膝關節關節炎軟骨下假囊腫與膝關節穩固結構損傷關系的MRI分析

王晶，趙建，李榮品，孫海燕，吳亞蘭，侯振洲

骨性關節炎是影響中老年人生活質量的常見疾病之一，是引起中老年人關節疼痛的常見原因，骨性關節炎軟骨下假囊腫(osteoarthritis subchondral pseudocyst，OAPC)是骨關節炎的典型影像學征象，既往研究已證實OAPC與膝關節穩固結構的損傷有密切關系[1-3]，但是膝關節不同部位OAPC與相應部位穩固結構損傷是否有相關性尚未有確切結論，本研究通過分析膝關節穩固結構與OAPC的相關性，探討膝關節OAPC的形成機制，為臨床有效的治療方案提供必要的信息。

材料與方法

1.研究對象

搜集2016年2月-2017年4月經本院臨床診斷為膝關節骨關節炎、同時具有X線及MRI資料的連續患者的病例資料。納入標準：①有骨和關節癥狀，如膝關節疼痛、僵直和活動異常等；②膝關節X線平片上可見典型的骨關節炎表現，如骨贅、軟骨下囊腫、骨質硬化和關節間隙狹窄等；③MRI顯示膝關節軟骨、軟骨下骨、半月板和韌帶任一種或多種有退行性病變。④近6個月內無外傷史和手術史等。排除標準：膝關節腫瘤、炎癥、血液病、膠原病和減壓病、有激素治療史及酗酒史的患者。另外，選擇健康志愿者作為正常對照組，入選標準：①膝關節無任何相關臨床癥狀。②膝關節X線平片未見異常。③膝關節MRI檢查未見異常。④近6個月內無外傷史和手術史。

最終共納入骨關節炎患者281例，正常對照組26例。骨性關節炎組中女191例，男90例，年齡34～85歲，平均(59.30±18.29)歲。正常對照組中女15例，男11例，年齡18～75歲，平均(54.55±24.14)歲。兩組被試的性別和年齡的差異均無統計學意義(P>0.05)。

2.MRI檢查

使用Siemens Avanto 1.5T磁共振成像儀和膝關節8通道柔軟線圈。矢狀面SE T1WI：TR 450 ms，TE 13 ms，視野180 mm×180 mm，層厚4.0 mm，采集次數1；脂肪抑制二維快速小角度激發矢狀面T2WI：TR 670 ms，TE 11 ms，視野180 mm×180 mm，層厚4.0 mm，采集次數1；冠狀面SE T1WI：TR 450 ms，TE 13 ms，視野180 mm×180 mm，層厚3.5 mm，采集次數1；二維多回波數據結合序列T2WI：TR 906 ms，TE 26 ms，層厚3.5 mm，視野180 mm×180 mm，采集次數1。

3.影像學評價

根據膝關節骨關節炎WORMS評分標準[4]，結合本實驗特點，對WORMS評分進行修訂，作為本實驗的暫行評分標準。根據WORMS評分，將膝關節按部位分為股骨內髁(medial femoral condyal，MFC)、股骨外髁(lateral femoral condyal，LFC)、脛骨平臺內髁(medial tibial plateau，MT)和脛骨平臺外髁(lateral tibial plateau，LT)等。在FSE脂肪抑制T2WI序列中，將軟骨病變程度分為4個等級[5]。0級：軟骨厚度和信號均正常，或者厚度正常、但在T2WI上信號降低；1級：單處或多處軟骨局部缺損但直徑不超過1 cm，或軟骨局部缺損直徑大于1 cm但小于整個軟骨范圍的75%；2級：彌漫性軟骨局部缺損，達整個軟骨范圍的75%；3級：多處直徑大于1 cm但小于整個軟骨范圍75%的軟骨全層缺損；4級：彌漫性(達整個軟骨范圍的75%及以上)軟骨全層缺損。

半月板撕裂的評分標準：在冠狀面圖像選取內側副韌帶顯示最完整的層面，將內、外側半月板分作前角和后角，同時結合矢狀面圖像將其撕裂程度分為5個等級。0級：完整；1級：細微的放射狀撕裂或鳥嘴樣撕裂，信號偏低；2級：細微的放射狀撕裂或鳥嘴樣撕裂，信號偏高；3級：移位性撕裂或者部分切除術后；4級：完全撕裂或者完全切除術后。

半月板突出的評分標準如下[6]。0級：無突出；1級：輕度突出(突出距離<半月板厚度的1/3)； 2級：中度突出(半月板厚度的1/3<突出距離<半月板厚度的2/3)；3級：重度突出(突出距離>半月板厚度的2/3)。

穩固韌帶評分標準：0級為完整；1級為撕裂。

OAPC的評分標準：0級為無異常；1級為病變區最大徑<0.5 cm；2級為病變區最大徑0.5～1.0 cm；3級為病變最大徑>1.0 cm(圖1)。

在研究軟骨、韌帶分別與OAPC的關系時，作者將軟骨、韌帶和OAPC分別分為3個等級。軟骨等級：1級代表軟骨評分為0～4分，2級代表軟骨評分為5～9分，3級代表軟骨評分為5～11分。韌帶等級：1級代表韌帶評分為0～1分，2級代表韌帶評分為2～3分，3級代表韌帶評分為4～7分。OAPC分級：1級代表OAPC評分為0～2分，2級代表OAPC評分為3～5分，3級代表OAPC評分為6～11分。

4.統計學方法

使用SPSS 13.0統計軟件進行統計學處理。對骨性關節炎組膝關節各部位有軟骨損傷與無軟骨損傷時軟骨下OAPC的出現率的比較采用卡方檢驗，對膝關節穩固結構損傷與OAPC病變程度采用秩相關檢驗，對OAPC與關節內異常結構之間的關系及可能的危險因素采用Logistic回歸分析。以P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

