膝关节软骨早期退变的MRI表现及临床应用研究

膝关节软骨早期退变的MRI表现和临床应用研究前言本研究为山西省自然科学基金之系列课题导致关节软骨病损的最常见疾病为骨性关节炎(Osteoarthritis,简称OA)。骨性关节炎的发病率50岁以上人群为50﹪，65岁以上人群女性高达90﹪，男性高达80﹪，随着我国人口的日趋老龄化，它已成为我国社会的沉重负担。近年来随分子生物学的进步提出了许多发展潜力广阔的新的治疗方法，它们可以改变疾病的自然进程，早期应用可减缓、稳定以至逆转骨性关节炎的软骨降解过程。因此，关节软骨病变的早期诊断有重要意义。MRI具有无辐射、无创伤、高分辨及多参数、多平面成像优点，为目前公认的评价关节软骨病变的最佳手段目的探索骨性关节炎时关节软骨早期退变的MRI诊断及临床应用价值材料与方法研究对象搜集符合1995年美国风湿病协会诊断标准的OA患者68例，年龄38—74岁，平均年龄54.2岁。其中40例共41个关节有关节镜对照，男24例，女16例，行关节镜术前均行MRI检查，并作对比分析；28例无关节镜对照，男15例，女13例。所有患者均行临床症状调查问卷积分和MRI检查，并作对比分析。选10例无膝关节症状的志愿者对照，年龄均大于18岁,均行临床症状调查问卷积分和MRI检查。临床检查包括1、临床症状调查问卷积分，即WOMAC积分调查表(TheWesternOntarioandMcmasterUniversityOsteoarthritisIndex)和膝关节日常活动调查表(KneeOutcomeSurveyActivitiesofDailyLivingScale)。2、关节镜检查，关节镜术由高年资主任医师实施，关节软骨退变的关节镜下分级采用Outerbridge分级法。MRI扫描检查所有患者均行0.2TARTOSCAN关节专用MR扫描仪检查，检查部位为膝关节，线圈为膝关节专用线圈。采用SE、GE、STIR及高分辨GE序列。正常对照组MRI检查方法同上。隐瞒病史后由两位经验丰富的影像学专家阅片，关节软骨退变的MRI分级采用Recht分级法。统计学方法所有数据用SPSS统计软件处理。患者的关节软骨退变MRI分级以关节镜分级为金标准作四格表计算其灵敏度、特异度和约登指数（YoudenIndex）；关节软骨退变的MRI分级与临床症状调查问卷积分比较用t检验，方差不齐用秩和检验；关节软骨退变的MRI分级与关节积液、软骨下小囊肿、软骨下骨质硬化的比较用Pearson`sX2检验比较。结果正常成人膝关节软骨MRI表现OA患者膝关节MRI表现关节软骨：软骨退变MRI表现基本上如Recht分级所描述，全部68例患者69个关节共414个关节软骨面，243个关节软骨面为0级，41个关节软骨面为I级，46个关节软骨面为Ⅱ级，40个关节软骨面为Ⅲ级，44个关节软骨面为Ⅳ级。仅5例患者T2WII级病变的信号改变为灶状高信号而非低信号。退变软骨往往呈多发性病损，也可见单发病损。关节积液：在本研究68例患者中，48例患者有关节积液，MR信号均匀，呈长T1、长T2信号。软骨下小囊肿：68例患者中，26例患者有软骨下小囊肿，为软骨缺失后关节液的进入及软骨下骨质及其周围纤维组织增生，MRI表现为圆形边界清楚的长T1、长T2信号影，周边可有低信号增生硬化环。软骨下骨硬化：68例患者中，40例患者有软骨下骨硬化，为软骨的变薄、缺失致使软骨下骨质增生硬化，MRI表现软骨下骨板增厚，其下方高信号骨髓被低信号增生硬化骨质代替。关节边缘骨赘形成：68例患者中，49例有骨赘形成。MRI表现为骨边缘不规则，呈低信号影。因骨赘的MRI表现与X线、CT相比欠敏感，故未与关节软骨退变的MRI分级作对比分析。68例患者中，有膝关节外伤史的患者有2例见软骨下骨硬化，1例见软骨下小囊肿，在这些病变上方，部分关节软骨有信号异常，但关节软骨表面光整。