膝关节关节炎软骨下假囊肿与膝关节稳固结构损伤关系的MRI分析

王晶，赵建，李荣品，孙海燕，吴亚兰，侯振洲

骨性关节炎是影响中老年人生活质量的常见疾病之一，是引起中老年人关节疼痛的常见原因，骨性关节炎软骨下假囊肿(osteoarthritis subchondral pseudocyst，OAPC)是骨关节炎的典型影像学征象，既往研究已证实OAPC与膝关节稳固结构的损伤有密切关系[1-3]，但是膝关节不同部位OAPC与相应部位稳固结构损伤是否有相关性尚未有确切结论，本研究通过分析膝关节稳固结构与OAPC的相关性，探讨膝关节OAPC的形成机制，为临床有效的治疗方案提供必要的信息。

材料与方法

1.研究对象

搜集2016年2月-2017年4月经本院临床诊断为膝关节骨关节炎、同时具有X线及MRI资料的连续患者的病例资料。纳入标准：①有骨和关节症状，如膝关节疼痛、僵直和活动异常等；②膝关节X线平片上可见典型的骨关节炎表现，如骨赘、软骨下囊肿、骨质硬化和关节间隙狭窄等；③MRI显示膝关节软骨、软骨下骨、半月板和韧带任一种或多种有退行性病变。④近6个月内无外伤史和手术史等。排除标准：膝关节肿瘤、炎症、血液病、胶原病和减压病、有激素治疗史及酗酒史的患者。另外，选择健康志愿者作为正常对照组，入选标准：①膝关节无任何相关临床症状。②膝关节X线平片未见异常。③膝关节MRI检查未见异常。④近6个月内无外伤史和手术史。

最终共纳入骨关节炎患者281例，正常对照组26例。骨性关节炎组中女191例，男90例，年龄34～85岁，平均(59.30±18.29)岁。正常对照组中女15例，男11例，年龄18～75岁，平均(54.55±24.14)岁。两组被试的性别和年龄的差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.MRI检查

使用Siemens Avanto 1.5T磁共振成像仪和膝关节8通道柔软线圈。矢状面SE T1WI：TR 450 ms，TE 13 ms，视野180 mm×180 mm，层厚4.0 mm，采集次数1；脂肪抑制二维快速小角度激发矢状面T2WI：TR 670 ms，TE 11 ms，视野180 mm×180 mm，层厚4.0 mm，采集次数1；冠状面SE T1WI：TR 450 ms，TE 13 ms，视野180 mm×180 mm，层厚3.5 mm，采集次数1；二维多回波数据结合序列T2WI：TR 906 ms，TE 26 ms，层厚3.5 mm，视野180 mm×180 mm，采集次数1。

3.影像学评价

根据膝关节骨关节炎WORMS评分标准[4]，结合本实验特点，对WORMS评分进行修订，作为本实验的暂行评分标准。根据WORMS评分，将膝关节按部位分为股骨内髁(medial femoral condyal，MFC)、股骨外髁(lateral femoral condyal，LFC)、胫骨平台内髁(medial tibial plateau，MT)和胫骨平台外髁(lateral tibial plateau，LT)等。在FSE脂肪抑制T2WI序列中，将软骨病变程度分为4个等级[5]。0级：软骨厚度和信号均正常，或者厚度正常、但在T2WI上信号降低；1级：单处或多处软骨局部缺损但直径不超过1 cm，或软骨局部缺损直径大于1 cm但小于整个软骨范围的75%；2级：弥漫性软骨局部缺损，达整个软骨范围的75%；3级：多处直径大于1 cm但小于整个软骨范围75%的软骨全层缺损；4级：弥漫性(达整个软骨范围的75%及以上)软骨全层缺损。

半月板撕裂的评分标准：在冠状面图像选取内侧副韧带显示最完整的层面，将内、外侧半月板分作前角和后角，同时结合矢状面图像将其撕裂程度分为5个等级。0级：完整；1级：细微的放射状撕裂或鸟嘴样撕裂，信号偏低；2级：细微的放射状撕裂或鸟嘴样撕裂，信号偏高；3级：移位性撕裂或者部分切除术后；4级：完全撕裂或者完全切除术后。

半月板突出的评分标准如下[6]。0级：无突出；1级：轻度突出(突出距离<半月板厚度的1/3)； 2级：中度突出(半月板厚度的1/3<突出距离<半月板厚度的2/3)；3级：重度突出(突出距离>半月板厚度的2/3)。

稳固韧带评分标准：0级为完整；1级为撕裂。

OAPC的评分标准：0级为无异常；1级为病变区最大径<0.5 cm；2级为病变区最大径0.5～1.0 cm；3级为病变最大径>1.0 cm(图1)。

在研究软骨、韧带分别与OAPC的关系时，作者将软骨、韧带和OAPC分别分为3个等级。软骨等级：1级代表软骨评分为0～4分，2级代表软骨评分为5～9分，3级代表软骨评分为5～11分。韧带等级：1级代表韧带评分为0～1分，2级代表韧带评分为2～3分，3级代表韧带评分为4～7分。OAPC分级：1级代表OAPC评分为0～2分，2级代表OAPC评分为3～5分，3级代表OAPC评分为6～11分。

4.统计学方法

使用SPSS 13.0统计软件进行统计学处理。对骨性关节炎组膝关节各部位有软骨损伤与无软骨损伤时软骨下OAPC的出现率的比较采用卡方检验，对膝关节稳固结构损伤与OAPC病变程度采用秩相关检验，对OAPC与关节内异常结构之间的关系及可能的危险因素采用Logistic回归分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

