膝關節(jié)OA軟骨形態(tài)改變和BML與臨床表現(xiàn)相關性研究

陳展航　宋亭　劉祎

摘要：目的 探討膝關節(jié)MRI檢查膝關節(jié)骨關節(jié)炎（knee joint osteoarthritis，KOA）患者膝關節(jié)軟骨形態(tài)改變和骨髓水腫樣病變（Bone marrow edema lesions ， BML）程度與臨床表現(xiàn)評分（Western Ontario and McMaster University Osteoarthritis Index ，WOMAC）之間相關性。方法 收集膝關節(jié)炎患者47例。采用 Philips公司Achieva 3.0T TX磁共振檢查設備，8通道膝關節(jié)線圈。掃描序列包括：矢狀位T2-TSE-SPAIR、冠狀位T2-TSE-SPIR 、矢狀位3D-FFE-WATs。圖像傳入Extended MR Work Space R 2.6.3.1 后處理工作站，使用全器官MR評分方法（ Whole-Organ Magnetic Resonance Imaging Score ，WORMS），對膝關節(jié)軟骨形態(tài)學改變及BML病變進行評估。結果 軟骨形態(tài)改變WORMS評分與WOMAC正相關，相關系數(shù)r=0.41，P<0.05；BML WORMS評分與WOMAC正相關，相關系數(shù)r=0.693，P<0.05；BML 與軟骨 WORMS正相關，相關系數(shù)r=0.456，P<0.05。結論 膝關節(jié)OA 患者MRI檢查結果顯示，軟骨缺損程度、BML程度與臨床表現(xiàn)程度呈正相關，并且BML程度與軟骨缺損程度之間存在正相關。提示，軟骨的缺損、BML有可能是引起KOA患者疼痛的原因，并且，兩者在KOA進程中相互影響對方的發(fā)展。

關鍵詞：骨性關節(jié)炎；膝；MRI；軟骨缺損；BML

Abstract：Objective To investigate the MRI examination of knee joint osteoarthritis of the knee（knee joint osteoarthritis，KOA） in patients with knee joint cartilage morphology and bone marrow edema like lesions （Bone marrow edema lesions，BML）and the degree of clinical symptoms score （Western Ontario and McMaster University Osteoarthritis Index，WOMAC）.Methods The correlation between patients with osteoarthritis of the knee 47 cases by Philips company.Achieva 3.0T TX MRI equipment，8 channel knee coil.The scanning sequences included sagittal T2-TSE-SPAIR，coronal T2-TSE-SPIR，sagittal 3D-FFE-WATs.MR Work Space R 2.6.3.1 introduced Extended postprocessing workstation， using whole organ MR scoring method （Whole-Organ Magnetic Resonance Imaging Score，WORMS），to evaluate the articular cartilage morphology and BML lesions.Results The cartilage morphology change of WORMS score and WOMAC positive，the correlation coefficient r=0.41，P<0.05；BML WORMS score and WOMAC positive correlation，correlation coefficient r=0.693，P<0.05；BML and WORMS cartilage positive correlation，correlation coefficient r=0.456，P<0.05.Conclusion The results of knee joint OA patients with MRI showed cartilage defect degree，degree and clinical manifestation of BML was positively related to the degree.And between BML and degree of cartilage defect degree has a positive correlation.The results indicated that the cartilage defect，BML may be the cause of pain in patients with KOA，and the two influence each other's development in the KOA process.

Key words：Osteoarthritis；Knee；MRI；Cartilage defect；BML

骨關節(jié)炎（osteoarthritis，OA），也稱退行性關節(jié)病、骨關節(jié)病，是由于關節(jié)軟骨完整性破壞以及關節(jié)邊緣軟骨下骨病變，導致關節(jié)癥狀和體征的一組異質(zhì)性疾病。并且，伴隨著年齡的增長，其患病率明顯增加。關節(jié)疼痛是OA重要的臨床表現(xiàn)，長期以來人們對于引起膝關節(jié)疼痛癥狀的原因爭論不休。MRI以其對軟組織顯示良好的優(yōu)勢，可以作為KOA退行性改變的敏感監(jiān)測方法。找尋KOA患者MRI特征改變與臨床癥狀之間的關系，為臨床對KOA實施針對性治療并減輕患者癥狀提供了良好的依據(jù)。

1 資料與方法

1.1一般資料 按照中華醫(yī)學會骨科分會定義的2007年制定的《骨關節(jié)炎診治指南》KOA診斷標準，收集2012年8月～2013年1月KOA患者47例，男性12例，女性35例，年齡36～68歲。另選取同年齡段無OA表現(xiàn)，無外傷史、手術史，膝關節(jié)體察無異常，直系親屬中無免疫性關節(jié)炎或其他相關病史，且平片檢查無異常的正常人群30例，作為對照組。

