MRI測量在膝關節軟骨缺損面積評估中的意義

胡仁健，張水先，林文銀

（江西省景德鎮市第二人民醫院CT室 333000）

磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）作為軟骨缺損的一種無創評估手段，其軟骨特定序列正逐步應用于臨床［1-2］。對于關節軟骨的全層缺損區，MRI可很容易地實現對其測量評估。然而，在退變性關節炎中，軟骨病變多為裂隙性不全缺損，此時采用MRI對其定量評估就會變得局限。以往曾有研究表明，退變性關節炎關節清理術中發現的軟骨缺損面積往往明顯大于術前MRI的測量結果［3］。但這些相關研究多通過關節鏡評估結果與術前MRI檢測數據做比較［4-6］，而對關節軟骨缺損進行直視測量的研究卻鮮有報道。現將本院收治的膝關節軟骨缺損病變接受開放性關節清理術或軟骨修復術患者48例（48膝）關節軟骨缺損進行 MRI評估的結果報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2006年1月至2011年12月本院收治的膝關節軟骨缺損病變接受開放性關節清理術或軟骨修復術患者48例（48膝）為研究對象，其中，男18例，女30例；年齡為48～55歲，平均51.5歲；平均體質量指數為29.5kg／m2。本研究獲醫院倫理委員會批準，并獲所有研究對象知情同意。

1.2 評估方法 所有患者均在行關節切開手術前行靜脈注射釓增強膝關節1.5TMRI檢查（美國GE公司），獲得矢狀位、冠狀位、軸位以及滑車斜位質子密度像，附加脂肪飽和的快速自旋回波質子密度像以及脂肪飽和T2加權像。MRI檢查前膝關節腔內注射靜脈造影劑釓噴酸葡胺（德國拜耳公司），之后要求患者正常行走20min以活動膝關節。由2位高年資影像科醫生通過MRI工作站數字圖像平臺，獨立在二維MRI圖像上對膝關節的軟骨缺損面積進行測量評估。軟骨的厚度變薄大于50%即被認為軟骨缺損，最終結果取2位影像科醫生測量結果的平均值。MRI影像學資料采集完成后，根據臨床情況，對患者實施開放性膝關節清理術或關節軟骨缺損修復術，手術均由同一高年資關節外科醫生實施，術中對所有退變性軟骨病變進行清理后，采用專用測量尺對軟骨缺損面積進行二維測量。

1.3 統計學處理 應用SPSS13.0軟件進行數據的統計學處理。計量資料以±s表示。采用Pearson相關分析對2位影像科醫生測量結果間的相關性進行分析；軟骨缺損面積的MRI測量結果與關節切開術中測量結果的比較采用配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

所有病例共存在膝關節軟骨缺損66處，每例平均1.4處，其中股骨髁36處，股骨滑車17處，髕骨關節面13處。MRI測量，平均每膝的軟骨缺損面積為3.6cm2。外側股骨髁軟骨缺損面積相關系數為0.77，內側股骨髁為0.83，髕骨及滑車為0.98，相關系數的假設檢驗均有統計學意義（P＜0.05）。

術中測量平均每膝的軟骨缺損面積為6.0cm2，平均差值為0.6～3.0cm2，MRI測量結果與術中測量結果的總體百分比為65%。膝關節各個解剖部位的軟骨缺損面積見表1。在對所有66處軟骨缺損的具體測量中，56處的術中測量結果大于MRI測量結果中，5處兩種測量方法的結果基本一致（百分比在10%以內），另外5處的術中測量結果小于MRI測量結果（百分比為16%～100%，平均41%）。