骨性關節炎組有122例可見OAPC，OAPC的出現率為43.4%，正常對照組無1例出現OAPC，OAPC的出現率為0。

圖1 各級OAPC的MRI表現(箭)。a)1級，OAPC病變最大徑<0.5cm；b)2級，OAPC病變最大徑0.5～1.0cm；c)3級，OAPC病變最大徑>1.0cm。

膝關節各部位軟骨損傷與OAPC發生情況的比較見表1。結果顯示膝關節各部位有軟骨損傷時OAPC的出現率更高。

膝關節穩固結構損傷分級與OAPC分級的相關性分析見表2～3。統計結果顯示，軟骨損傷程度與OAPC分級呈正相關(r=0.238，P<0.05)；韌帶撕裂程度與OAPC分級呈正相關(r=0.130，P<0.05)。

表1 膝關節各部位OAPC與軟骨損傷的關系 (例)

表2 軟骨損傷與OAPC的關系 (例)

表3 韌帶損傷與OAPC的關系 (例)

膝關節各部位OAPC病變大小與穩固結構異常之間的關系：采用Logistic回歸方法，找出OAPC(Y)與關節穩固結構損傷(X)之間的關系，X1代表關節軟骨損傷；X2代表半月板撕裂；X3代表半月板突出，獲得股骨內髁(Y1)、脛骨平臺內髁(Y2)、股骨外髁(Y3)和脛骨平臺外髁(Y4)OAPC的最優回歸方程：

Y1=-5.362+0.444X1+0.110X2+0.167X3

(1)

Y2=-2.677+0.497X1+0.015X2

(2)

Y3=-4.023+0.409X1+0.996X2

(3)

Y4=-2.650+0.688X1+0.171X2

(4)

討 論

OAPC在膝關節骨關節炎患者中非常常見，且多具有典型骨關節炎的影像表現。平片上主要表現：膝關節骨性關節面下單個或多個圓形透亮區，邊緣清晰，有硬化邊環繞，多位于膝關節內側承重區，也可累及膝關節外側及髕股關節。主要MRI表現：病變為囊性，位于膝關節承重區關節軟骨下方，T1WI上呈圓形或類圓形等低信號區，在T2WI、STIR圖像上顯示為高信號，邊緣有低信號硬化邊環繞，鄰近可見反應性骨髓水腫，有時可見病變區與關節腔相通。組織學上囊內容物為液體成分和少量骨壞死碎片，囊腫內壁為非上皮纖維壁，由于囊腫內壁缺少上皮來源的細胞，所以命名為“假囊腫”[7]。常規MRI對膝關節各結構的精確顯示能力逐漸提高，一些功能成像技術對病變的早期改變具有提示作用[8]，因此我們可以更好地從影像角度探討OAPC的形成機制。

關于OAPC的發病機制文獻報道有兩種：一種是關節滑膜液入侵理論，即關節滑液通過缺損或者有裂縫的關節軟骨侵入軟骨下骨，導致軟骨下骨液壓破壞[9]；另一種是骨挫傷理論，即相鄰關節面碰撞導致軟骨下骨創傷性骨壞死[7]。當軟骨部分損傷時，相鄰關節面受力不均，軟骨下骨應力改變，可出現骨髓水腫樣病變，組織學表現為骨髓壞死和纖維化、骨小梁異常和骨重塑[3]，進而發展為OAPC。當軟骨全層缺損或有裂縫時，軟骨下骨除了應力發生改變之外，關節滑液可以侵入軟骨下骨，更進一步促進OAPC的形成[10]。本研究中顯示膝關節各部位有軟骨損傷時OAPC的發生率高于軟骨正常時，回歸分析顯示軟骨損傷為各部位OAPC形成的危險因素，支持了上述觀點。

膝關節穩固結構主要包括半月板、軟骨和穩固韌帶(主要是前、后交叉韌帶和內、外側副韌帶)。半月板的生物力學特性主要包括分散和傳導應力、吸收震蕩、改善關節潤滑及維護膝關節穩定等。半月板能夠增大股骨和脛骨平臺之間的接觸面積，但撕裂的半月板分散傳導應力的功能減低，關節面應力分布不均勻，增加了相應部位軟骨下骨的負重，有可能為繼發軟骨下骨病變的基礎之一[11]。半月板突出后脛股關節曲面吻合度下降，股骨與脛骨之間的接觸面積減小，接觸后應力增加，隨著突出的進展，半月板緩解關節面受力的能力減弱，導致關節軟骨受損。關節軟骨能夠使載荷擴散，降低接觸面的應力，使得對應關節面以最小摩擦力進行相對運動。關節軟骨損傷后，局部超常壓力傳遞至軟骨下骨，導致軟骨下骨受到的應力分布不均勻[12]。韌帶為連接骨與骨的致密結締組織帶，它們和關節囊構成韌帶關節囊網，成為維持膝關節穩定的基本條件。韌帶損傷后，其對膝關節的限制及引導作用遭到破壞，生物力學平衡被打破，關節軟骨、軟骨下骨和半月板所受的應力也會發生改變。本研究中軟骨損傷、韌帶損傷程度與OAPC均成正相關，回歸分析顯示除了軟骨損傷，半月板撕裂為OAPC形成的另一危險因素，半月板突出為股骨內髁OAPC形成的危險因素，說明軟骨、韌帶及半月板損傷后，膝關節軟骨下骨所受應力發生改變，增加了OAPC的發生率。

本研究尚存在一些不足之處，如缺乏必要的病理結果作為參照，但是我們發現膝關節穩固結構損傷(尤其是關節軟骨損傷)與OAPC的形成具有相關性，對于探討OAPC的形成機制提供了一定的影像學依據。