1.2檢查設備及參數(shù) 采用Philips公司Achieva 3.0T TX磁共振檢查設備進行掃描。采用8通道膝關節(jié)線圈。掃描序列包括：矢狀位T2-TSE-SPAIR（TR=6309 ms，TE=100 ms，層厚3.5mm，層間距0.4 mm，層數(shù) 18，F(xiàn)OV=160×160 mm，矩陣 292×214，激勵次數(shù) 2，反轉(zhuǎn)角度90°，掃描時間2分50秒）；冠狀位T2-TSE-SPIR （TR=2306， TE=100，層厚=4 mm，層間距0.4 mm，層數(shù)18，反轉(zhuǎn)角度90°，F(xiàn)OV=160×160，矩陣356×285，激勵2，掃描時間2分27秒）；矢狀位3D-FFE-WATs（TR=20 ms，TE=4.7 ms，層厚 3.5 mm，F(xiàn)OV=160×160 mm，矩陣 232×232，激勵次數(shù) 2，重建層數(shù) 18，掃描時間7分30秒）。圖像傳入Extended MR Work Space R 2.6.3.1 后處理工作站進行圖像分析。

1.3臨床評分 采用西安大略和麥克馬斯特大學骨關節(jié)炎指數(shù)評分（Western Ontario and McMaster University Osteoarthritis Index，WOMAC）：該表中包含了5個僵硬項目和17個涉及日常活動完成困難的功能項目共24個評分項目，每個項目有5點評分制（0：正常，1：輕度，2：中度，3：嚴重，4：極端嚴重）。

1.4軟骨形態(tài)改變及BML 的WORMS評分 軟骨形態(tài)改變劃分為0～6分：0=正常；1=軟骨厚度正常但信號增高，見圖1；2=軟骨部分缺損（最大寬度<1 cm），見圖2；2.5=全層軟骨缺損（最大寬度<1 cm），見圖3；3=多區(qū)域軟骨部分缺損（2分的標準）混雜有正常厚度軟骨區(qū)域，或者2分的標準同時寬度>1cm，但<75%的亞區(qū)面積，見圖4；4=彌漫性部分軟骨缺損（大于75%的亞區(qū)面積），見圖5；5=多個區(qū)域全層軟骨缺損（2.5分標準），或具有2.5分的標準，同時寬度>1 cm，但是<75的亞區(qū)域面積，見圖6；6=彌漫性全層軟骨缺損（≥75%的亞區(qū)域面積），見圖7。

1～2分的MRI評分在很多文獻中報道發(fā)現(xiàn)在研究人群中很少見[1]。某些正常軟骨形態(tài)改變也會出現(xiàn)1分的改變。然而，2～3級代表了同一類未累及全層的局限性病灶。我們將0～6分重新劃分為3個等級。WORMS中的0～1為第一組，2～3為第二組，4～6劃分為第三組[2]。各個區(qū)域軟骨形態(tài)改變在新的劃分標準下分為0～2等級。

BML壓脂序列上的低信號骨髓內(nèi)出現(xiàn)邊界欠清的高信號區(qū)。根據(jù)病灶所占區(qū)域范圍劃分為0～3分，包括：0=無；1<25%的區(qū)域，見圖8；2=25～50%區(qū)域，見

1.5統(tǒng)計學分析 所有數(shù)據(jù)采用SPSS18.0統(tǒng)計軟件包處理，計量資料以（x±s）表示，計數(shù)資料以例數(shù)/總數(shù)（%）表示，運用？字2 檢驗（計數(shù)資料）和兩獨立樣本t檢驗（計量資料）對患者和正常人一般資料比較。利用兩個獨立樣本比較的Wilcoxon分析正常與KOA患者軟骨形態(tài)、BML WORMS評分比較。利用雙變量回歸中spearman秩相關對三個MRI特征與WOMAC評分進行相關性檢驗，P<0.05認為差異有統(tǒng)計學意義，r>0，認為呈正性相關。

2 結果

47例患者平均年齡（52.3±2.4）歲，男性12例（占25%），女性35例（占75%），BMI為（24.8±4.2；30）例正常人平均年齡（49.7±4.3）歲，男性11例（占37%），女性19例（占63%），BMI為22.4±5.6；患者與正常人在年齡、性別、BMI比較，差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05），見表1；軟骨形態(tài)改變WORMS評分與WOMAC正相關，相關系數(shù)r=0.41，P<0.05，見表2；BML WORMS評分與WOMAC正相關， 相關系數(shù)r=0.693，P<0.05，見表3；BML 與軟骨 WORMS正相關，相關系數(shù)r=0.456，P<0.05，見表4。