OA患者膝关节MRI表现关节软骨退变MRI分级与临床检查对照分析40例患者41个关节，共246个关节软骨面。关节镜与MRI的分级诊断结果如表，MRI诊断关节软骨病损的灵敏度为96.55％,特异度为88.05％,约登指数（YoudenIndex）为0.856，接近于1，说明诊断正确率高。MRI分级关节镜分级0ⅠⅡⅢⅣ合计0140172159Ⅰ17311Ⅱ222529Ⅲ16319Ⅳ22628合计14324272329246关节软骨退变MRI分级Ⅰ、Ⅱ级组与Ⅲ、Ⅳ组的临床症状调查问卷积分用秩和检验，与WOMAC比较P=0.045，与膝关节日常活动调查表比较P=0.000，P值都小于0.05，有统计学差异。关节软骨退变MRI分级Ⅰ、Ⅱ级组与Ⅲ、Ⅳ级组关节积液、软骨下小囊肿、软骨下骨硬化比较软骨病损分组有关节积液无关节积液合计Ⅲ、Ⅳ级43851Ⅰ、Ⅱ级51217合计482068P=0.000，小于0.01软骨病损分组有软骨下骨硬化无软骨下骨硬化合计Ⅲ、Ⅳ级38846Ⅰ、Ⅱ级22022合计402868P=0.000,小于0.01软骨病损分组有软骨下小囊肿无软骨下小囊肿合计Ⅲ、Ⅳ级23932Ⅰ、Ⅱ级33336合计264268P=0.000,小于0.01讨论正常关节软骨的结构、组成与功能关节软骨主要有大量细胞外基质与散在分布其中的高度特异性细胞——软骨细胞组成。关节软骨的形成与维持依赖于软骨细胞。关节软骨表面至软骨下层，关节软骨的结构组成依深度而变化，包括细胞的形状与大小，胶原纤维的粗细与走向，蛋白多糖的浓度及水含量的多少。关节软骨可被分为4层：（1）浅表层（superficalzone）（2）中间或过渡层（transitionalzone）（3）深层或放射带（radialzone）（4）钙化软骨层（calcifiedcartilagezone）关节软骨是组成活动关节面的有弹性的负重组织，可减轻关节反复滑动中关节面的磨擦，具有润滑及耐磨损的特性，并且还吸收机械性震荡，传导重力至软骨下骨。骨性关节炎时关节软骨的生化及病理改变最早的改变是含水量的增加。随病情进展，局部出现软骨溃疡，蛋白聚糖含量减少，聚合不全加重，糖胺聚糖成分异常及硫酸软骨素链缩短。当蛋白聚糖减少到一定程度以后，软骨含水量降低至正常以下。进展期：软骨破坏侵蚀到骨松质时，由纤维软骨和透明软骨混合形成新的软骨，但缺乏正常软骨的生物学特点，故实际上仍未修复。原有的软骨和新生的软骨在降解的过程中，产生的颗粒和降解产物进入滑膜衬里，引起细胞吞噬反应，导致滑膜炎症和渗出。滑膜产生的炎性因子反过来又加速了软骨的破坏。如此反复循环，降解作用超过了细胞的修复能力，最后软骨消耗殆尽，骨质裸露，出现OA的晚期改变。病理特点：成年人关节软骨退变首先发生表浅层退变，肉眼上可见局灶软骨变软、表面粗糙，进一步出现微小的裂缝、碎裂、软骨变薄，晚期软骨剥脱，软骨下骨质暴露、增生、硬化伴囊肿形成。MRI对OA的临床应用分析MRI在OA临床诊断中的应用价值关节软骨退变MR成像的组织学基础是软骨基质内胶原纤维结构改变，蛋白多糖及含水量的改变。MRI根据软骨内信号异常、分层结构的改变和厚度的改变对软骨退变进行分级。MRI可检出关节镜难以发现的尚未发生大体形态改变的早期软骨病变，即MRI分级中的I级病变。MRI分级在OA病情评估中的价值关节软骨退变MRI分级Ⅰ、Ⅱ级组与Ⅲ、Ⅳ级组的临床症状调查问卷积分、关节积液、软骨下小囊肿、软骨下骨硬化的对照分析表明二组之间有统计学差异，由此认为Ⅰ、Ⅱ级是关节软骨退变的早期病变，Ⅲ、Ⅳ级为进展期。在临床症状不明显的早期予以软骨保护治疗，可以改变疾病的自然进程，减缓、稳定以至逆转软骨降解过程，达到早期治疗、阻止或延缓骨性关节炎进一步发展的目的。结论MRI可早期、准确评价关节软骨病变，与关节镜结合有极高的正确诊断价值。关节软骨退变的MRI分级有助于弥补早期OA关节镜诊断的不足，对OA患者早期及时的治疗有明显的临床意义和卫生经济学意义。