骨髓水肿面积影响自发性膝关节骨坏死保守治疗结果的研究

贺强，黄小强，孙彩虹

(1.西安市第五医院骨科，陕西 西安 710082；2.空军第九八六医院信息科，陕西 西安 710054)

自发性膝关节骨坏死(spontaneous osteonecrosis of the knee，SONK)是中老年人群的一种常见病，据统计在50岁以上人群发病率为3.4%，在65岁以上人群发病率达9.4%。绝大多数发生于股骨内侧髁，少部分也可发生于股骨外侧髁、胫骨平台、髌骨。临床特点为：急性膝关节内侧剧烈疼痛，夜间疼痛加重，无创伤史或服用激素药物病史[1]。患者初次就诊时大部分给予保守治疗，但该病保守治疗效果个体差异较大：有的患者病情进展很快，常常在几个月内进展至关节面塌陷和骨关节炎，不得不做关节置换手术；而有的患者经过保守治疗后预后较好，随访多年后病情稳定[2]。SONK保守治疗后临床效果不佳的因素目前尚不清楚。SONK常并发骨髓水肿(bone marrow edema，BME)，BME为水肿液在骨髓中聚集而导致骨髓发生肿胀的现象。有研究发现，BME可能是SONK的早期阶段软骨下微骨折(subchondral insuffciency fracture，SIF)的继发改变，与SONK发病和预后有密切的关系。本研究回顾性分析2020年5月至2020年10月在西安市第五医院门诊就诊的连续的SONK患者90例，探讨骨髓水肿是否是膝关节自发性骨坏死的保守治疗失败的影响因素，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 SONK诊断标准：突发膝关节内侧剧烈疼痛，负重可加重，休息后缓解；MRI提示：T1加权像中软骨下骨区域局部低信号，T2加权像坏死区域被高信号包绕；X线片示受累侧股骨髁负重区稍变扁平，软骨下骨有坏死透亮带，周围有硬化带包绕。SONK分期标准(Aglietti分级标准)，Ⅰ期：X线片示正常，诊断必须通过核磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)或骨扫描确定；Ⅱ期：X线片示负重区域扁平；Ⅲ期：X线片示坏死区域周围的透亮带；Ⅳ期：X线片示更明显的透亮带，软骨下骨塌陷形成钙化带和死骨；Ⅴ期：关节间隙狭窄，骨赘形成，和/或股骨胫骨下骨硬化。

纳入标准：初次发病时间在3个月内急性SONK患者；SONK分期Ⅰ～Ⅱ期；SONK局限于内侧股骨髁。排除标准：SONK分期Ⅲ期以上患者；不愿参与研究的患者；服用双磷酸盐患者；服用激素药物病史患者；曾行关节镜手术患者。共纳入患者90例，其中男11例，女79例；年龄45～76岁，平均(64.0±7.8)岁。

1.2 研究分组 依据患者初次就诊时膝关节骨髓水肿的MRI分级标准，将患者分为两组，低BME组：骨髓水肿0级和1级；高BME组：骨髓水肿2级、3级和4级(见图1)。膝关节骨髓水肿的MRI分级标准，0级：无骨髓水肿；1级：骨髓水肿的面积小于髁部50%；2级：骨髓水肿的面积大于髁部50%；3级：骨髓水肿包括骨干垢端；4级：骨髓水肿包括骨干部。骨髓水肿面积的测量方法：SONK周围的BME在MRI冠状位片中选取骨髓水肿最大直径的层面进行测量，以股骨髁的一侧髁为中心画一个圆，圆内股骨髁的面积为股骨髁的面积，BME的面积占股骨髁面积的百分比为骨髓水肿面积占比。采用Photoshop 2019计算股骨髁和骨髓水肿的面积(见图2)。

图1 膝关节MRI片示低BME组为骨髓水肿1级(左)，高BME组为骨髓水肿2级(右)

