膝骨性关节炎影像评级与疼痛症状相关性△

陈 禺，阮世强，陈蝴蝶，董晓宇，王布雨，曹永飞

（1.贵州省骨科医院，贵州贵阳 550000；2.遵义市第一人民医院，贵州遵义 563000；3.贵州中医药大学，贵州贵阳 550000）

膝骨关节炎（knee osteoarthritis,KOA）的主要临床症状包括关节疼痛、僵硬及功能障碍等，严重影响中老年人生活水平和健康。膝关节软骨的退变是渐进的，并且不可逆转。那么早期发现危险因素，及时进行针对性治疗，对延缓疾病的发展至关重要。现有诊断检查KOA形态学改变主要依据为X线片［1］。但目前的研究表明KOA的疼痛与X线片影像学表现的一致性尚存在争议。近年来，研究人员发现软骨下的微观改变可能是引起膝关节疼痛的原因［2］。因此需要新的、更加灵敏的检查手段弥补X线片的不足。核磁共振（magnetic resonance imaging,MRI）对骨髓异常的检测尤为敏感，它不仅可以检测病变的存在，而且可以检测病变的范围和程度。1988年，研究者在评估中首次使用了骨髓水肿（bone marrow edema,BME）一词，这也为研究膝关节疼痛提供了一种新的方向［3］。本研究旨在观察膝骨性关节炎影像评级与疼痛症状的相关性，为临床治疗提供一定的循证医学证据。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1） 符合 KOA 诊断标准［4］；（2）Kellgren-Lawrence（K-L）分级 I以上；（3）MRI有异常表现。

排除标准：（1）膝关节外伤；（2）类风湿关节炎、牛皮癣性关节炎、系统性红斑狼疮；（3）合并其他严重疾病，如活动性癌症，严重心血管和肾脏疾病等。

1.2 一般资料

2015年11月—2017年11月，回顾性分析遵义市第一人民医院诊治的膝骨性关节炎患者的临床资料，共285例符合上述标准，纳入本研究。本研究已获得遵义市市第一人民医院伦理委员会的批准，所有患者均签署知情同意书。

1.3 临床评价指标

记录患者年龄、性别、主要症状侧别、病程和体质指数（body mass index,BMI）等一般资料，采用疼痛视觉模拟评分（visual analogue scale,VAS）评价疼痛程度，VAS评分≤6分列入轻度度疼痛组，VAS>6分列入重度疼痛组，采用美国特殊外科医学（Hospital for Special Surgery,HSS）膝评分评价临床状态。

1.4 影像检查方法与评价指标

患者站立，拍摄膝正侧位X线片。测量股骨-胫骨角（femorotibial angle,FTA），胫骨近端内侧角（medial prox|mal tibial angle,MPTA）。采用K/L评级对膝关节退变程度进行分级。

患者仰卧，膝关节伸直位，行MRI扫描，矢状位、冠状位、横断位层厚均为3 mm。扫描并获取膝关节各层的二维MRI图像。BME在T1加权成像显示为低信号，T2加权成像显示高信号。Peter⁃fy［5］、Felson［6］及 Sowers［7］等都提出不同的 BME评级方法。笔者通过对三种分级方法比较发现，Pe⁃terfy等的方法则过于繁琐，不便于临床应用。Fel⁃son等的方法没有考虑MRI扫描层厚导致的误差。考虑到胫骨近端及股骨远端的解剖学特点，Sowers的方法是依据MRI所见BME损害的深度垂直于邻近的关节面进行测量，0级无BME，1级<1 cm，2级>1 cm。典型病例影像见图1、2。

图1 患者，女，57岁，左膝疼痛15年，加重伴活动受限1年 1a,1b:膝关节负重正侧位X线片示股骨、胫骨关节面骨质增生硬化，胫骨髁间隆突变尖，关节间隙狭窄；髌股关节面可见骨质增生硬化，边缘骨赘形成，髌股关节间隙狭窄，依据Kellgren-Lawrence分级3级 1c,1d:MRI示左膝关节内侧股骨髁骨髓水肿影像改变，骨髓水肿出现的位置与患者所述疼痛集中位置相似，按照骨髓水肿分级为1级

1.5 统计学方法

采用EXCEL2010录入原始数据，采用SPSS 23.0软件包进行数据分析。计量资料以±s表示，资料符合正态分布的，组间比较采用t检验。若资料不符合正态分布，组间比较采用非参数检验。计数资料的组间比较采用卡方检验，VAS与其他影像变量行Spearman相关分析，以VAS为因变量，其他因素为自变量作多元逐步回归。P<0.05差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 资料的描述性分析

门诊就诊时285例患者中，轻度疼痛157例，占60.85%，年龄平均（55.01±7.95）岁，男69例，女88例，病程平均（3.59±1.81）个月，疼痛程度的中位数为3分。重度疼痛128例，占44.91%，年龄（51.94±9.25）岁，男38例，女90例，病程（5.87±2.50）个月，疼痛程度的中位数为6分。

2.2 轻度与重度疼痛两组比较

两组患者资料比较见表1。结果显示，轻度疼痛组的年龄显著大于重度疼痛组（P<0.05），轻度疼痛组的男性比率显著大于重度疼痛组（P<0.05），轻度疼痛组的病程显著短于重度疼痛组（P<0.05），轻度疼痛组的HSS评分显著高于重度疼痛组（P<0.05），轻度疼痛组的膝内翻程度，包括FTA和MP⁃TA，显著轻于重度疼痛组（P<0.05），轻度疼痛组的X线片K/L评级显著轻于重度疼痛组（P<0.05），轻度疼痛组的MRI的BME评级显著轻于重度疼痛组（P<0.05）。但是，两组在主要症状侧别和BMI的差异无统计学意义（P>0.05）。

