膝骨关节炎软骨下骨髓病变磁共振成像与临床表现的相关性分析

金明花，马佳宁，胡冰，李乐义，吴畏

作者单位：1辽宁省金秋医院放射科，辽宁 沈阳110016；

2北部战区总医院第二干部病房，辽宁 沈阳110045；

3西部战区总医院麻醉科，四川 成都610083

膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是一种导致关节疼痛和退变的肌肉骨骼疾病，主要表现为关节内骨软骨完整性丧失，软骨厚度及面积减少，而且常伴有软骨下骨的病理改变［1］，包括软骨下骨髓病变（bone marrow lesions，BMLs）、骨硬化、骨赘和骨囊肿。新近研究表明KOA 导致的软骨下骨微结构的改变可能先于软骨而发生结构性病变［2］，如何全面准确地评价病人软骨下BMLs程度对于KOA 的诊治有着重要的意义。相比于X线或者CT检查，磁共振成像（MRI）不仅能同时观察膝关节内的所有解剖结构［3］，而且对于发现KOA 引起的BMLs、骨囊肿等病理改变具有更高的敏感度。本研究通过MRI 检查对KOA 病人软骨下BMLs的整体器官磁共振成像（whole organ magnetic resonance imaging score，WORMS）评分与其临床表现进行相关性分析，旨在为KOA 的早期诊断和治疗起到指导作用，现报告于下。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集2015 年3 月至2018 年3 月在辽宁省金秋医院就诊的KOA 病人。诊断标准：依据中华医学会骨科学分会修订的《骨关节炎诊治指南（2007年版）》［4］。

纳入标准：（1）符合诊断标准的病人；（2）近一个月内反复膝关节疼痛，活动受限；（3）关节间隙及周围压痛伴有肿胀，屈伸活动受限。排除标准：（1）合并骨折、脱位、半月板损伤等病变；（2）创伤性膝骨关节炎、风湿、类风湿、痛风性膝骨关节炎等疾病；（3）有严重的糖尿病、心血管疾病、传染病、精神疾病等全身重大及消耗性疾病的病人。

共纳入KOA病人52例，其中男性21例，女性31例，年龄（65.69±5.92）岁，范围为54～73 岁。所有病人均签署知情同意书，符合《世界医学协会赫尔辛基宣言》相关要求。

1.2 检测方法纳入病人均采取仰卧位，膝关节自然伸直，利用荷兰飞利浦公司Ingenia 3.0T 核磁共振成像仪进行平扫。扫描序列：矢状位三位快速梯度回波序列（3D-FFE）T1 加权像（T1WI）、横断位快速白旋回波序列（FSE）T2 加权像（T2WI）和冠状位脂肪抑制快速自选回波反转恢复序列（STIR）。扫描参数：T1WI：重复时间/恢复时间=24∶11，视野为120 mm；T2WI：重复时间/恢复时间=4 000∶90，视野为140 mm；STIR：重复时间/恢复时间=164∶16，视野为140 mm。扫描图像结果均有两名相同的经验医师进行分析。

1.3 评估指标

1.3.1临床症状评分 采用西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数（Western Ontario and McMas‑ter University Osteoarthritis Index，WOMAC）调查问卷对临床症状进行评分［5］，该问卷中包含了24 个评分项目（5 个疼痛项目，2 个僵硬项目和17 个身体功能项目），每个项目均采用10 cm 视觉模拟评分法（VAS），疼痛项目0～50分，僵硬项目0～20分，身体功能项目0～170分，总评分0～240分。

1.3.2 BMLs 评分 采用国际通用WORMS 对软骨下BMLs进行评估，观察膝关节的10个病变亚区，根据BMLs病变侵袭的范围进行评分：0分无水肿，1分累及<25%亚区，2 分累及25%～50%亚区，3 分≥50%亚区。对于BMLs 的影像学观察由3 名影像科医师独立进行，以3名医师评分结果均相同为准。

1.4 统计学方法使用SPSS 19.0 软件进行数据分析。计量资料以±s表示，多组间计量资料比较采用单因素方差分析。计数资料采用频数表示，组间比较采用χ2检验。采用Spearman 秩相关分析对等级资料进行相关性检验。采用多元线性回归分析建立回归方程，Method 采用Enter 方法。均以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同WORMS 评分病人临床症状评分一般资料比较纳入研究的52 例病人中，WORMS 评分0分病人有6 例，1 分病人有17 例，2 分病人有21 例，3分病人有8 例。不同WORMS 评分的病人在性别方面差异无统计学意义（P>0.05），故不将性别纳入后续分析，而WORMS 评分在其他各项目中均差异有统计学意义（P<0.05），WORMS 评分越高，其相应的WOMAC 总评分、疼痛项目评分、僵硬项目评分及身体功能评分越高。见表1。

表1 不同WORMS评分膝骨关节炎病人临床症状评分及一般资料比较

2.2 Spearman 相关性分析检验WORMS 评分的相关因素BMLs WORMS 评分与WOMAC 总评分、疼痛项目评分、僵硬项目评分、身体功能项目评分、年龄及体质量指数（BMI）的秩相关系数rs分别为0.862，0.947，0.850，0.839，0.832，0.506（均P<0.001），提示各评分项目与WORMS 评分存在正相关性。

