幼年特發性關節炎膝關節異常的MRI診斷探討

王 毅，李 瑞，宋英儒，黃仲奎，農光民

幼年特發性關節炎(juvenile idiopathic arthritis,JIA)是指16歲以下兒童不明原因關節腫脹、持續6周以上的關節炎，此概念取代了原有的美國應用的幼年類風濕性關節炎(juvenile rheumatoid arthritis,JRA)和歐洲應用的幼年慢性關節炎(juvenile chronic arthritis, JCA)這2個分類標準[1]。該病可侵犯多個關節，膝關節受累多見，約占JIA病例的90%[2]。JIA反復發作，如不及早診斷、治療可導致不同程度的關節功能障礙，嚴重者可致殘。所以早期診斷、早期治療對JIA患兒十分重要。傳統的X線平片仍是JIA的首選檢查方法，但平片不能顯示JIA的早期滑膜病變，一旦出現X線骨侵蝕等陽性征象，已經是JIA的晚期；而MRI能顯示JIA患兒早期的滑膜厚度、髕上囊積液量、骨髓水腫等病變，為JIA的早期診斷提供影像依據。

關于JIA的MRI研究，國內外已有少數報道提到髕上囊滑膜體積及滑膜厚度的量化測定可反映JIA受累關節炎癥嚴重程度[3-4]。本研究中筆者對24例受累膝關節的X線平片和MRI表現進行了前瞻性定性與定量分析，旨在探討MRI是否可以幫助臨床早期診斷JIA。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選擇2010年5月至2012年2月期間，本院經臨床確診為JIA，分型屬于少關節炎型JIA，并出現膝關節疼痛、腫脹的患兒共24例，所有患兒的臨床診斷均符合加拿大埃得蒙頓2001(國際風濕病學聯盟新的分類標準討論稿)的診斷標準[1]，即發病年齡＜16歲，累及1個或1個以上的關節炎，關節炎癥狀持續6周以上，并排除其他原因(如感染、外傷)所致。其中男20例，女4例，年齡1～16歲，中位年齡8歲。病程40 d至5年，平均2.2年。24例患兒均行雙膝關節X線平片及MRI平掃檢查，其中17例同時行MRI增強掃描，7例因患者原因未作增強掃描。24例MRI檢查前均進行血液標本檢查，包括類風濕因子(rheumatoid factor, RF)、血沉(erythrocyte sedimentation rate, ESR)、C反應蛋白(C-reactive protein, CRP)。同時募集到4例無JIA及其他膝關節關節病變或關節外傷的兒童作為正常對照組；均與兒童及其家屬說明檢查情況，并獲得同意。

1.2 MRI檢查

使用Philips Achieva 3.0 T 超導MR儀，受檢者取仰臥位，足先進，使用膝關節線圈，于膝關節處加沙袋以制動。

MRI檢查包括平掃與增強掃描自旋回波序列。平掃：冠狀面T1WI：TR 500 ms，TE 20 ms，冠狀面及矢狀面T2WI：TR 2800 ms，TE 130 ms，矢狀面及橫斷面T2WI脂肪抑制序列：TR 2857 ms，TE 130 ms；增強掃描：患兒靜脈按0.1mmol/kg團注GD-DTPA后5 min內，行矢狀面及橫斷面T1WI脂肪抑制序列掃描，TR 500 ns，TE 20 ms；所有掃描層厚3 mm，層間距0 mm，矩陣276×246，FOV 300 mm×300 mm，激勵次數3。

患側膝關節髕上囊積液量的具體測量方法：在矢狀面及橫斷面T2WI脂肪抑制序列圖像上，運用MR工作站后處理軟件SUN-ADW 3.2，先勾畫出每一層被測量積液的感興趣區(ROI)，再通過體積測量軟件對每層所勾畫的ROI軟件自動相加，得到總積液量(取橫斷、矢狀面總量的平均值)(圖1)，積液量＞5 ml測量有意義[3]。在矢狀面或橫斷面T1WI脂肪抑制序列增強圖上均由3名醫師討論后達成共識選取髕上囊最厚層面的滑膜，運用測量軟件手工進行測量，兩側膝關節累及以一側最厚處滑膜厚度為準[3-4]，均由3名醫師進行測量，取平均值。