注：A-骨坏死的宽度；B-骨坏死的深度；C-股骨内髁的宽度；A/C-骨坏死面积比；BME-骨髓水肿，白色圆圈内为股骨髁的面积

1.3 骨坏死面积比的计算和骨坏死深度的测量 骨坏死面积比即膝关节冠状面MRI中骨坏死的宽度/内侧股骨髁的宽度。骨坏死面积比>50%则为大面积骨坏死。骨坏死深度的测量为膝关节冠状面MRI中骨坏死高度的最大值。

1.4 骨密度(bone mineral density，BMD)的测量 患者股骨颈的骨密度采用QDR-4500骨密度扫描仪(Hologic公司，美国)进行测量。检测时采用机器所用的软件计算骨密度值，单位为g/cm2。

1.5 下肢力线的测量 所有患者摄双下肢全长X线片，在全长X线片中股骨头中心与踝关节中心的连线在膝关节中心的内侧即为内翻力线，股骨头中心与踝关节中心的连线在膝关节中心的外侧即为外翻力线(见图3)。

图3 SONK的双下肢全长X线片示下肢力线在膝关节中心内侧，该患者为内翻对线

1.6 保守治疗方法 所有患者初次就诊时都经过SONK最常用的保守治疗方法：嘱患者扶双拐限制负重，同时口服非災体消炎药物(依托考昔片，60 mg/d)，连续治疗3个月。

1.7 临床结果随访 随访周期：治疗后每3个月随访1次(即1、3、6、9、12个月)。按照患者随访1年内是否接收手术将患者临床结果分为手术和未手术，手术包括单髁膝关节置换或全膝关节置换或胫骨高位截骨术。患者接受手术的标准：连续行走10 min之内出现疼痛；爬楼梯或下楼梯时疼痛严重；SONK发展为Ⅲ期以上。临床终点是症状出现后1年内是否因膝关节疼痛而接受手术治疗，接受手术治疗即证明保守治疗失败。

2 结 果

低BME组患者共54例，年龄中位数65岁，治疗前下肢力线内翻的占比为81%，骨坏死面积占内侧股骨髁面积比大于50%的比例为28%，MRI片中骨坏死深度平均为(13.9±6.4)mm，治疗前美国膝关节协会评分(knee society score，KSS)平均(54.0±14.0)分。

高BME组患者共36例，年龄中位数62岁，治疗前下肢力线内翻的占比为83%，骨坏死面积占内侧股骨髁面积比大于50%的比例为50%，MRI片中骨坏死深度平均为(15.4±7.5)mm，治疗前KSS评分平均(51.0±6.4)分。两组患者具体情况见表1。

表1 患者基本情况

本研究结果提示，在经过保守治疗后的一年随访期间，骨坏死深度、骨髓水肿面积、骨密度是SONK保守治疗结果的影响因素，内翻角、年龄与SONK保守治疗结果无相关性(见表2)。骨坏死深度、内翻角、BME的OR值小于1，提示骨坏死深度、内翻角、BME值越大越不利于保守治疗的成功。骨密度的OR值大于1，提示骨密度值越大越有利于保守治疗的成功。高BME组的保守治疗失败率为75%，明显高于低BME组的19%(χ2=28.46，P<0.001)。

表2 SONK保守治疗结果logistic回归分析

3 讨 论

本研究发现高BME组比低BME组的SONK患者中骨坏死面积大于50%的占比更高，高BME组较低BME组保守治疗的失败率高。而且，SONK保守治疗结果还与骨坏死深度和骨密度有相关性，骨坏死深度越深，骨密度值越小，SONK保守治疗结果预后越差。

