MRI成像評估膝骨性關節炎患者BME程度與BMI、膝關節疼痛的相關性研究

徐培強 黎慶標 陳莉 伍清全 卓文玲 盧碩明

膝關節骨性關節炎（Knee osteoarthritis，KOA）屬于一種慢性進行性關節疾病，多發于中老年人群，患者主要表現為膝關節疼痛、腫脹、活動受限等[1]。近年來，隨著我國逐漸進入老齡化社會，KOA 的臨床發病率呈逐年上升趨勢，給患者生活質量、家庭及社會造成了極大的影響。研究指出[2]，軟骨下骨病理改變與KOA 的發生發展密切相關，通過MRI 成像評估骨髓水腫征（Bone marrow edema，BME）可以反映軟骨下骨病變程度，為早期診斷KOA 提供影像學依據。但是，既往研究主要集中于MRI 對KOA患者BME 的檢出結果和診斷效能，關于BME 的危險因素及對患者癥狀影響的研究較少。有學者指出[3，4]，體質指數（BMI）增加是引發KOA 患者BME的獨立影響因素之一，會增加KOA 患者關節壓縮力，導致全身炎癥因子水平升高，加重關節軟骨破壞。MRI 是目前公認診斷膝骨性關節炎BME 最可靠的檢查方式，可有效評估患者軟骨缺損、骨髓病變程度[5]。本研究以2020年1月～2021年6月我院收治的60 例KOA 合并非創傷性BME 患者為研究對象，基于MRI 成像技術評估BME 程度與患者BMI、膝關節疼痛的相關性，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 研究對象選取2020年1月～2021年6月我院收治的60 例（60 膝）KOA 合并非創傷性BME 患者為研究對象，其中男23 例，女37 例；左膝18 例，右膝42 例；年齡45～75 歲，平均（62.17±6.89）歲；病程4～15年，平均（10.27±2.71）年；BMI 19.4～29.7kg/m2，平均（23.76±2.91）kg/m2。本研究已獲得我院倫理委員會的批準。

1.2 納入與排除標準納入標準：①符合KOA 診斷標準；②合并非創傷性BME；③臨床資料齊全；④患者及家屬對檢查方式、研究內容知情，并自愿簽署知情同意書；⑤依從性良好，可積極配合檢查及評估。排除標準：①精神病或嚴重意識障礙癥者；②合并心腦血管疾病、肝腎功能障礙者；③惡性腫瘤者；④患有關節結核、感染性關節炎、類風濕關節炎、強直性脊柱炎等疾病者；⑤患有自身免疫性疾病或造血系統疾病者；⑥近期合并膝部外傷或行膝關節手術者；⑦MRI 檢查禁忌證者，如體內裝有起搏器、金屬支架、鋼板或幽閉恐懼癥等。

1.3 檢查方法遵循知情同意的原則，患者均行MRI 檢查：采用同一臺Siemens Avanto 1.5T 超導型磁共振掃描儀進行檢查，圓形極化膝關節線圈，患者取仰臥位，雙膝伸直，囑咐患者外旋10°～15°，足先進。行矢狀面、冠狀面、橫斷面掃描，掃描序列為三維脂肪抑制質子加權序列（SD-PD-SPACE）、脂肪抑制快速自旋回波質子加權序列（PD-TSE-FS）、脂肪抑制快速自旋回波T2 加權序列（T2-TSE-FS）以及快速自旋回波T1 加權序列（T1-TSE）。參數設置：TR 2.98ms，TE 1.38ms，FOV 40mm×40mm，厚度：4mm，層間距：15%。結束后留置現場觀察10～20min，若無明顯不適或不良反應則返回病房。將獲得的MRI 圖像傳輸至工作站進行處理分析，由2名經驗豐富的高年資放射科醫師采用雙盲法閱片判讀BME 灶的部位和程度，意見一致則納入數據庫，否則加入第3 名高年資專業醫師共同討論后出具報告。

1.4 觀察指標①比較不同BME 程度患者BMI 和膝關節疼痛評分。BME 程度參考全膝關節MRI 積分（Whole-organ magnetic resonance imaging score，WORMS）系統[6]進行評估：該標準基于15 個亞區不同區域的累積程度進行評分，每個亞區分值范圍0～3 分，0 分表示未受累，受累面積＜25%計1 分，受累面積25%～50%計2 分，受累面積＞50%計3 分，總分為45 分，最終評分1～15 分為輕度水腫，16～30分為中度水腫，31～45 分為重度水腫。膝關節疼痛評分采用疼痛視覺模擬評分法（Visual analogue scale，VAS）[7]評估：選取一把標有0～10 刻度的標尺，讓患者根據自我感覺進行標記，0 表示無痛，1～3表示輕度疼痛，4～6 表示中度疼痛，7～10 表示劇烈疼痛，標記的數值越大表示患者疼痛越嚴重。②采用Pearson 相關性檢驗分析WORMS 積分與患者BMI、VAS 評分的相關性，KOA 患者BME 程度與BMI、膝關節疼痛的關系。

1.5 統計學方法采用SPSS 21.0 統計學軟件進行數據處理，計量資料均符合正態分布，采用±s表示，三組數據的比較采用方差分析，組內兩兩比較采用SNK-q 檢驗；相關性分析采用Pearson 檢驗；P＜0.05 表示差異有統計學意義。