表1 膝關節各解剖部位的軟骨缺損面積測量結果（n＝48）

3 討 論

隨著MRI軟骨成像技術的快速發展，不斷有更新、更準確的軟骨特定序列或技術見諸報道，這些新技術有的甚至可提供軟骨生化狀態的定量信息［1］。這些技術也許可以提高非全層軟骨缺損評估的準確度。然而，目前在臨床上仍以常規技術和標準序列為主要檢測手段，文獻報道中出現的新技術其應用并不廣泛，實際檢測效果也有待時間的檢驗，術前MRI預測軟骨缺損面積的準確度也尚未完全明確［7-8］。本研究對于軟骨缺損的MRI測量，只采用了常規MRI軟骨檢測序列，對技術設備的要求較低，因此，該研究方法及數據結果具有普遍性。以往的相關研究多通過關節鏡觀察結果與術前MRI評估結果進行比較［4-6］。本研究采用關節切開直視下考察軟骨缺損情況，相比關節鏡下觀察，對于軟骨變性的考察效果更佳，測量結果更準確。

Mc Gibbon等［7-8］通過尸體膝關節在對軟骨缺損面積進行了定量分析，在研究中采用三維MRI成像對人為創建的軟骨缺損進行評估，結果表明，實際測得軟骨缺損面積與MRI測得的全層軟骨缺損以及特定的MRI序列呈顯著相關。然而，在全層關節軟骨缺損周圍常常存在裂隙、變性或剝脫區，在軟骨修復術中對全層缺損周圍區均要進行清理，因此，通過尸體膝關節MRI單純評估全層軟骨缺損對臨床的指導意義有限。

本研究采用高分辨率MRI圖像對膝關節軟骨缺損患者的軟骨缺損面積進行了測量，并與關節清理或軟骨修復術中的直視下測量結果進行比較。本研究結果表明，對于軟骨缺損面積的測量，大部分MRI的評估結果低于術中測量結果，MRI檢測到的小面積軟骨缺損區周圍多存在嚴重的軟骨裂隙、變性或部分剝脫，術中對于這些區域進行清理后的測量結果遠遠大于MRI測量數據。這就可以解釋為何MRI測量結果與術中測量數據存在如此大的差距。

在臨床應用價值方面，本研究結果可用于指導術前治療決策的制訂。例如，對于股骨髁軟骨缺損面積小于3～4cm2的病例，采用微骨折技術通常即可取得較好的臨床效果；而對于更大面積的缺損，這一技術的治療效果往往較差［9-11］，此時可能更適合進行骨軟骨移植或軟骨細胞移植手術［12-13］。如果患者術前MRI評估顯示，內側股骨髁存在一處4cm2的軟骨缺損區，按照上述手術選擇方案，醫生可能會選擇微骨折技術對患者實施治療，然而，根據本研究結果，該處軟骨缺損面積實際為6.25cm2（4／0.64），因此選擇微骨折技術是不適合的，而應對患者實施骨軟骨移植或軟骨細胞移植手術。

在研究的局限性上，為了降低MRI測量的系統誤差，在研究設計上，通過2位高年資影像科醫生獨立在二維MRI圖像上對膝關節的軟骨缺損面積進行測量評估。然而，由于在臨床上對關節軟骨軟化變性很難作出嚴格的界定，因此在關節切開手術中的軟骨缺損面積測量中，本研究未采用2位觀察者的獨立測量方式，在手術中何種情況為全層缺損區、周圍軟骨變性，完全由手術醫生決定，并實施清理手術。另外，本研究中研究對象的MRI采集時間與手術時間之間的間隔較長，這段時間間隔中，變性的軟骨組織可能會繼續進展，繼而會對最終的術中測量結果造成影響。為了減少這一混雜因素的影響，本研究將MRI圖像采集與手術干預的時間間隔嚴格控制在12個月以內。多項基于MRI的評估研究表明［14-16］，軟骨缺損面積會隨著時間的推移，逐漸進展，每年的進度為0.4%～4.2%。

總之，對于膝關節軟骨缺損面積的測量，大部分術前MRI評估結果低于術中測量結果，各個具體解剖部位MRI測量結果與術中測量結果的百分比可用于指導術前治療決策的制訂。

［1］Potter HG，Chongle R.Magnetic resonance imaging assessment of chondral lesions and repair［J］.J Bone Joint Surg Am，2009，91（Suppl 1）：S126-131.

