趙雪梅 王利娜 王嘯 錢銀鋒

摘 要：目的 探討膝骨關(guān)節(jié)炎患者髕軟骨T2 mapping與臨床癥狀、關(guān)節(jié)軟骨缺損及骨髓病變間的關(guān)系。方法 回顧性選取2017年1月～7月本院32例符合1986年美國(guó)風(fēng)濕學(xué)會(huì)癥狀性膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者，行膝關(guān)節(jié)MRI檢查，包括T2WI、3D FSPGR和T2 mapping，評(píng)估髕軟骨缺損及骨髓病變分級(jí)，在T2 mapping圖像上勾畫(huà)ROI，測(cè)量髕軟骨T2值，以T2值中位數(shù)為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，作各項(xiàng)指標(biāo)的兩組間比較，Logistic回歸分析骨髓病變、軟骨缺損與T2值間的相關(guān)性，行方差分析觀察軟骨缺損及骨髓水腫與T2值間的關(guān)系。結(jié)果 軟骨缺損及骨髓病變?cè)趦山M間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，P值均<0.05。Logistic回歸分析發(fā)現(xiàn)軟骨缺損及骨髓病變與T2值是否高于中位數(shù)相關(guān)，P值分別為0.003及0.032；不同等級(jí)關(guān)節(jié)軟骨缺損及骨髓病變間T2值不同，且呈現(xiàn)增高趨勢(shì)，P值均<0.05。結(jié)論 不同等級(jí)的軟骨缺損及骨損傷具有不同的T2值，且隨著等級(jí)的增高，T2值亦呈現(xiàn)增高趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：膝關(guān)節(jié)；骨性關(guān)節(jié)炎；T2 mapping；軟骨缺損；骨髓病變

中圖分類號(hào)：R684；R445.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.08.018

文章編號(hào)：1006-1959（2018）08-0057-05

Relationship between T2 mapping of Patellar Cartilage and Clinical Symptoms of Osteoarthritis of Knee Joint and its Influencing Factors

ZHAO Xue-mei，WANG Li-na，WANG Xiao，QIAN Yin-feng

（Department of Radiology，F(xiàn)irst Affiliated Hospital of Anhui Medical University，Hefei 230000，Anhui，China）

Abstract：Objective To investigate the relationship between T2 mapping of patellar cartilage and clinical symptoms，articular cartilage defects and bone marrow lesions in patients with knee osteoarthritis.Methods From January to July 2017，32 patients with symptomatic osteoarthritis of knee joint，who were in accordance with the 1986 American Rheumatology Society，were examined with MRI，including T2WI，3DFSPGR and T2 mapping.The patellar cartilage defects and bone marrow lesions were evaluated.To evaluate the grade of patellar cartilage defect and bone marrow lesion，draw ROI on T2 mapping image，measure T2 value of patellar cartilage，and use median T2 value as the distinguishing criterion.The relationship between bone marrow lesion，cartilage defect and T2 value was compared between the two groups.The relationship between cartilage defect，bone marrow edema and T2 value was observed by ANOVA.Results There was significant difference in cartilage defect and bone marrow lesion between the two groups，P values were all<0.05.Logistic regression analysis showed that the correlation between cartilage defect and bone marrow lesion and T2 P values were 0.003 and 0.032 respectively.Different grades of articular cartilage defects and bone marrow lesions showed different T2 values and showed an increasing trend.P values were all<0.05，respectively.Conclusion Different grades of cartilage defects and bone injuries have different T2 values，and with the increase of grade，T2 values also show an increasing trend.

Key words：Knee joint；Osteoarthritis；T2 mapping；Cartilage defect；Bone marrow lesion

