血清炎癥因子與膝骨關節炎MRI影像學特征有一定的相關性

喻 剛，吳威甫，周 燕，劉 建

1遂寧市中醫院骨科，四川 遂寧 629000；2成都市第三人民醫院放射科，四川 成都610031

膝骨關節炎（KOA）在中老年中較常見，主要表現為關節反復疼痛、腫脹、畸形及行動受限等，對患者生活質量有較大影響［1］。KOA早期較難發現，若不能及時治療，將出現關節功能喪失甚至致殘，發病率高、治療難度大［2］。臨床診斷常采用X線、MRI等輔助診斷KOA，X線檢查是臨床診斷KOA的“金標準”，但KOA是由關節軟骨纖維化、潰瘍、脫失等引起的關節病變，早期診斷X線準確性較低。MRI對非骨性病變的診斷具有較高的準確性［3-5］。既往研究表明，血清炎性因子在KOA的發生發展關系密切［6-7］。然而，現階段關于KOA患者MRI影像學特征及血清炎性因子聯合評估患者病情報道較少，二者能否作為KOA早期診治的依據尚無定論。為進一步明確KOA患者MRI影像學特征及血清炎性因子水平的相關性，繼而分析其對KOA病情進展的評估作用，本研究通過探討KOA患者MRI影像學特征及血清炎性細胞因子水平，并分析其相關性，以期為臨床提供早期診治依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年1月～2021年5月于我院收治的膝骨關節炎患者作為研究對象，所有患者均進行膝骨關節MRI檢查。納入標準：診斷符合《骨關節炎診治指南》［8］：①近1月內膝關節疼痛反復；②年齡＞40歲；③晨僵時間低于30 min；④X線檢查提示關節間隙變窄，軟骨下骨硬化或囊性變、關節骨贅形成；⑤關節液（≥2次）呈清亮、黏稠狀，且白細胞小于2000/mL；⑥活動時可聞骨摩擦音。滿足①②或①③⑤⑥或①④⑤⑥者，可確診為KOA；認知及溝通正常，可配合檢查。排除標準：患有嚴重臟器性病變者；精神障礙；嚴重慢性疾?。换撔躁P節炎。根據以上標準，共納入KOA患者120例，同期健康體檢人員90例，分別設為研究組和對照組，兩組一般資料具有可比性（P＞0.05，表1）。本研究已通過我院倫理委員會審批。

表1 兩組一般資料比較Tab.1 Comparison of general data of two groups

1.2 方法

所有入組人員均進行膝關節MRI檢查，具體檢測方法如下：

MRI掃描及測量：采用GE Signa 1.5T超導型MRI掃描儀，選用膝關節表面線圈。入組人員均呈仰臥位，保持雙腿自然伸直，膝關節外旋15°，分別對冠狀位、斜矢狀位及橫軸位進行常規掃描。冠狀面為：GRE T1WI，TR 300 ms，TE 10 ms；矢狀位掃描參數具體如下：SE TIWI，TR 420 ms，TE 18 ms；FSE T2WI，TR 3000 ms，TE 105 ms；IRFSE序列，TR 4100 ms，TE 120 ms；同時設置層厚4 mm，層間距1 mm，將圖像傳輸到工作站。掃描及測量均由同一名放射科主治醫師以上職稱者進行，測量兩次取其平均值。

1.3 觀察指標

1.3.1 膝關節軟骨病變程度 采用Rchcht MRI軟骨病變分級標準評估膝關節軟骨病變程度：4級，軟骨圈層缺損或剝脫，軟骨下骨暴露同時出現/未出現軟骨下骨質信號改變；3級，軟骨表面輪廓重度不規則，軟骨缺損深度超過全層厚度的1/2；2級，軟骨表面輪廓輕至中度不規則，軟骨缺損深度小于全層厚度1/2；1級，軟骨分層結構消失，軟骨內伴有局限性低信號區；0級，關節軟骨呈現正常狀態，軟骨彌漫性均勻變薄，表面光滑。