3 討論

OA是老年人群中最常見的關節(jié)疾病，而且發(fā)病率逐年上升。骨關節(jié)炎導致致殘的幾率也不斷增加，部分患者采取了關節(jié)的置換，這嚴重影響老年人生活的質(zhì)量。影像診斷在KOA診斷和評估上起到關鍵的作用。雖然，傳統(tǒng)平片一直被廣泛用于對KOA的檢查，K-L分級也一直被作為臨床和研究評估的一項標準。但是，隨著研究的不斷深入，人們漸漸認識到KOA是一個多因素導致的疾病。KOA結構的改變包括：局部或彌漫性透明軟骨的改變、軟骨下骨的改變、邊緣或中心性骨贅的形成、半月板損傷、韌帶松弛、滑膜炎以及整個關節(jié)周圍肌肉強度的減弱[3]。這些結構的病理特征不是單獨存在的，而是在整個疾病發(fā)展過程中都相互起到影響作用，因此，很難單獨區(qū)分是哪一種因素引起了KOA的癥狀。

本研究發(fā)現(xiàn)BML與臨床癥狀存在相關性，這與大多數(shù)報道相一致。KOA患者MRI檢查經(jīng)常發(fā)現(xiàn)軟骨下BML表現(xiàn)。從組織結構上來看，BML代表了該區(qū)域軟骨下骨損傷和修復，出現(xiàn)纖維增生、壞死和異常的骨小梁。一些導致軟骨下骨負重增加的因素例如，膝關節(jié)不穩(wěn)、半月板病理性改變都會引起B(yǎng)ML的產(chǎn)生。BML產(chǎn)生也會伴隨局部骨密度的增加，這說明這些區(qū)域都是長期超負荷承重的區(qū)域。OA引起的軟骨缺損實際上就是移走了保護軟骨下骨的軟骨，導致局部壓力過大，從而引起了BML。軟骨下骨改變是OA疾病發(fā)展的重要因素，在一段時間成為KOA疼痛影響因子研究的重要對象。軟骨下骨最早期出現(xiàn)的病理改變是骨質(zhì)微損傷和骨髓水腫。它們引起骨疼痛機制是骨髓水腫為細胞外液的積聚，導致骨內(nèi)壓力增高，激發(fā)疼痛感受器，產(chǎn)生痛覺。物理上的減低骨內(nèi)壓能減輕一些患者的疼痛。這種骨髓病理性水腫有可能是輕微的細胞損傷，由于承重壓力分布不均誘發(fā)。Arnoldi 等發(fā)現(xiàn)伴有關節(jié)疼痛的患者，無論是否患有OA，其關節(jié)骨內(nèi)壓力增大[4]。波士頓膝關節(jié)炎研究（BOKS）發(fā)現(xiàn)伴有BML的KOA患者同時伴隨有疼痛、僵硬的癥狀的更普遍，并且比沒有BML的患者伴有的疼痛程度更嚴重[5]。Sowers[6] 等發(fā)現(xiàn)大的BML病灶在膝關節(jié)疼痛患者比不疼痛的患者中更常見。在軟骨下缺損形成的骨潰瘍顯得尤為重要，他們的理論認為BML可能需要伴隨著其他骨改變才能引起疼痛。

BML的出現(xiàn)預示著OA患者結構上的發(fā)展和疼痛的出現(xiàn)。這些病灶往往伴隨著同一區(qū)域軟骨損傷的出現(xiàn)。BML的出現(xiàn)或者是BML范圍的增大都將預示著軟骨的丟失。本研究同時發(fā)現(xiàn)BML與軟骨缺損之間存在著微弱的相關性（r=0.295，P<0.05），這可能印證了軟骨作為KOA始發(fā)改變，繼發(fā)一系列OA特征的產(chǎn)生，從而最終導致整個膝關節(jié)結構、功能的紊亂。正常情況下，由于軟骨內(nèi)不含血管，所以，軟骨由軟骨下骨和滑液提供營養(yǎng)。軟骨下骨對于營養(yǎng)深層軟骨擔當了至關重要的角色。微血管的改變可能打破了平衡并引發(fā)軟骨損傷。病因?qū)W對這種OA中出現(xiàn)的微血管紊亂做出了解釋：一個是靜脈的淤血伴或不伴有高凝（微血栓形成），二是動脈缺血（動脈粥樣硬化）[7]。有認為軟骨缺損的發(fā)展是特定區(qū)域BML發(fā)生的獨立危險因素[8]。同時，有大量研究證明，在嚴重BML的背景下，BML的進一步發(fā)展或新的BML的產(chǎn)生，將預見著特定區(qū)域軟骨的缺損，不論是在OA患者痛或不痛的情況下[9]。 也有研究證明，與有BML存在相比，軟骨下骨沒有BML的發(fā)生軟骨缺損的幾率更小。此外，BML的大小也與軟骨丟失有關。Hunter等研究271名患有KOA的成年人，發(fā)現(xiàn)膝關節(jié)內(nèi)外側有高級別評分的BML的區(qū)域伴隨著更嚴重的軟骨缺損，并且隨著BML的增加與更嚴重的軟骨缺損相關[10]。

軟骨缺損、BML程度與臨床表現(xiàn)呈正相關，并且BML與軟骨形態(tài)改變程度之間存在正相關。可能提示，軟骨的缺損、骨髓水腫有可能是引起KOA患者疼痛的原因，并且，兩者在OA進程中相互影響對方的發(fā)展。

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編輯/李樺