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎（knee osteoarthritis，KOA）作為一種與年齡增長(zhǎng)相關(guān)的疾病，是造成中老年人生活質(zhì)量下降的重要原因之一。以往其診斷骨關(guān)節(jié)炎主要依靠X線檢查及評(píng)估相關(guān)臨床癥狀，隨著MRI在臨床的廣泛應(yīng)用，由于其具備多方位及高軟組織分辨率等優(yōu)點(diǎn)，使得MRI在診斷膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎方面具備很大優(yōu)勢(shì)。骨性關(guān)節(jié)炎的特征是進(jìn)行性的軟骨退變[1]，傳統(tǒng)MRI僅能評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)學(xué)的改變，而T2 mapping作為一種無(wú)創(chuàng)定量序列，可反應(yīng)關(guān)節(jié)軟骨成分的改變。此外，已經(jīng)有研究表明關(guān)節(jié)疼痛與骨髓病變、滑膜炎、半月板損傷等相關(guān)[2]，但卻很少有研究關(guān)節(jié)軟骨T2值的改變與臨床癥狀、關(guān)節(jié)軟骨缺損、骨髓病變間的關(guān)系。本文旨在探討上述各個(gè)指標(biāo)的關(guān)系及變化趨勢(shì)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性選取2017年1月～7月安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院48例符合1986年美國(guó)風(fēng)濕學(xué)會(huì)（american college of rheumatology，ACR）癥狀性膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并其他類型關(guān)節(jié)炎或其他關(guān)節(jié)疾病，如：類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、銀屑病關(guān)節(jié)炎、急性外傷、化膿性關(guān)節(jié)炎、結(jié)核關(guān)節(jié)炎等；②MRI 禁忌者，如裝有心臟起搏器、幽閉恐懼癥等；③MRI圖像不清晰，對(duì)評(píng)分干擾者；④數(shù)據(jù)不完整者。最終納入32例患者。所有入選者簽署知情同意書(shū)，并完成骨性關(guān)節(jié)炎臨床研究一般問(wèn)卷調(diào)查。

1.2基本信息

1.2.1一般資料 32例患者中，包括女性25例，年齡39～75歲，平均年齡（57.48±9.05）歲；男性7例，年齡44～78歲，平均年齡（61.14±9.56）歲。右膝20個(gè)，左膝12個(gè)。

1.2.2人體計(jì)量學(xué) 患者去除鞋襪、帽子及厚重衣物后測(cè)量體重及身高，體重精確到0.1 kg，身高精確到0.1 cm，計(jì)算體質(zhì)指數(shù)（BMI）。根據(jù)中國(guó)成人BMI分組[3]，低于18.5 kg/m2為過(guò)輕，18.5～23.9 kg/m2為正常，24～27.9 kg/m2為過(guò)重，大于28 kg/m2為肥胖。本研究分別定義為0～3級(jí)。

1.2.3自我評(píng)定 采用加拿大西安大略和麥克瑪斯特大學(xué)OA 指數(shù)（Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index，WOMAC）量表進(jìn)行自我評(píng)定，共包括5項(xiàng)疼痛、2項(xiàng)僵硬感及17項(xiàng)關(guān)節(jié)功能，評(píng)分均采用視覺(jué)模擬評(píng)分（VAS）法，其中疼痛程度分為輕中重度，即0～4分為輕度疼痛，5～6分為中度疼痛，7～10分為重度疼痛[4]。據(jù)此本研究中，低于20分為輕度疼痛，21～30分為中度疼痛，大于30分為重度疼痛；低于8分為輕度僵硬，9～14分為中度僵硬，大于15分為重度僵硬；低于68分為輕度關(guān)節(jié)功能障礙，69～102分為中度關(guān)節(jié)功能障礙，大于103分為重度關(guān)節(jié)功能僵硬。

1.3 MRI檢查 使用GE公司750W 3.0T磁共振掃描裝置，膝關(guān)節(jié)盡量處于伸直狀態(tài)。矢狀位脂肪抑制T2WI：TR 6454 ms，TE 39 ms，層厚2 mm，F(xiàn)OV 320×224 mm，掃描3 min 59 s。三維壓脂擾相梯度回波（3D-FSPGR）：TR13.9 ms，TE 3.8 ms，層厚1.6 mm，F(xiàn)OV 320 mm×256 mm，掃描時(shí)間4 min 16 s。T2 mapping：采用橫斷面掃描，8回波自旋回波掃描，TR850 ms，TE分別為8.3 ms、16.7 ms、25.0 ms、33.4 ms、41.7 ms、50.1 ms、58.4 ms及66.8 ms，層厚4 mm，層間隔2 mm，F(xiàn)OV256 mm×256 mm，掃描時(shí)間3 min 40 s。

