3.0T MR T2 mapping及T1ρ区分膝骨关节炎患者与健康人：Meta分析

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[1.湖南中医药大学第一附属医院放射科，湖南 长沙 410007；2.湖南中医药大学中西医结合学院，湖南 长沙 410208；3.湖南省中医药研究院附属医院内科，湖南 长沙 410006；4.湖南省人民医院 湖南师范大学附属第一医院超声科，湖南 长沙 410005；5.通用电气医疗系统贸易发展(上海)有限公司,上海 201203]

[摘 要] 目的 采用Meta分析评价3.0T MR T2 mapping及T1ρ区分膝骨关节炎(KOA)患者与健康人的价值。方法 检索中国知网、维普、万方数据库及PubMed、EMBASE、Cochrane Library数据库中采用3.0T MR T2 mapping和/或T1ρ区分KOA患者(KOA组)与健康人(对照组)的临床对照研究，检索时间截至2018年7月31日。采用Stata 14.0软件分析KOA组与对照组、重度KOA与轻度KOA患者权重均数差值(WMD)及其95%CI。结果 纳入文献15篇，KOA组420例、对照组450名。KOA组总体[WMD=4.06,95%CI(2.73,5.39)]、轻度KOA[WMD=2.35,95%CI(1.15,3.55)]、重度KOA[WMD=8.07,95%CI(4.03,12.12)]及未分度KOA患者[WMD=1.58,95%CI(0.51,2.66)]关节软骨T2值均高于对照组(P均<0.01)，重度KOA高于轻度KOA[WMD=4.66,95%CI(1.86,7.46)，P<0.01]。KOA组总体[WMD=5.41,95%CI(3.59,7.22)]、轻度KOA [WMD=4.25,95%CI(2.32,6.18)]、重度KOA [WMD=8.44,95%CI(6.24,10.64)]及未分度KOA患者[WMD=3.51,95%CI(1.23,5.79)]关节软骨T1ρ值均高于对照组(P均<0.01)，且重度KOA高于轻度KOA患者[WMD=6.33,95%CI(2.02,10.64)，P<0.01]。结论 利用3.0T MR T2 mapping及T1ρ成像可区分KOA患者与健康人，鉴别轻度与重度KOA。

骨关节炎(osteoarthritis， OA)又称退行性骨关节病，好发于膝关节和髋关节[1]，关节软骨退变是其发生、发展的核心环节。利用T2mapping及T1ρ可无创、动态、准确地定量评估关节软骨损伤程度[2]。有关MR T2mapping、T1ρ区分膝骨关节炎(knee osteoarthritis， KOA)患者与健康人群能力的研究结果各异。本研究采用Meta分析方法对3.0T MR T2mapping及T1ρ区分KOA与健康人的价值进行系统评价。

1 资料与方法

1.1 文献检索 中文文献检索中国知网、维普、万方数据库，英文文献检索PubMed、EMBASE、Cochrane Library数据库，时间均为自建库至2018年7月31日。中文检索词为“软骨”“膝”“T2 mapping”“T2 relaxation time”“T1ρ”“T1rho”“Kellgren-Lawrence”及“骨关节炎”；英文检索词为“cartilage”“knee”“T2 mapping”“T2 relaxation time”“T1ρ”“T1rho”“Kellgren-Lawrence”及“osteoarthritis”。采用主题词+自由词的检索方式，依据不同数据库调整检索策略，同时追溯纳入文献的参考文献。

1.2 纳入及排除标准 纳入标准：①采用3.0T MR仪以MR T2 mapping或T1ρ评价膝关节软骨；②有关KOA患者(KOA组)与健康人(对照组)的临床对照研究；③采用Kellgren-Lawrence(KL)分级标准判定KOA及健康人[3]。排除标准：①综述类文献；②数据无法提取、重复文献；③语言非中文或英文文献。

1.3 数据提取 由2名医师独立筛选文献、提取资料并交叉核对，有分歧时经讨论达成一致。提取的基本信息包括第一作者、发表年、样本量及受试者基本特征(年龄、性别、KL分级；KL分级1、2级为轻度KOA，3、4级为重度KOA，未分级者记为未分级KOA)；影像学信息包括成像技术、膝关节软骨T2和/或T1ρ值。

1.4 文献质量评价 由2名医师采用Newcastle-Ottawa Scale (NOS)量表评价文献质量，该量表从人群选择、组间可比性、暴露方面进行评价，质量由低至高分别对应0～9分，如有分歧则协商决定最终结果。NOS评分≥5分为高质量研究[4]。

1.5 统计学分析 采用Stata 14.0统计分析软件，最终结果以权重均数差(weight mean difference， WMD)及其95%CI表示。如研究包含膝关节不同亚区，则将所有亚区的T2值和/或T1ρ值数据分别进行合并后作为整体纳入分析[5]。通过I2和Q检验进行异质性分析，I2<50%且P≥0.1为不存在异质性，采用固定效应模型，否则采用随机效应模型。针对不同KL分级患者(轻、重度KOA)进行分析。采用Egger检验评价发表偏倚，P>0.1时认为不存在发表偏倚。采用剪补法、逐篇剔除文献法进行敏感性分析[6]。

