振影像。

1.3 观察指标：①关节软骨接触面积：逐层测量冠状面二维断层上股骨和胫骨表面软骨接触的长度，相对平坦的层面一次性测量，弯曲层面分段测量，接触面积等于所有层面接触长度总和与厚度的乘积。②软骨厚度：垂直切线方向测量内外侧髁附近受力区和非受力区软骨叠加厚度。③内外侧髁横径长度 ：测量冠状面断层内外侧髁左右最大的横径。

1.4 统计学处理：采用SPSS 19.0统计学软件进行数据处理，多组计量资料比较采用one-way ANOVA分析，两两比较采用LSD-t检验，性别差异采用独立样本t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 软骨厚度比较：骨关节炎早期组与健康对照组比较，受力区与非受力区软骨厚度没有变化，晚期组内外侧髁非受力区软骨均显著增厚，受力区软骨厚度显著降低 （P＜0.01）。见表1。

表1 三组胫股关节软骨厚度比较（±s）

表1 三组胫股关节软骨厚度比较（±s）

注：*与健康对照组比较，P＜0.05

组别 性别 n 内侧髁(mm) 外侧髁(mm)受力区 非受力区 受力区 非受力区OA早期组 男 10 4.06±0.25 5.68±0.61 3.11±0.25 3.79±0.22女10 3.23±0.28 4.62±0.46 2.58±0.24 3.04±0.21 OA晚期组 男 12 2.21±0.85 8.43±0.78 2.65±0.75 5.59±0.61女8 1.85±0.75 6.71±0.66 2.09±0.67 4.47±0.57健康对照组 男 10 4.19±0.31* 5.96±0.65* 3.34±0.29* 4.00±0.43*女10 3.50±0.29* 5.01±0.59* 2.69±0.25* 3.37±0.46*

2.2 软骨接触面积和内外侧髁横径比较：胫骨关节软骨接触面积各组间差异显著（P＜0.01），早期组患者软骨接触面积减少，OA晚期组患者接触面积增加（P＜0.01）。见表2。

表2 三组膝关节软骨接触面积和内外侧髁横径长度比较（±s）

表2 三组膝关节软骨接触面积和内外侧髁横径长度比较（±s）

组别 性别 n 接触面积(mm2) 内外侧髁横径(mm)OA早期组 男 10 46.96±4.05 75.66±2.05女10 40.58±4.54 66.15±1.89 OA晚期组 男 12 105.20±4.63 76.90±2.24女8 87.63±5.87 65.34±2.29健康对照组 男 10 84.71±7.02 76.54±2.33女10 65.04±6.88 67.08±3.87 F--46.84 1.287 P--＜0.01 ＞0.05

3 讨 论

常规膝关节MRI检查方式是自然平躺，在不受力的情况下，膝关节胫骨和股骨的软骨存在接触，但在工作中我们发现关节软骨这种自然状态下的接触不稳定性较大，同一时间段内同一个体多次检查无法得到稳定结果。当我们给予膝关节一个适当的固定压力时发现，加压后的关节形态恒定，数据稳定，重复性高，患者耐受性好，更有利于观察。本研究中，我们采用重物加压的方式给予膝关节一定负重，结果显示，OA早期患者与健康对照组比较内外侧髁受力区与非受力区软骨厚度没有差异性变化，与非负重状态下MRI观察结果一致，同时也符合软骨轮廓没有改变的早期骨关节炎特征。OA晚期组患者非受力区软骨显著增厚，受力区软骨厚度显著降低，证实了软骨形态学的改变，同时也反映出OA病变过程中复杂的病理变化。因此，骨关节炎晚期患者受力区软骨表现出变薄、缺损和缺失等现象，邻近的非受力区则会出现软骨肿胀，成为晚期患者一个重要特征。在MRI一个完整序列上，晚期患者加压后软骨接触层面增多，甚或边缘外周区域的软骨也会出现互相接触；而正常和早期骨关节炎患者加压后仅中心区域软骨互相接触。骨关节炎早期虽没有形态学改变，但由于软骨细胞的黏弹性下降，软骨弹性降低，趋于硬化。本研究显示，OA早期组关节软骨接触面积明显减少，OA晚期组接触面积反而增加，提示磁共振能够发现没有形态学变化的OA关节软骨内成分变化[3]，而关节软骨接触面积可能是MRI发现早期骨关节炎的敏感检测指标。 总之，目前临床工作中尚缺乏无创性早期发现和明确诊断骨关节炎的有效手段，本研究通过对膝关节施加适当压力，检测发现早期骨关节患者胫股关节软骨接触面积减少，可为早期诊断和预防骨关节炎提供一定帮助。