1.3 實驗室檢查指標

由酶聯免疫吸附試驗(e n z y m e-l i n k e d immunosorbent assay, ELISA)染色法檢測患兒血清，包括類風濕因子[rheumatoid factor, RF；正常參考值為0.00～12.50 U/ml]、血沉[erythrocyte sedimentation rate, ESR；正常參考值為0.00～12.50 mm/h]、C反應蛋白[C-reactive protein, CRP；正常參考值為0.00～5.00 mg/L]。

1.4 統計學分析

采用SPSS13.0統計軟件，均數用(±s)表示，髕上囊滑膜厚度、髕上囊積液量分別與實驗室指標采用雙變量相關分析(Person法)，P＜0.05為有統計學意義。

2 結果

2.1 JIA膝關節的X線和MRI表現

X線平片24例均見患側膝關節腫脹，關節間隙因年齡及個體大小不同而無法評價，骨質密度均未見異常。

圖1 膝關節髕上囊積液量的測量方法：在矢狀面及橫斷面T2WI脂肪抑制序列圖像上，用MR工作站后處理軟件SUNADW 3.2，先勾畫出每一層被測量積液的ROI(A，B)，再通過體積測量軟件自動測得積液量(C)Fig. 1 The measurement of suprepatellar bursa fluid volume in workstation software SUN-ADW 3.2: the region of interest was outlined and measured in each layer in T2WI (A, B), then the fluid volume was measured by volume measurement software automatically (C).

24例MRI平掃均見髕上囊有片狀長T1、長T2信號的積液，積液量為(13.19±5.44) ml，其中22例積液量超過5 ml。24例中5例(5/24)伴脛骨上段骨髓水腫，呈斑片狀稍長T1、稍長T2信號；T2WI脂肪抑制序列呈高信號，邊界模糊(圖2)。17例行MRI增強掃描的患兒均出現髕上囊滑膜增厚[厚度為(3.21±1.27) mm]、血管翳形成及髕上囊積液。病變膝關節髕上囊滑膜厚度與髕上囊積液量之間呈顯著相關性(r=0.821，P＜0.05)。

增厚的滑膜組織及增生的血管翳在平掃T1WI呈稍低信號，T2WI呈不均勻稍高信號，邊緣欠光整，T1WI脂肪抑制序列增強掃描呈顯著強化(圖3)，11例可見到血管翳形成(11/17)，其中6例(6/17)僅可以見到小結節狀強化，3例(3/17)可見小結節狀強化及條索狀無強化，2例(2/17)僅見條索狀無強化；髕上囊積液呈斑片狀、條片狀長T1、長T2信號灶，邊界清楚，增強掃描未見強化(圖3)。僅見髕上囊有積液而無其他異常征象者有7例(7/24)；伴有軟骨性關節面毛糙、局部變薄者有4例(4/17)，增強掃描呈輕度強化，與顯著強化的滑膜組織易于分辨；2例(2/17)前交叉韌帶邊緣模糊，呈稍長T1、稍長T2信號；4例(4/17)患兒腘窩見多枚腫大淋巴結，呈稍長T1、稍長T2信號，邊界清楚，增強掃描輕度強化。

正常對照組4例兒童行MRI平掃與增強掃描檢查，均未出現滑膜增厚及關節囊異常積液等征象。

2.2 膝關節髕上囊滑膜厚度、髕上囊積液量分別與實驗室指標的相關性

2 4例J I A經酶聯免疫吸附試驗測得R F為(4.32±2.92) U/ml，ESR為(53.38±19.34) mm/h，CRP為(60.96±45.52) mg/L。髕上囊滑膜厚度與RF和ESR之間均呈弱相關性(r值分別為0.684、0.507，P值均＜0.05)，與CRP之間無相關性(r=0.213，P＞0.05)。髕上囊積液量與RF之間呈顯著相關性(r=0.837，P＜0.05)，與ESR之間呈弱相關性(r=0.452，P＜0.05)，與CRP之間無相關性(r=0.268，P＞0.05)。