1.4影像評(píng)分方法 用矢狀位脂肪抑制T2WI及3D-FSPGR兩種序列參照ICRS[5]評(píng)分方法進(jìn)行評(píng)分：0級(jí)：軟骨信號(hào)正常，沒(méi)有明顯缺損；1級(jí)：軟骨表面光滑完整，但軟骨下骨伴有高信號(hào)；2級(jí)：軟骨缺損未及全層厚度的50%；3級(jí)：軟骨缺損超過(guò)全層厚度的50%；4級(jí)：軟骨全層缺損，軟骨下骨質(zhì)暴露。在T2WI序列將按照WORMS髕骨病變分為3級(jí)[6]，0級(jí)：無(wú)骨髓病變；1級(jí)：受累面積<25%；2級(jí)：受累面積25%～50%；3級(jí)：受累面積>50%。由兩名骨關(guān)節(jié)系統(tǒng)工作經(jīng)驗(yàn)>5年醫(yī)師分別對(duì)髕軟骨損傷及髕骨骨髓病變進(jìn)行評(píng)分，當(dāng)評(píng)分不一致時(shí)，討論取得一致。在圖像后處理工作站（GE ADW4.6）經(jīng)Functool軟件進(jìn)行圖像后處理，獲取軸位T2 mapping偽彩圖，繼而勾畫(huà)感興趣區(qū)（ROI），避開(kāi)軟骨下骨、關(guān)節(jié)腔積液及周圍軟組織，其中每個(gè)ROI面積<10 mm2，在選定層面測(cè)量3次T2值求取平均值，即為該層面軟骨T2值。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，按照定量資料（x±s）間比較采用t檢驗(yàn)，定性資料（n，%）間比較采用？字2、秩和檢驗(yàn)及方差分析。采用Logistic回歸用于分析影響T2值的因素。認(rèn)為P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

男性患者與女性患者的平均BMI分別為（26.51±1.87）kg/m2及（24.19±2.96）kg/m2。T2值符合正態(tài)分布，中位數(shù)為56.30 ms；按照T2值的中位數(shù)將其分為兩組，并進(jìn)行各個(gè)指標(biāo)間的相互比較，見(jiàn)表1。

T2值低于中位數(shù)組與高于中位數(shù)組間軟骨缺損及骨髓損傷有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P值均<0.05。再進(jìn)一步以T2值是否高于中位數(shù)為因變量，以軟骨缺損及骨髓病變?yōu)樽宰兞?，行Logistic回歸分析，發(fā)現(xiàn)軟骨缺損及骨髓損傷與T2值是否高于中位數(shù)相關(guān)，見(jiàn)表2，P值分別為0.003及0.032。最后再利用方差分析，可見(jiàn)隨著關(guān)節(jié)軟骨缺損及骨髓病變等級(jí)的升高T2值逐漸升高，見(jiàn)表3，P值均<0.05?，F(xiàn)選取兩例患者影像報(bào)告并附圖如下，病例1，患者女，63歲。患者系上下樓梯時(shí)膝關(guān)節(jié)疼痛一年余入院。病例2，患者男，年齡66歲，患者系平路步行時(shí)膝關(guān)節(jié)疼痛五年余入院。兩例患者入院后均經(jīng)ACR評(píng)估符合入選標(biāo)準(zhǔn)，首先對(duì)患者進(jìn)行WOMAC評(píng)分，并行膝關(guān)節(jié)MRI檢查（包括矢狀位T2WI、3D FSPGR及T2 mapping）。其中圖1A～1C顯示患者3D SPGR軟骨評(píng)分為2分，橫斷面T2 mapping圖可見(jiàn)偽彩圖顏色呈現(xiàn)綠色，測(cè)量T2值為58.8 ms，矢狀位T2WI 髕骨見(jiàn)斑片狀高信號(hào)，BML評(píng)分為1分。圖2A～2C顯示患者3D FSPGR軟骨評(píng)分為3分，橫斷面T2 mapping髕軟骨近中間處彩色變藍(lán)，測(cè)量T2值為62.47 ms，矢狀位T2WI 髕骨內(nèi)見(jiàn)斑片狀高信號(hào)，BML評(píng)分為1分。同時(shí)，圖1、圖2可見(jiàn)2例患者軟骨缺損評(píng)分分別為2分、3分，且隨著評(píng)分的增高，T2 mapping偽彩變綠、變藍(lán)，T2值增高。說(shuō)明隨著評(píng)分的增高，T2 mapping圖像偽彩變綠、變藍(lán)。