［2］Yoshioka H，Stevens K，Hargreaves BA，et al.Magnetic resonance imaging of articular cartilage of the knee：comparison between fat-suppressed three-dimensional SPGR imaging，fat-suppressed FSE imaging，and fat-suppressed three-dimensional DEFT imaging，and correlation with arthroscopy［J］.J Magn Reson Imaging，2004，20（5）：857-864.

［3］Azer NM，Winalski CS，Minas T.MR imaging for surgical planning and postoperative assessment in early osteoarthritis［J］.Radiol Clin North Am，2004，42（1）：43-60.

［4］亓建洪，王成虎，朱寶林，等.關節軟骨病損的磁共振成像與關節鏡檢查的比較［J］.中國矯形外科雜志，2007，15（11）：827-829.

［5］王紹武，富麗萍，宋清偉，等.軟骨 MRI敏感序列比較及與關節鏡、病理結果對照研究［J］.中國CT和MRI雜志，2007，5（4）：1-6.

［6］Nepple JJ，Wright RW，Matava MJ，et al.Full-thickness knee articular cartilage defects in national football league combine athletes undergoing magnetic resonance imaging：prevalence，location，and association with previous surgery［J］.Arthroscopy，2012，28（6）：798-806.

［7］McGibbon CA，Trahan CA.Measurement accuracy of focal cartilage defects from MRI and correlation of MRI graded lesions with histology：apreliminary study［J］.Osteoarthri Cartil，2003，11（7）：483-493.

［8］Fischbach F，Bruhn H，Unterhauser F，et al.Magnetic resonance imaging of hyaline cartilage defects at 1.5Tand 3.0 T：comparison of medium T2-weighted fast spin echo，T1-weighted two-dimensional and three-dimensional gradient echo pulse sequences［J］.Acta Radiologica，2005，46（1）：67-73.

［9］Kon E，Gobbi A，Filardo G，et al.Arthroscopic secondgeneration autologous chondrocyte implantation compared with microfracture for chondral lesions of the knee：prospective nonrandomized study at 5years［J］.Am J Sports Med，2009，37（1）：33-41.

［10］Knutsen G，Engebretsen L，Ludvigsen TC，et al.Autologous chondrocyte implantation compared with microfracture in the knee.A randomized trial［J］.J Bone Joint Surg Am，2004，86-A（3）：455-464.

［11］Mithoefer K，McAdams T，Williams RJ，et al.Clinical ef-ficacy of the microfracture technique for articular cartilage repair in the knee：an evidence-based systematic analysis［J］.Am J Sports Med，2009，37（10）：2053-2063.

［12］Alford JW，Cole BJ.Cartilage restoration，part 2：techniques，outcomes，and future directions［J］.Am J Sports Med，2005，33（3）：443-460.

［13］Hangody L，Dobos J，Balo E，et al.Clinical experiences with autologous osteochondral mosaicplasty in an athletic population：a 17-year prospective multicenter study［J］.Am J Sports Med，2010，38（6）：1125-1133.

［14］Brennan SL，Cicuttini FM，Shortreed S，et al.Women lose patella cartilage at a faster rate than men：A 4.5-year cohort study of subjects with knee OA［J］.Maturitas，2010，67（3）：270-274.

［15］Hanna FS，Teichtahl AJ，Wluka AE，et al.Women have increased rates of cartilage loss and progression of cartilage defects at the knee than men：agender study of adults without clinical knee osteoarthritis［J］.Menopause，2009，16（4）：666-670.

［16］Ding C，Cicuttini F，Scott F，et al.Association of prevalent and incident knee cartilage defects with loss of tibial and patellar cartilage：a longitudinal study［J］.Arthritis Rheum，2005，52（12）：3918-3927.