表1 是否严重疼痛两组患者资料比较

图2 患者，女，79岁，左膝疼痛30年，加重伴活动受限5年 2a,2b:患者膝关节负重正侧位X线片示股骨、胫骨关节面骨质增生硬化，胫骨髁间隆突变尖，关节间隙明显狭窄；髌股关节面可见骨质增生硬化，边缘骨赘形成，髌股关节间隙明显狭窄，依据Kellgren-Lawrence分级4级 2c,2d:MRI扫描显示左膝关节组成骨对应关系正常，胫骨、股骨和髌骨关节面及胫骨髁间隆突见骨质增生骨赘形成，关节软骨变薄、信号不均匀，关节间隙狭窄明显

2.3 VAS评分与影像学分级的Spearman相关分析

VAS评分与影像分级的Spearman相关分析结果见表2，VAS与K/L评级之间呈显著正相关（P<0.05），VAS与BME评级之间呈显著正相关（P<0.05），K/L评级与BME评级之间无相关性（P>0.05）。

表2 Speraman相关分析结果

2.4 疼痛的多因素分析

以VAS为因变量，其他因素为自变量，采用P<0.05为选入，P>0.10为移出标准的Stepwise法行多元回归分析，第一步自变量“HSS”入选，复合相关系数（R）为0.746；第二步自变量“HSS评分、年龄、K-L评级、BME”入选，R=0.756，方程有效性经方差检验，F=188.323，P<0.001。

多元线性逐步回归分析结果见表3，HSS评分可以显著地负向影响 VAS评分（β=-0.736，P<0.001）；年龄可以显著地负向影响VAS评分（β=-0.123，P<0.01）；K/L评级可以显著地正向影响VAS评分（β=0.093，P<0.05）；BME可以显著地正向影响VAS评分（β=0.074，P<0.05）。非标准化回归方程为：VAS 评分=-0.122×HSS-0.029×年龄+0.120×KL 评级×+0.138×BME+16.867。

表3 VAS与其他因素的多元逐步回归分析结果

3 讨论

膝关节是人体最重要和最复杂的负重关节，是关节炎最常累及的关节，也是导致老年人残疾和行动障碍的主要原因［8-9］。在过去KOA被认为仅发生于老年人群，但是最近的研究发现其发病可提前至40岁［10～12］，如能早期确诊早期干预，可避免关节结构和功能恶化，降低中晚期KOA的发生率和致残率。本文着重于通过分析比较膝关节疼痛与年龄、性别、病程、VAS评分、HSS评分、FTA、MPTA、K/L评级、BME评级等的相关性以此探讨影像学评级在KOA中的作用。

本研究通过影响KOA的多因素分析研究发现，轻度疼痛组与重度疼痛组在年龄、性别、病程、VAS评分、HSS评分、FTA、MPTA、K/L评级、BME评级上的均有差异性，在主要症状侧别和BMI的差异无统计学意义。经逐步回归分析，结果表明，性别、FTA、MPTA对VAS的作用，未能进入回归方程。HSS评分与年龄，均与KOA有负关联性。这可能是由于本研究选取样本量偏向于早期发病的KOA患者所致。但也不排除因纳入本研究的病例量有限导致偏差。

近年来，借助MRI图像，研究人员发现BME可能与关节炎的疼痛和病理改变等临床表现有关［12］。BME代表软骨下骨的损伤和炎症，而软骨下骨的病变会加重关节软骨的退行性变［13］。软骨退行性变的深度与 BME 的存在和程度有关［14］。Kijowski等［15］通过研究关节镜分级软骨损伤下BME病变的患病率，发现BME病变与软骨深度呈显着正相关。此外，Carrino等［16］研究了32例症状患者的BME病变与软骨下囊肿的关系，报告了软骨退变与BME病变存在的联系。综上，一方面，BME与KOA高患病率有关，又与软骨下骨的退变相关。另一方面，BME与软骨的退变也有很强的关联性［17］。

本研究通过统计学相关性分析发现：VAS与BME之间呈正相关。这也与Koo［18］的研究结论一致。在疼痛的KOA患者中，BME被推测代表着骨髓中多余细胞液的积聚，导致骨内压的增高，也影响痛觉受器信号，使疼痛加重［19］。BME也与增加的骨髓血流量或血流受损有关，且这两种情况都可能导致骨内压增高，从而导致灌注和缺氧的减少引起疼痛［20，21］。另有研究发现增加软骨下骨暴露的面积和BME体积，都与疼痛程度增加相关［14］。

流行病学研究中OA的诊断通常基于有无症状的标准X线片的评估结果［22］，其中根据K/L评级进行的分类应用最为广泛。Spector［23］等发现K/L评级在有明显的软骨缺失但缺乏骨赘影像学表现的KOA患者的诊断中存在缺陷。且对于大多数慢性膝关节疼痛患者，X线片上未发现任何结构变化［24］。而本研究的统计分析结果表明VAS与K/L评级之间呈正相关，但相关性较BME评级小。这可能与早期KOA患者起病隐匿，无明显X线片影像学改变有关。

本研究通过收集符合纳入标准的病例，在影响KOA的多因素分析研究发现：在膝骨关节炎影像学评级中，BME评级较K/L评级，能更早地对KOA做到早期发现，具有一定临床意义。