1.3.2 膝關節滑膜病變程度 參照Walther滑膜病變分級對病變關節滑膜程度進行劃分，具體如下：1級，厚度小于2 mm且滑膜無增生；2級，厚度2～5 mm，滑膜輕度增生；3級，厚度5～9 mm同時滑膜中度增生；4級，厚度大于9 mm，滑膜高度增生。

1.3.3 血清炎癥因子水平 采集5 mL所有入組人員晨起空腹靜脈血，3000 r/min，離心10 min，取上清液，于-20 ℃冷凍保存。采用酶聯免疫吸附法檢測兩組血清的腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1（IL-1）、白細胞介素-6（IL-6）和白細胞介素-1β（IL-1β）表達水平，所有操作均嚴格按照試劑盒（深圳晶美生物公司）要求進行。

1.4 統計學分析

采用SPSS 軟件對數據進行分析，計量資料以均數±標準差表示，組內及組間比較采用t檢驗；計數資料以n(%)表示，組間比較采用卡方檢驗；相關性分析采用Pearson相關分析法。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 KOA患者膝關節MRI檢查結果

根據是否有滑膜炎將研究組分為I組（滑膜炎，n=71）和Ⅱ組（無滑膜炎，n=49），I組所有患者均存在軟骨病變，且66.20%為2級軟骨病變，而Ⅱ組患者有5例無軟骨病變，病變患者59.18%為1級。I組軟骨厚度低于Ⅱ組（P＜0.001，表2）。

表2 KOA患者膝關節MRI檢查結果對比Tab.2 Comparison of MRI results of knee joint in patients with KOA

2.2 病例分析

患者女，52歲，經右膝關節MRI平掃（矢狀、橫斷、冠狀-PDW；冠狀-T1W）結果顯示：右膝關節對位尚可，關節間隙稍狹窄，關節組成骨質邊緣增生，股骨髁、脛骨內側平臺及髕骨后緣軟骨變薄，部分欠連續，關節面下片狀骨髓水腫及小囊變，初步診斷右膝關節退行性改變，髕骨軟化。右膝內、外側半月板前、后角內小點狀高信號影未達關節面，考慮變性/損傷，1級。右膝前、后交叉韌帶及內、外側副韌帶形態、信號未見異常。右膝關節囊內少量積液，髕下脂肪墊水腫，關節前方軟組織稍腫脹（圖1～2）。

圖1 右膝內外側半月板MRI平掃Fig.1 MRI plain scan of medial and lateral meniscus of right knee.

2.3 血清炎性因子水平對比

血清中IL-1β、IL-6和TNF-α表達水平對照組＜Ⅱ組＜I組（P＜0.001），IL-10 表達水平Ⅱ組＜I組＜對照組（P＜0.001，表3）。

表3 三組血清炎性因子水平對比Tab.3 Comparison of serum inflammatory factors in three groups（pg/mL,Mean±SD）

2.4 KOA患者MRI軟骨分級與血清炎性細胞因子相關性

I組血清炎性細胞因子中IL-1β、IL-6 和TNF-α與MRI 軟骨分級呈正相關（r=0.387、0.289、0.426，P＜0.001），IL-10無相關性（P＞0.05）；Ⅱ組血清炎性細胞因子中僅IL-1β與MRI 軟骨分級呈正相關（r=0.509，P＜0.001），IL-6、IL-10和TNF-α均無相關性（P＞0.05，表4）。

表4 KOA患者MRI軟骨分級與血清炎性細胞因子相關性Tab.4 Correlation between MRI cartilage grading and serum inflammatory cytokines in patients with KOA

圖2 右膝前后韌帶MRI平掃Fig.2 MRI plain scan of anterior and posterior ligaments of the right knee.