3 討論

3.1 JIA主要的病因、病理

JIA是兒童時期以關節滑膜炎為特征的慢性全身性自身免疫性疾病，致殘性很高，疾病的早期尤其是發病的前2年之內最易致殘[5]。早期診斷、治療可減緩患兒關節致殘。病理上，JIA早期關節發生非特異性水腫、充血、纖維蛋白滲出、淋巴細胞和漿細胞浸潤，反復發作后滑膜組織增厚，呈絨毛狀，向關節腔突起，并沿軟骨延伸，形成血管翳[6]。血管翳是一種以血管增生和炎性細胞浸潤為特征的肉芽組織，早期為細胞浸潤和血管增生，晚期則以纖維化為主[7]。一旦血管翳侵蝕到關節的軟骨性關節面甚至是骨性關節面時，關節面被纖維性和骨性結締組織所代替，進而發生關節粘連，最終會導致關節僵直、變形，進而致殘。可見，滑膜的異常增生和關節囊積液是其最基本的影像表現，這與Gylys-Morin等[8]的報道一致，進而也反映上述病理改變在JIA中的普遍性。本組24例X線平片檢查僅見膝關節輪廓腫大，軟組織的分辨率很低，對以上JIA早期病理改變的顯示能力非常有限，但24例MRI平掃均可清晰地顯示JIA膝關節的關節囊積液、骨髓水腫等，17例經增強掃描還可清楚顯示滑膜增厚、血管翳形成，及血管翳對軟骨和骨質的破壞、交叉韌帶損傷及腘窩淋巴結腫大等。

3.2 滑膜增生及血管翳形成與疾病臨床分期的聯系

本研究通過對4例正常組兒童及17例JIA患兒進行MRI增強掃描發現，MRI不能顯示正常膝關節滑膜，關節滑液量通常＜1 ml；所以，一旦在關節內可見滑膜，則常提示有滑膜增生和(或)血管翳形成。增生的滑膜表現為細條狀、斑片狀，在T1WI呈等或稍低信號，T2WI呈等或不均勻稍高信號，邊緣欠光整。血管翳在組織學上可分為炎性、纖維性和混合性3種類型[3]，炎性型血管翳表示疾病處于活動期，在T1WI呈低、稍低或等信號，T2WI呈等或稍高信號，增強掃描呈輕度強化；纖維性型血管翳表示疾病處于靜止期，由于內含較多纖維及含鐵血黃素成分，在T1WI及T2WI上都呈低信號，增強掃描不強化；混合型介于兩者之間。本研究中17例增強掃描的患兒中有11例可以看到血管翳形成，6例僅可以見到小結節狀強化，3例可見小結節狀強化及條索狀無強化，2例僅見條索狀無強化。根據血管翳的MRI不同形態及強化表現劃分為炎性、混合性及纖維性三類，根據不同的病理類型可以判斷疾病所處的不同活動性分期。本研究結果提示，通過對病變膝關節增厚滑膜及血管翳不同形態、強化程度的分析判斷，可以初步區分疾病所處的不同臨床活動分期。