2 结果

2.1 文献检索及数据提取 初步检索到文献261篇，依据纳入及排除标准筛选后最终纳入15篇文献[7-21](图1)，其基本特征和质量评分见表1。15篇文献中，总样本量为860人，其中KOA组420例、对照组450名；13篇[7-19]涉及T2 mapping技术、9篇[9-10,12-13,15-16,19-21]涉及T1ρ技术，9篇[8-9,12-14,16-18,20]包含轻度KOA患者，5篇[9,16-19]包含重度KOA患者，6篇[7,10-11,15-16,21]包含未分度KOA患者；NOS得分5～8分。

2.2 Meta分析结果 T2 mapping及T1ρ区分KOA患者及健康人能力的汇总结果见表2。采用随机效应模型进行分析。KOA组T2及T1ρ值均高于对照组(P均<0.01)，重度KOA患者T2及T1ρ值均高于轻度KOA患者(P均<0.01)。

表1 15篇纳入文献基本特征及质量评价

注：*：未提供年龄标准差数据

表2 T2 mapping及T1ρ对KOA区分能力的数据汇总

图1 文献筛选流程图

对T2值的分析结果显示，KOA组与对照组间异质性I2=95.0%，轻度KOA与对照组、重度KOA与对照组、未分度KOA与对照组、重度KOA与轻度KOA患者间I2分别为69.8%、96.8%、77.6%及80.0%。分析T1ρ值，KOA组与对照组间异质性I2=97.5%，轻度KOA与对照组、重度KOA与对照组、未分度KOA与对照组、重度KOA与轻度KOA患者间I2分别为89.1%、85.0%、89.8%及89.6%。

2.3 发表偏倚 13篇[7-19]涉及T2 mapping的文献(18条病例对照数据)存在发表偏倚(P<0.05)，采用剪补法对其进行分析，迭代结果显示无增补研究纳入。9篇[9-10,12-13,15-16,19-21]涉及T1ρ的文献(12条病例对照数据)不存在发表偏倚(P>0.1)。

3 讨论

关节软骨退行性变化在微观上表现为胶原纤维结构破坏、蛋白多糖丢失及软骨内自由水含量增加[1]。相对于低场强设备，3.0T MR关节软骨成像图像质量较高[22]。MR T2 mapping技术通过定量软骨横向弛豫时间(T2值)来反映软骨中水含量[2]，而T1ρ值与软骨中蛋白多糖含量呈负相关[23]，二者均可无创、准确评估软骨早期退变。相比延迟钆增强MR软骨成像(delayed gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging of cartilage， dGEMRIC)、钠成像等软骨MR功能成像技术，T2 mapping和T1ρ技术可操作性更强，应用范围更广[2,24]。

本研究纳入15项以T2 mapping和/或T1ρ技术区分KOA与健康人的对照研究(KOA组420例、对照组450名)，结果提示T2 mapping、T1ρ技术均可用于区分KOA与健康人。本研究中，KOA组关节软骨T2、T1ρ值均高于对照组(P均<0.01)，轻度KOA、重度KOA、未分度KOA患者关节软骨T2值、T1ρ值亦均高于对照组(P均<0.01)，与关节软骨退变过程中软骨内水含量增加、蛋白多糖含量减少的现象相符，与MacKay等[25]的研究结果一致。本研究结果显示，重度KOA患者关节软骨T2值、T1ρ值均高于轻度KOA患者(P均<0.01)，提示T2 mapping和T1ρ技术均可有效鉴别轻度与重度KOA。

本研究KOA组与对照组、重度KOA与轻度KOA患者间T1ρ值比较的WMD值均大于组间T2值比较的WMD值，提示T1ρ较T2 mapping可更敏感地检测关节软骨退变，恰好验证了关节软骨退变的病理生理过程，即软骨内蛋白多糖含量减少是退变软骨的早期变化，此阶段软骨内胶原纤维总量尚未变化，软骨失去了对负荷进行有效分配和传导的功能；随着退变进展，胶原纤维网架受损，对水分子的锁定能力下降，软骨内自由水含量上升[2,26]。

膝关节软骨的T2及T1ρ值存在空间变异，且关节软骨退变在空间上不同步[8,14-15]。本研究将膝关节不同亚区的数据进行合并后作为整体纳入分析，相当于对可能存在的差异进行了平均化，相较于MacKay等[25]直接比较不同膝关节亚区的方法更难发现差异，但如发现差异则结果可靠性更高。

本研究纳入文献的异质性较高，依据KL分级对KOA进行亚组分析时的异质性多数低于进行总体分析时的异质性，仅对T2值进行分析时发现重度KOA患者与对照组间的异质性(I2=96.8%)接近总体分析时 (I2=95.0%)，提示KOA严重程度可能是异质性来源。

本研究的局限性：①未纳入T2 mapping及T1ρ用于评估KOA诊断效能或治疗反应的文献；②部分文献中KOA组和对照组受试者年龄可能不均衡，影响最终结果。