2.5 KOA合并滑膜炎患者MRI軟骨厚度、滑膜厚度與血清炎性細胞因子相關性

KOA合并滑膜炎患者MRI滑膜厚度與血清炎性細胞因子中IL-1β、IL-6 和TNF-α呈正相關關系（r=0.497、0.425、0.506，P＜0.05）；MRI軟骨厚度與血清炎性細胞因子中IL-1β和TNF-α呈負相關關系（r=-0.503、-0.313，P＜0.01，表5）。

表5 KOA合并滑膜炎患者MRI軟骨厚度、滑膜厚度與血清炎性細胞因子相關性Tab.5 Correlation between MRI cartilage thickness,synovial thickness and serum inflammatory cytokines in patients with KOA complicated with synovitis

3 討論

KOA是關節軟骨發生變性與磨損從而對膝關節造成損害，主要表現為關節疼痛、彈響、紅腫、積液等，不及時治療可導致關節畸形甚至殘疾，對患者生活質量產生嚴重影響［9-10］。早期準確診斷與治療可提高治療效果，減輕經濟壓力，改善患者生活質量［11］。因KOA是一種關節病變且早期癥狀不明顯，X線檢查對疾病早期準確性較低。既往研究均顯示，MRI對軟骨、關節囊等非骨性病變有較高的診斷效能，可作為臨床無創輔助診斷方法。KOA是一種炎性反應，血清炎性因子直接參與其發病過程，引發關節腫脹、疼痛等癥狀體征［12］。因此血清炎性因子水平對KOA意義重大，但現階段關于血清炎性因子與MRI相關性研究較少。本研究通過探討KOA患者MRI影像學特征及血清炎性因子表達間相關性，為臨床提供一定的參考。

本研究結果顯示，I組所有患者均存在軟骨病變，且66.20%為2級軟骨病變，而Ⅱ組患者有5例無軟骨病變，病變患者59.18%為1級，I組軟骨厚度低于Ⅱ組。表明59.17%的KOA患者出現滑膜炎，且滑膜炎患者均出現軟骨病變，軟骨厚度低于無滑膜炎患者，滑膜炎是導致關節軟骨病變的重要影響因素，且軟骨病變分級越高，其軟骨磨損越嚴重，這與既往研究［13］結果相類似。

3組血清學指標對比結果顯示，血清中IL-1β、IL-6和TNF-α表達水平均為對照組＜Ⅱ組＜I組，IL-10表達水平為Ⅱ組＜I組＜對照組，這與既往研究結果相一致［14］，表明上述炎性因子確實參與KOA疾病的發生、發展過程。IL-6是多效性細胞因子，對多種細胞的生長與分化均有調節作用，同時還可調節免疫應答和急性期反應，IL-6在多種疾病時有明顯改變，其表達失調可引起許多疾病，當機體感染后，細菌含量升高，會刺激IL-6升高［15-16］。IL-10是一種炎性抑制因子，通過T輔助細胞降低宿主反應，抑制促炎因子IL-6的過度表達，降低IL-6對病原微生物的清除能力［17］。IL-1β與TNF-α可促進膝關節軟骨基質降解和軟骨破壞，IL-1與TNF-α互為拮抗作用，此二者水平升高表明患者炎癥狀態較嚴重［18］。本研究結果中滑膜炎患者IL-1β、IL-6和TNF-α表達水平高于無滑膜炎患者且高于健康人員與上述相符合。既往有研究顯示晚期OA滑膜炎MRI厚度分級與膝關節功能、KOA疼痛分級與影像學相關性分析［19-21］，而對于KOA患者血清炎性因子與MRI軟骨分級、滑膜厚度的相關性未見報道。本研究進一步分析KOA患者MRI軟骨分級、軟骨厚度及滑膜厚度與血清炎性因子水平的相關性，結果顯示：I組血清炎性細胞因子中IL-1β、IL-6和TNF-α與MRI軟骨分級呈正相關；Ⅱ組血清炎性細胞因子中僅IL-1β與MRI軟骨分級呈正相關；KOA合并滑膜炎患者MRI滑膜厚度與血清炎性細胞因子中IL-1β、IL-6和TNF-α呈正相關；MRI軟骨厚度與血清炎性細胞因子中IL-1β和TNF-α呈負相關。這進一步證實了膝關節MRI表現、血清炎性因子水平可作為KOA發病的危險因素。

綜上所述，MRI可較好的鑒別KOA，血清炎性因子表達水平可見患者炎癥程度，且膝關節MRI表現與血清炎性因子間具有一定的相關性，臨床診斷KOA應結合二者檢查結果。本研究存在一定的局限性，未對膝關節MRI表現、血清炎癥因子單獨或聯合檢測對KOA患者病情進展的評估進行分析，后續應予以深入研究。