圖2 同一JIA患兒膝關節的X線平片和MRI。X線平片僅見膝關節周圍軟組織腫脹，骨質顯示正常(A)。矢狀面T2WI脂肪抑制序列圖像顯示脛骨近端骨髓水腫和關節積液(B) 圖3 同一JIA患者膝關節的滑膜厚度和關節積液。矢狀面T2WI脂肪抑制序列圖像顯示髕上囊內小片狀高信號強度積液，滑膜顯示不清(A)；冠狀面T1WI顯示滑膜為等信號影，邊緣模糊(B)；在矢狀面及橫斷面T1WI脂肪抑制序列增強圖像上，髕上囊滑膜明顯強化，而關節積液為不強化的低信號(C，D)Fig. 2 The X-ray and MR images of knee of the same JIA patient. Swelling of the knee soft tissue was found, but the bone was normal in X-ray photography (A). Marrow edema in proximal tibia and joint effusion were showed in sagittal fat-suppressed T2WI (B). Fig. 3 Synovial thickness and joint effusion of knee in the same JIA patient: effusion in the suprapatellar bursa was small pieces of high signal intensity, but synovial was invisable in sagittal fat-suppressed T2WI (A), synovial was iso-intensity signal, fuzzy boundaries in coronal T1WI (B), synovial thickness in the suprapatellar bursa was significant enhanced, but no enhancement of joint effusion keep low signal intensity in sagittal and transverse fat-suppressed gadolinium enhanced T1WI (C, D).

3.3 JIA的滑膜增厚、髕上囊積液征象定量值與疾病炎癥輕重的聯系

JIA滑膜增生最明顯的部位在髕上囊。有文獻報道，髕上囊的滑膜體積大小可反映炎癥嚴重程度，若滑膜體積超過3 ml，其診斷靈敏度和特異度分別達97%和100%[9]。由于滑膜體積與斷面上滑膜最大厚度間有顯著相關性，故測量滑膜厚度不失為判斷炎癥程度的一種簡單而有效的指標[3]。但本研究中，17例JIA患兒MRI增強圖像滑膜增厚的程度并不相同，可能與患者接受檢查時病程不同有關。

關節囊積液在X線平片表現為關節腫大，MRI上表現為關節囊擴大，以髕上囊最明顯，其內為片狀均勻長T1、長T2信號，邊界清楚，增強掃描無強化，但也有文獻報道說延遲增強也可有對比劑滲透到積液中，但由于本研究團注對比劑后約5 min即完成掃描，所以積液無強化。本研究通過后處理軟件勾畫MR圖像上的ROI，能夠測定病變膝關節髕上囊的積液量，經統計學處理表明，本組髕上囊積液量的多少與髕上囊滑膜厚度之間有較高相關性，即髕上囊積液量的多少亦可反應病變炎癥的嚴重程度。因此在JIA患兒中，炎癥活動性程度較低的膝關節，其滑膜厚度及滑液的量也就較低，反之亦然。有文獻報道，當髕上囊滑液量超過5 ml，同樣可以達到對JIA的影像學診斷[3，9]。在本研究中，髕上囊積液量平均值約(13.19±5.44) ml，22例超過了5 ml，與文獻報道相似，因此在無法進行增強掃描或者當增強掃描未出現滑膜增厚的患兒中，可以測量髕上囊積液量作為早期JIA的一種輔助診斷指標。

3.4 JIA其他早期MRI表現

骨髓水腫也是早期JIA表現之一，提示骨髓炎癥的存在[10]，主要表現為T1WI呈稍低信號，T2WI呈稍高接近骨髓脂肪信號影，而T2WI脂肪抑制序列圖像顯示骨髓水腫最為敏感，表現為邊緣模糊的高信號影[11]。本研究中5例患兒MR圖像中出現骨髓水腫，而X線平片均為陰性。

RF、ESR、CRP是判斷JIA活動性的重要血清學檢查。筆者通過對髕上囊滑膜厚度及髕上囊積液量與RF、ESR、CRP的相關性分析，發現髕上囊滑膜厚度與髕上囊積液量分別與RF、ESR之間有相關性，與CRP無相關性，這與文獻報道基本一致[3]。本組選擇的病例膝關節均有疼痛與腫脹，即病變處于活動期，提示可通過髕上囊積液量或者髕上囊滑膜最大層面厚度與血清學指標之間的關系來判斷炎性病變的輕重。