3 討論

關(guān)節(jié)軟骨是代謝旺盛的組織，軟骨是由少量細(xì)胞及含水胞外基質(zhì)組成，其中胞外基質(zhì)內(nèi)含有65%～80%的水，10%～20%的膠原纖維及蛋白粘多糖。這些成分對(duì)軟骨的機(jī)械性能具有重要的作用，可幫助抵抗壓縮負(fù)荷。骨關(guān)節(jié)炎的主要特征是關(guān)節(jié)軟骨的退變，而退變的關(guān)節(jié)軟骨主要特點(diǎn)是蛋白粘多糖丟失、水含量增加、Ⅱ型膠原纖維丟失及膠原纖維方向的改變[2，7]。

T2 mapping是通過(guò)多自旋回波經(jīng)由線性最小二乘曲線擬合計(jì)算獲得，經(jīng)后處理后可獲得偽彩圖，通過(guò)圖像色彩灰階的變化，可較為直觀的大致判斷軟骨成分的變化，進(jìn)一步勾畫(huà)ROI測(cè)量T2值，從而達(dá)到定量分析軟骨內(nèi)成分改變的目的。T2 mapping為探討軟骨退變的生物力學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)及生物化學(xué)變化機(jī)制提供了良好的影像學(xué)手段。許多研究表明T2弛豫時(shí)間與膠原纖維網(wǎng)的方向及完整性和水分的含量有關(guān)[8]。因軟骨的恢復(fù)力及彈力性能主要是由膠原纖維網(wǎng)維持，且其破壞過(guò)程是不可逆轉(zhuǎn)的，因此膠原纖維網(wǎng)的破壞對(duì)軟骨產(chǎn)生巨大的有害作用[10]。Soellner[9]等研究認(rèn)為隨著關(guān)節(jié)軟骨缺損等級(jí)的增高，T2值也隨之升高，本研究結(jié)果也符合這一結(jié)論，因此證明T2 mapping可作為一種發(fā)現(xiàn)早期OA的方法。此外，關(guān)節(jié)軟骨缺損的評(píng)分存在一定的主觀性，T2值作為量化的指標(biāo)，可有效避免觀察者的人為誤差，T2 mapping有望為KOA患者關(guān)節(jié)軟骨缺損評(píng)分提供更客觀的輔助依據(jù)。

以前的研究表明關(guān)節(jié)疼痛與軟骨缺損有關(guān)系，但Baum等[2]研究認(rèn)為軟骨本身并不含有神經(jīng)纖維，因此軟骨本身的損害并不能直接導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)疼痛，可能與軟骨下骨損害及滑膜炎有關(guān)，但其研究亦表明放射學(xué)KL分級(jí)為0時(shí)，利用WOMAC評(píng)分發(fā)現(xiàn)有KOA危險(xiǎn)因素時(shí)，軟骨損傷及T2值的改變與膝關(guān)節(jié)疼痛有關(guān)。本研究中，WOMAC評(píng)分后差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義可能是由于髕骨并非承重骨，因此盡管髕軟骨有損傷，但可能并不是造成相應(yīng)臨床癥狀的因素。

方舒等[10]研究表明，骨髓水腫的面積與被覆軟骨T2值相關(guān)，且骨髓水腫范圍越大，軟骨損傷越嚴(yán)重。目前尚無(wú)研究證明T2值與不同BML分級(jí)間的關(guān)系，本研究發(fā)現(xiàn)不同BML分級(jí)，其T2值差異不同，且大體上呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。這表明當(dāng)T2值增高時(shí)，提示可能有骨髓損傷的發(fā)生，因此在臨床中不僅要關(guān)注軟骨損傷，也需關(guān)注骨髓損傷。

Joseph等[11]研究表明OA患者中性別、年紀(jì)與T2值相關(guān)性較低。本研究發(fā)現(xiàn)，高T2值組的年齡大于低T2值組，但兩組間差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能因?yàn)楸狙芯恐谢颊吣挲g均偏大所致。流行病學(xué)表明男性在20～50歲較女性有更高的發(fā)病率，而在約50歲之后，女性發(fā)病率明顯增高。同時(shí)本研究中男性與女性患者T2值差異亦無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這與上述研究的結(jié)果相似。