2.3 多元线性回归分析WORMS 评分与各评分项目的相关性采用多元线性回归分析进一步筛选影响WORMAS 评分的因素。将WORMAS 评分作为因变量，其余各因素作为自变量，并与WORMAS 评分进行多元线性回归分析，从方差分析表知：F=179.43，P<0.001，且R2=0.955。最终得到回归方程为WORMS=−1.805+0.047×（疼痛项目评分）+0.008×（身体功能项目评分）。见表2。

表2 WORMAS评分影响因素的多元线性回归分析结果

3 讨论

KOA 是临床的常见疾病和多发疾病，主要临床症状包括膝关节的疼痛、肿胀、关节功能和活动范围受限。近年来，KOA的发病率逐年上升［6］，发病年龄呈现出年轻化趋势。研究表明KOA 能够影响膝关节所有解剖结构，包括关节软骨、软骨下骨、半月板、韧带、滑膜及肌肉等［7］，在KOA 的发生、发展过程中会出现退变及炎症［8］，并相互影响。在病理改变方面，主要包括进行性的关节软骨的缺损，软骨厚度变薄，软骨面积减少，软骨下骨髓病变，并伴有周围骨囊性变等特征。

KOA 病人典型的X 线改变主要为关节间隙变窄，关节周围骨质增生，大部分病人出现此类改变时，关节面软骨已经严重退变。因此，X线检查并不能对KOA 的早期诊断、评价疾病进展及预后起到关键作用［9-10］。MRI 检查具有多参数、多序列、组织对比性强的特点，不仅可以显示膝关节内的解剖结构和软组织，尤其对于评估关节软骨退变、骨髓水肿等软骨下骨病变有着明显优势。因此，MRI 对于KOA 早期诊断的临床应用价值是其他检查所无法替代的［11-12］。而且近年来发展迅速的定量磁共振技术，能够同时对软骨下骨髓水肿范围、关节软骨缺损面积、骨质增生、半月板和韧带撕裂、肌肉萎缩、滑膜增生和积液程度进行评价，并且可以实现结果的定量及半定量分析，使KOA 的诊断依据更具客观性［13］。

本研究研究了BMLs病变范围与KOA 病人临床症状之间的关系，发现随着BMLs 侵袭范围的增加，其临床症状严重程度增加，二者之间存在明显的正相关性。KOA 病人的膝关节软骨下BMLs 主要组织学改变为骨髓纤维化、坏死、水肿及出血，以及异常的骨小梁结构［14］，这些改变代表了该区域软骨下骨的损伤和修复，出现，因此BMLs 又被称作骨髓水肿样病变，其还可以发生于髋、踝、肩、腕甚至指间关节［15-16］。WORMS 评分是一种半定量积分系统能有助于更加精确地分析和判断膝关节骨髓水肿病变的严重程度和预后。本文通过多元线性回归分析发现，疼痛项目评分和身体功能项目评分是WORMS 评分两个影响因素。软骨下BMLs 处的骨髓水肿及出血会导致细胞外液增加、骨内压力增高、炎症因子大量释放，从而引起疼痛［17］，而疼痛是炎症的一种临床表现，KOA 病人炎症不断加重，从而体现为疼痛是WORMs 评分的一个影像因素。虽然BMLs引起疼痛具体的机制尚不明确［18-19］，但是软骨下BMLs 同样被认为是一种隐匿性骨折，并被称作骨的撞击伤或者骨小梁的微骨折［20］，因此存在软骨下BMLs 的KOA 病人往往更容易出现疼痛症状。近来研究表明随着KOA 的进展，BMLs 的面积会逐渐增大。本文通过数据分析，同样可以得出，疼痛与BMLs 的WORMS 评分呈显著正相关性且具有影响［19］，这些都提示BMLs 可能是导致KOA 疼痛的一个重要原因［19］，疼痛还会影响WORMs 评分。本研究发现身体功能项目评分与BMLs 的WORMS 评分同样呈正相关性，本实验中纳入的研究对象均为中老年，可能是因为随着年龄及活动能力增加，骨关节退行性病变程度增加，进而提高了BMLs 的WORMS 评分。另外，BMLs 还与软骨下骨磨损（SBA）关系密切，SBA 又被称为软骨下骨板下沉，是KOA 病人MRI 影像的另一个特异性表现，BMLs 的增大或者大面积BMLs 的出现往往提示SBA 的发生，并预示着膝关节结构紊乱的发生［21］。因此，在MRI上对BMLs 进行定性和定量诊断对KOA 的评估都十分重要。

目前已有研究证据表明，软骨下骨的病变可以预测KOA 的症状发展，并且对进行全膝关节置换术（TKA）的时间节点起到重要的指导作用［22］。BMLs的存在还预示着需要行TKA 的可能性增加，有研究表明与无BMLs 的KOA 病人相比，存在BMLs 的KOA 病人有9 倍的可能性需要进行TKA 手术，因此BMLs的出现往往提示KOA病人病情的加重［23］。

综上所述，软骨下BMLs 是KOA 的一种常见影像学特征，可通过MRI检查进行评估和分级。BMLs的WORMS 评分与WOMAC 总评分、疼痛项目评分、僵硬项目评分、身体功能项目评分、年龄及BMI 均呈正相关，其中与疼痛相关性最为显著。通过多元线性回归进一步分析提示，疼痛程度评分和身体功能项目评分是影响BMLs 的WORMS 评分的两个因素。