3.5 JIA主要的鑒別診斷

(1)關節結核：常累及單一關節，多發關節受累少見；關節軟骨及骨破壞較JIA迅速而廣泛；關節結核合并竇道和死骨形成有助鑒別。(2)痛風性關節炎：以第一跖趾關節為典型發病部位，無明顯骨質疏松，骨端有邊界銳利的穿鑿樣骨破壞為其特點。

綜上所述，MRI對JIA的影像診斷具有十分重要的作用，為臨床在JIA的研究、治療領域中提供了一項重要而且準確的輔助檢查方法。

[References]

[1] Heng XH. Juvenile idiopathic arthritis in Canada Edgar Edmonton 2001 (International Union of rheumatology classi fication criteria discussion paper). Chin J Rheumatol,2002, 6(1): 62-63.何曉虎. 幼年特發性關節炎加拿大埃得蒙頓2001(國際風濕病學聯盟新的分類標準討論稿).中華風濕病學雜志, 2002, 6(1): 62-63.

[2] Cassidy JT, Levinson JE, Bass JC, et al. A study of classi fication criteria for a diagnosis of juvenile rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum, 1986, 29(2): 274-281.

[3] Ostergaard M, Gideon P, Henriksen O, et a1. Synovial volume--a marker of disease severity in rheumatoi arthritis? Quantification by MRI. Scand J Rheumatol,1994, 23(4): 197-202.

[4] Xue WK, Chen JC, Yu YX, et al. The assessed value of rheumatoid arthritis activity in MRI dynamic observation of knee synovial membrane thickness. Contemporary Medicine, 2010, 16(10): 64-66.薛衛寬, 陳金春, 喻迎星, 等. MRI動態觀察膝關節滑膜厚度對類風濕性關節炎活動性的評估價值. 當代醫學,2010, 16(10): 64-66.

[5] Mason T, Reed AM, Nelson AM, et al. Radiographic progression in children with polyarticular juvenile rheumatoid arthritis: a pilot study. Ann Rheum Dis, 2005,64(3): 49l-493.

[6] Yao QY, Qian LJ, Lin LH, et al. Use of magnetic resonance imaging in the diagnosis of juvenile idiopathic arthritis. J Diagn Concepts Pract, 2009, 8(1): 75-78.姚秋英, 錢黎俊, 林凌華, 等. 磁共振成像在診斷幼年特發性關節炎中的應用. 診斷學理論與實踐, 2009, 8(1):75-78.

[7] Hao SB, Yang M. The diagnostic value of MRI in early rheumatoid arthritis in the knee. Med J Radiological Tech,2007, 2(258): 72-73.郝淑彬, 楊敏. MRI在膝關節早期類風濕性關節炎中的診斷價值. 醫用放射技術雜志, 2007, 2(258): 72-73.

[8] Gylys-Morin VM, Graham TB, Blebea JS, et a1. Knee in early juvenile rheumatoid arthritis: MR imaging findings.Radiology, 2001, 220(3): 696-706.

[9] Ostergaard M, Stoltenberg M, L?vgreen-Nielsen P, et a1. Magnetic resonance imaging-determined synovial membrane and joint effusion volumes in rheumatoid arthritis and osteoarthritis: comparison with the macroscopic and microscopic appearance of the synovium.Arthritis Rheum, 1997, 40(10): 1856-1867.

[10] Boutry N, Morel M, Flipo RM, et al. Early Rheumatoid Arthritis: a review of MRI and sonographic findings. AJR Am J Roentgenol, 2007, 189(6): 1502-1509.

[11] Deng X, Xu JR, Lu Q, et al. Value of MR imaging in early rheumatoid arthritis. Cjin J Mag Reson Imaging, 2011,2(2): 95-98.鄧霞, 許建榮, 路青, 等. 磁共振成像在早期類風濕性關節炎診斷中的價值. 磁共振成像, 2011, 2(2): 95-98.