常規(guī)形態(tài)學(xué)MRI因靈敏度較低在診斷早期軟骨退變中價(jià)值受限[12]。T2 mapping作為一種定量分析方法，在診斷早期KOA時(shí)敏感性較高，且關(guān)節(jié)軟骨退變的過(guò)程是不可逆轉(zhuǎn)的，因此T2 mapping可提供非侵入性診斷KOA的方式，為臨床早期干預(yù)（如控制體重）提供基礎(chǔ)，從而達(dá)到延緩關(guān)節(jié)退變的進(jìn)程的目的。Kijowski[5]等研究聯(lián)合常規(guī)MRI與T2 mapping，證明了T2 mapping在臨床的可行性，但僅應(yīng)用T2mapping依據(jù)T2值是否升高在診斷中是不全面的，因?yàn)門2mapping雖然具有較高的敏感度，但存在一定的假陰性。

總之，本研究表明，關(guān)節(jié)軟骨缺損等級(jí)越高，T2值越高，T2 mapping可為KOA的早期診斷與監(jiān)測(cè)提供更客觀的指標(biāo)；骨髓病變的等級(jí)越高，T2值亦增高，提示當(dāng)有骨髓損傷時(shí)，即使形態(tài)學(xué)MRI關(guān)節(jié)軟骨未見(jiàn)明顯異常，但仍需進(jìn)一步行T2 mapping檢查，觀察軟骨內(nèi)成分的變化。

參考文獻(xiàn)：

[1]Wei W，Lambach B，Jia G，et al.A Phase I clinical trial of the knee to assess the correlation of gagCEST MRI，delayed gadolinium-enhanced MRI of cartilage and T2 mapping[J].Eur J Radiol，2017（90）：220-224.

[2]Baum T，Joseph GB，Arulanandan A，et al.Association of magnetic resonance imaging-based knee cartilage T2 measurements and focal knee lesions with knee pain：date from the Osteoarthritis Initiative[J].Arthritis Res（Hoboken），2012，64（2）：248-255.

[3]周北凡.我國(guó)成人體重指數(shù)和腰圍對(duì)相關(guān)疾病危險(xiǎn)因素異常的預(yù)測(cè)價(jià)值：適宜體重指數(shù)和腰圍切點(diǎn)的研究[J].中華流行病學(xué)雜志，2002，23（1）：5-10.

[4]Kapstad H，Hanestad BR，Langeland N，et al.Cutpoints for mild， moderate and severe pain in patients with osteoarthritis of the hip or knee ready for joint replacement surgery[J].BMC Musculoskelet Disord，2008（9）：55.

[5]Kijowski R，Blankenbaker DG，Munoz Del Rio A，et al.Evaluation of the articular cartilage of the knee joint： value of adding a T2 mapping sequence to a routine MR imaging protocol[J].Radiology，2013，267（2）：503-513.

[6]Peterfy CG，Guermazi A，Zaim S，et al.Whole-Organ Magnetic Resonance Imaging Score（WORMS）of the knee in osteoarthritis[J].Osteoarthritis Cartilage，2004，12（3）：177-190.

[7]Hada S，Kaneko H，Sadatsuki R，et al.The degeneration and destruction of femoral articular cartilage shows a greater degree of deterioration than that of the tibial and patellar articular cartilage in early stage knee osteoarthritis：a cross-sectional study[J].Osteoarthritis Cartilage，2014，22（10）：1583-1589.

[8]王平，黃剛，張文文，等.應(yīng)用磁共振T2-mapping成像評(píng)價(jià)非專業(yè)馬拉松運(yùn)動(dòng)員膝關(guān)節(jié)軟骨改變[J].中國(guó)臨床醫(yī)學(xué)影像雜志，2014，25（12）：877-881.

[11]Soellner ST，Goldmann A，Muelheims D，et al.Intraoperative validation of quantitative T2 mapping in patients with articular cartilage lesions of the knee[J].Osteoarthritis Cartilage，2017，25（11）：1841-1849.

[10]方舒，邢偉.T2弛豫時(shí)間圖在膝關(guān)節(jié)軟骨下骨髓水腫與軟骨損傷相關(guān)性研究中的應(yīng)用[J].中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志，2015，13（4）：367-369.

[11]Joseph GB，McCulloch CE，Nevitt MC，et al.A reference database of cartilage 3 T MRI T2 values in knees without diagnostic evidence of cartilage degeneration：data from the osteoarthritis initiative[J].Osteoarthritis Cartilage，2015，23（6）：897-905.

收稿日期：2018-2-2；修回日期：2018-2-26

編輯/錢洪飛