2 結果

2.1 不同BME 程度患者BMI 和膝關節疼痛VAS評分比較MRI 成像評估結果顯示，60 例入組的KOA 患者中輕度水腫21 例（35.0%），中度水腫25例（41.7%），重度水腫14 例（23.3%）。不同BME 程度患者BMI、膝關節疼痛VAS 評分存在顯著性差異（P＜0.05）；兩兩比較顯示，重度水腫患者BMI、膝關節疼痛VAS 評分高于中度水腫患者（tBMI=3.673，PBMI=0.000；tVAS=4.277，PVAS=0.000）和輕度水腫患者（tBMI=6.139，PBMI=0.000；tVAS=7.229，PVAS=0.000），中度水腫患者BMI、膝關節疼痛VAS 評分高于輕度水腫患者（tBMI=3.612，PBMI=0.000；tVAS=2.741，PVAS=0.009）。見表1。

表1 不同BME 程度患者BMI 和膝關節疼痛VAS 評分比較（±s）

表1 不同BME 程度患者BMI 和膝關節疼痛VAS 評分比較（±s）

BME 程度 n BMI（kg/m2） VAS 評分（分）輕度 21 21.68±1.37 2.67±1.31中度 25 23.29±1.61 4.01±1.89重度 14 25.71±2.51 6.78±2.03 F 5.147 10.862 P 0.001 0.000

2.2 WORMS 積分與BMI、膝關節疼痛VAS 評分的相關性分析Pearson 相關性檢驗分析顯示，WORMS 積分與BMI、膝關節疼痛VAS 評分均呈正相關（r=0.737、0.846，P=0.000、0.000）。見圖1、2。

圖1 WORMS 積分與BMI 的分布散點圖

2.3 MRI 圖像分析在MRI 圖像上，BME 灶在脂肪抑制序列表現為高信號，T1 加權序列表現為低信號，且異常信號不突破低信號皮質骨，表現為軟骨下松質骨區域邊界不清的異常信號區域，T2WI呈稍高信號。見圖3、4。

圖2 WORMS 積分與膝關節疼痛VAS 評分的分布散點圖

圖3 MRI 圖像

圖4 MRI 圖像分析

3 討論

BME 的主要病理特征以病變組織血管增多、水外滲等作用導致的骨髓腔內間質水腫、纖維組織增生、慢性炎性細胞浸潤等征象為主，被認為是非創傷性骨組織壞死的早期表現。但是BME 并非特異性病變，其相關病理機制較為復雜且多樣，在骨關節炎、創傷性病變以及骨感染等疾病中也普遍存在。盡管如此，BME 的影像學表現卻十分一致，為臨床診斷提供了良好的條件。近年來，隨著現代影像技術的不斷發展以及磁共振成像技術逐漸成熟，MRI 已廣泛應用于KOA 患者軟骨缺損及骨髓病變的臨床診斷[8]。國外學者Borrero 等[9]研究表明，MRI 中脂肪抑制序列、T2 等液體敏感序列可以在骨組織發生形態改變之前檢測出病灶的存在，對早期診斷骨組織病變具有重要的臨床價值。

MRI 具有高分辨率、多序列成像等優點，能夠清晰顯示軟組織結構，獲得原生三維斷層成像，不僅可以發現“雙線征”等特征的股骨頭缺血壞死表現，同時能檢出骨膜反應、關節內積液、骨旁軟組織、骨髓水腫等情況。陳曦等[10]研究指出，膝關節骨髓水腫綜合征在MRI 下的表現為股骨下段或脛骨上段不規則斑片異常信號，BME 病灶在T1WI 呈不均勻低信號，T2WI 呈不均勻稍高信號，這與本研究中MRI 圖像顯示一致。本研究基于MRI 成像技術對KOA 患者BME 程度進行分級，結果顯示不同水腫程度患者BMI 存在顯著性差異（P＜0.05），BMI越大，BME 程度越嚴重（r＞0，P＜0.05）。由此可見，KOA 患者BMI 與BME 的發生發展密切相關，BMI增加可能是引發BME 的危險因素，這在Mangnus等[11]研究中也得以體現。通常而言，BMI 增加會導致膝關節負荷增加，進一步造成膝關節受力不均，從而促進軟骨丟失、骨刺形成，導致骨性病變。也有研究指出[12，13]，BMI＞28kg/m2的患者體內雌激素或雄激素、瘦素等激素分泌異常，會導致軟骨代謝功能失調，促進骨性病變的發展。

臨床認為，當BME 發生于關節附近時，患者會表現出關節疼痛、不適、下肢受累等癥狀，甚至偶爾出現不能活動情況。研究表明[14]，與BME 相關的疼痛可能是由于骨髓神經血管束內的感覺神經中斷或受到刺激（骨內壓增加從20～30mmHg 到50～90mmHg）所致。目前，BME 已被證實是膝關節疼痛與膝關節功能減退的重要因素之一，炎癥刺激、水腫導致骨內壓增加均可引發膝關節疼痛。除此之外，BME 與骨、軟骨的破壞有關，BME 越嚴重，骨皮質破損越嚴重，活動時可能產生機械性摩擦痛。何勇等[15]對64 例（64 膝）患者進行MRI 平掃，并根據WORMS 評分系統對BME 程度進行分級，結果顯示BME 程度與膝關節疼痛VAS 評分呈正相關（r=0.691，P＜0.05），指出BME 越嚴重，患者疼痛越劇烈，關節功能減退也更明顯。本研究結果顯示，重度水腫患者VAS 評分高于中度水腫和輕度水腫患者（P＜0.05），且WORMS 積分與膝關節疼痛VAS評分呈正相關（r=0.846，P＜0.05），說明水腫程度越嚴重，患者膝關節疼痛受累越明顯，與上述研究結果相符。

綜上所述，MRI 成像是評估KOA 患者BME 程度的有效手段，基于MRI 評估結果證實了BME 程度與BMI、膝關節疼痛之間的相關性，有利于為臨床診斷、康復干預治療以及預后評估提供指導。