骨髓水肿是以骨基质水肿、纤维组织增生为主要病理表现的一种征象。Kazakia等[3]收集了膝关节骨关节炎(osteoarthtis，OA)患者行全膝关节置换术(total knee arthroplasty，TKA)的胫骨平台标本，胫骨平台标本行磁共振成像用于确定BME并量化软骨成分，采用显微CT和高分辨率外周定量CT量化软骨下小梁骨的密度和显微结构，他们的研究发现骨髓水肿的骨小梁区比非骨髓水肿骨小梁区的骨小梁结构更平更宽，骨髓水肿的骨小梁区磷酸盐和碳酸盐含量更低。组织学提示：骨髓水肿的骨小梁区被胶原纤维网填充，有骨重塑和新骨形成，结构和成分的变化特别局限于软骨退化的区域。然而，在骨髓水肿组织中，矿化计量和胶原成熟度的指标保持不变。

骨髓水肿按照预后情况分为可逆的和不可逆的两种。可逆的骨髓水肿包括区域性移行性骨质疏松症，暂时性骨质疏松症，复杂局部疼痛综合征。另一种是不可逆的骨髓水肿，以骨坏死和SONK为代表[4]。

骨髓水肿与骨坏死有相关性，但骨髓水肿是否是骨坏死的前期表现目前尚不明确。Meier等[5]报道骨髓水肿是股骨头坏死进展过程中的一种现象。骨髓水肿表明股骨头微观结构的破坏导致微骨折的发生。Kubo等[6]报道57例肾移植患者接受激素和环孢霉素A 1年后，12例患者发展为典型的骨坏死条带样改变，但57例患者没有1例在骨坏死前出现骨髓水肿的表现。Hackney等[7]回顾了51例股骨头骨坏死的病例，发现骨坏死和软骨缺损有相关性。以上研究提示，股骨头部位的骨髓水肿不一定会发展为股骨头坏死。

膝关节部位的骨髓水肿与骨坏死的关系目前不清楚。Flury等分析了2002—2018年间接受全膝置换或单髁置换(uincomparmental knee arthroplasty，UKA)治疗的核磁共振证实的SONK患者，两个治疗组(34个TKAs，37个UKAs)在年龄、身体质量指数以及坏死病变体积占股骨髁体积的比例方面没有差异，研究发现骨髓水肿面积与假体失败率和患者术后功能不相关[8]。Jacobs等[9]前瞻性确定了71例患者(72膝)在接受内侧UKA或TKA前所拍摄的磁共振图像，并记录胫骨骨髓水肿的存在。比较UKA和TKA之间是否合并BME患者的术前和术后膝关节疼痛评分、患者满意度和翻修率。术前胫骨骨髓水肿对TKA结果无影响，但术前合并胫骨BME患者行UKA术前评分和术后评分均较差，术前合并胫骨BME行UKA的患者较少对手术满意。本研究也发现高BME组比低BME组的SONK患者经过保守治疗的失败率更高，KSS评分也较差。

SONK可进展为膝关节骨关节炎，导致严重的关节功能障碍，使患者不得不行关节置换手术。Aglietti等[10]提出在冠状位片上测量面积5 cm2的软骨下骨坏死病变作为预测膝关节不良预后和高风险的临界值。Juréus等[11]报告1982年至1988年间接受治疗的连续40例SONK患者的长期结果，在他们的研究中，早期有OA症状的患者或冠状位片上有较大SONK病变的患者，在以后表现出很高的手术风险，病变面积大于40%的患者发展为OA，病变面积小于20%的患者不接受手术。其次，骨坏死的深度也是影响SONK病情进展的影响因素，以往研究发现在MRI片中SONK的骨坏死深度大于20 mm的患者经过保守治疗后预后不良。另外，下肢力线也对SONK的预后有一定影响，经过保守治疗失败的SONK患者比保守治疗成功的SONK患者下肢力线内翻的比例更高。本研究中，骨坏死深度、骨髓水肿面积、骨密度是影响SONK病情进展的影响因素。

综上所述，本研究发现骨髓水肿面积对于自发性膝关节骨坏死的保守治疗结果有影响，骨髓水肿面积较大的自发性膝关节骨坏死的保守治疗失败率较高。这项研究结果将有助于医生对自发性膝关节骨坏死患者作预后判断。