骨性关节炎组有122例可见OAPC，OAPC的出现率为43.4%，正常对照组无1例出现OAPC，OAPC的出现率为0。

图1 各级OAPC的MRI表现(箭)。a)1级，OAPC病变最大径<0.5cm；b)2级，OAPC病变最大径0.5～1.0cm；c)3级，OAPC病变最大径>1.0cm。

膝关节各部位软骨损伤与OAPC发生情况的比较见表1。结果显示膝关节各部位有软骨损伤时OAPC的出现率更高。

膝关节稳固结构损伤分级与OAPC分级的相关性分析见表2～3。统计结果显示，软骨损伤程度与OAPC分级呈正相关(r=0.238，P<0.05)；韧带撕裂程度与OAPC分级呈正相关(r=0.130，P<0.05)。

表1 膝关节各部位OAPC与软骨损伤的关系 (例)

表2 软骨损伤与OAPC的关系 (例)

表3 韧带损伤与OAPC的关系 (例)

膝关节各部位OAPC病变大小与稳固结构异常之间的关系：采用Logistic回归方法，找出OAPC(Y)与关节稳固结构损伤(X)之间的关系，X1代表关节软骨损伤；X2代表半月板撕裂；X3代表半月板突出，获得股骨内髁(Y1)、胫骨平台内髁(Y2)、股骨外髁(Y3)和胫骨平台外髁(Y4)OAPC的最优回归方程：

Y1=-5.362+0.444X1+0.110X2+0.167X3

(1)

Y2=-2.677+0.497X1+0.015X2

(2)

Y3=-4.023+0.409X1+0.996X2

(3)

Y4=-2.650+0.688X1+0.171X2

(4)

讨 论

OAPC在膝关节骨关节炎患者中非常常见，且多具有典型骨关节炎的影像表现。平片上主要表现：膝关节骨性关节面下单个或多个圆形透亮区，边缘清晰，有硬化边环绕，多位于膝关节内侧承重区，也可累及膝关节外侧及髌股关节。主要MRI表现：病变为囊性，位于膝关节承重区关节软骨下方，T1WI上呈圆形或类圆形等低信号区，在T2WI、STIR图像上显示为高信号，边缘有低信号硬化边环绕，邻近可见反应性骨髓水肿，有时可见病变区与关节腔相通。组织学上囊内容物为液体成分和少量骨坏死碎片，囊肿内壁为非上皮纤维壁，由于囊肿内壁缺少上皮来源的细胞，所以命名为“假囊肿”[7]。常规MRI对膝关节各结构的精确显示能力逐渐提高，一些功能成像技术对病变的早期改变具有提示作用[8]，因此我们可以更好地从影像角度探讨OAPC的形成机制。

关于OAPC的发病机制文献报道有两种：一种是关节滑膜液入侵理论，即关节滑液通过缺损或者有裂缝的关节软骨侵入软骨下骨，导致软骨下骨液压破坏[9]；另一种是骨挫伤理论，即相邻关节面碰撞导致软骨下骨创伤性骨坏死[7]。当软骨部分损伤时，相邻关节面受力不均，软骨下骨应力改变，可出现骨髓水肿样病变，组织学表现为骨髓坏死和纤维化、骨小梁异常和骨重塑[3]，进而发展为OAPC。当软骨全层缺损或有裂缝时，软骨下骨除了应力发生改变之外，关节滑液可以侵入软骨下骨，更进一步促进OAPC的形成[10]。本研究中显示膝关节各部位有软骨损伤时OAPC的发生率高于软骨正常时，回归分析显示软骨损伤为各部位OAPC形成的危险因素，支持了上述观点。

膝关节稳固结构主要包括半月板、软骨和稳固韧带(主要是前、后交叉韧带和内、外侧副韧带)。半月板的生物力学特性主要包括分散和传导应力、吸收震荡、改善关节润滑及维护膝关节稳定等。半月板能够增大股骨和胫骨平台之间的接触面积，但撕裂的半月板分散传导应力的功能减低，关节面应力分布不均匀，增加了相应部位软骨下骨的负重，有可能为继发软骨下骨病变的基础之一[11]。半月板突出后胫股关节曲面吻合度下降，股骨与胫骨之间的接触面积减小，接触后应力增加，随着突出的进展，半月板缓解关节面受力的能力减弱，导致关节软骨受损。关节软骨能够使载荷扩散，降低接触面的应力，使得对应关节面以最小摩擦力进行相对运动。关节软骨损伤后，局部超常压力传递至软骨下骨，导致软骨下骨受到的应力分布不均匀[12]。韧带为连接骨与骨的致密结缔组织带，它们和关节囊构成韧带关节囊网，成为维持膝关节稳定的基本条件。韧带损伤后，其对膝关节的限制及引导作用遭到破坏，生物力学平衡被打破，关节软骨、软骨下骨和半月板所受的应力也会发生改变。本研究中软骨损伤、韧带损伤程度与OAPC均成正相关，回归分析显示除了软骨损伤，半月板撕裂为OAPC形成的另一危险因素，半月板突出为股骨内髁OAPC形成的危险因素，说明软骨、韧带及半月板损伤后，膝关节软骨下骨所受应力发生改变，增加了OAPC的发生率。

本研究尚存在一些不足之处，如缺乏必要的病理结果作为参照，但是我们发现膝关节稳固结构损伤(尤其是关节软骨损伤)与OAPC的形成具有相关性，对于探讨OAPC的形成机制提供了一定的影像学依据。