应用MRI测量膝骨性关节炎滑膜厚度的方法及其临床意义

　　作者：叶恒,李皓桓,孟羿彬,柯陈荣,杨法宝　　作者单位：武汉大学人民医院骨关节外科，湖北 武汉

　　【摘要】目的：探讨核磁共振成像(MRI)对膝骨性关节炎患者合并滑膜炎的严重度评估的方法及临床意义。方法：23例膝骨性关节炎患者行MRI检查。应用MRI的T2加权像检查膝关节内滑液含量和用梯度回波(GRE)检查滑膜厚度，应用ROI体积测量方法测量滑膜厚度，包括内外侧间沟和内外侧髌上囊4个区域，每个区域分0～3级，总计最大12级。其中随机选择12例患者在60d后行MRI检查并对膝关节症状进行评估，膝关节症状的评估应用Western Ontario大学和McMaster大学骨关节炎指数(WOMAC OA index)和视觉模拟评分(VAS)，并用三维抑脂扰相梯度回波(SPGR)序列来测量软骨体积。结果：滑膜的厚度为(1.82±0.52)级，内侧室的测量等级是(1.77±0.58)级，外侧室为(1.88±0.67)级，髌上囊和隐窝的测量等级分别是(1.95±0.50)级、(1.70±0.68)级。滑膜炎的严重程度和软骨体积的缺失有相关性(P〈0.05)。 结论：通过MRI可以准确和有效地测量膝骨性关节滑膜炎的严重程度。

　　【关键词】 骨关节炎,滑膜炎,磁共振成像,评分系统

　　[ABSTRACT] Objective： To explore the measurement of synovial membrane thickness in knee osteoarthritis by MRI. Methods： A total of 23 cases with knee osteoarthritis were examined by MRI. T2-weighted was performed to examine the content of synovial fluid and gradient echo (GRE) was performed to examine synovial membrane. Synovial membrane thickness was measured by four regions of interest (ROI) method， including four regions： media and lateral intergroove， and media and interior suprapatellar bursa， with each graded from 0 to 3， and the maximum grade of 12. Twelve patients were randomly selected and evaluated on the 60th day by Western Ontario and McMaster Universities OA Index and visual analog scale. And cartilage volume was measured by spoiled gradient recalled (SPGR) sequence. Results： The grade of synovial membrane thickness was 1.82±0.52， of media compartment was 1.77±0.58， of lateral compartment was 1.88±0.67，of suprapatellar was 1.95±0.50 and of recessbursa was 1.70±0.68. The severity of synovitis was positively correlated with cartilage volume(P〈0.05). Conclusions： The severity of knee osteoarthritis can be accurately and effective determined by MRI.

　　[KEY WORDS] Knee osteoarthritis; Synovitis; MRI; Scoring system

　　骨关节炎(OA)是老年人中常见关节疾患，人们普遍认为多种因素导致关节软骨进行性退变[1]。膝OA滑膜炎症反应是关节软骨破损、崩溃的继发反应[2]，滑膜炎对软骨病变的发展有一定的作用。Ayral等[3]对膝关节OA患者行关节镜检查并进行追踪调查研究，结果显示：随着时间的推移，软骨病变进展的程度与滑膜炎的严重程度呈正相关。其后的一些学者进行的研究[4,5]也支持这一判断，滑膜炎的发生、发展参与OA软骨破坏的病理生理机制。有研究发现[6]滑膜厚度可以用关节镜、核磁共振增强成像(Magnetic Resonance Imaging， MRI)、组织活检等方法来进行测量。MRI可用于评估膝OA患者不同腔室滑膜炎的严重程度和测量关节软骨的体积损失。然而，作为常规使用的造影剂钆，对老年人有严重的副作用，而老年人又是病发OA的主要群体[7]。因此，需要研究一个无创伤、非侵入性、副作用小的评估手段，对OA患者滑膜炎的严重程度进行评估，考察二者之间的相关性。

　　然而，迄今仅有极少数人探讨上述问题[8,9]。本研究的目的在不使用造影增强剂钆的情况下运用MRI来测量膝关节OA患者膝关节内、外侧腔室滑膜的厚度，以及滑膜病变程度和软骨量丢失的关系。

　　1　材料与方法

　　收集我院2008年7月～2011年3月膝关节OA患者共23例，男性11例，女性12例，平均年龄(64.1±9.6)岁，平均体重(85.7±17.8)kg。所有入选患者均无其他风湿疾病、创伤性膝关节病变、代谢性疾病及MRI检查禁忌证。所有入选患者在治疗期间均继续给予NSAIDS药物维持治疗。

　　1.2　方法

　　对23例患者行MRI检查并测量其滑膜厚度和软骨体积，并对膝关节症状进行评估，将其作为基准。在第60天对其中12例患者再次行MRI检查并测量其滑膜厚度和软骨体积，评估膝关节症状。应用GE AW 4.1软件兴趣区(ROI)体积测量法测量滑膜厚度：包括膝关节腔内侧室滑膜(ROI 1和ROI 3)，膝关节腔外侧室滑膜(ROI 2和ROI 4)，如图1A、B。滑膜的厚度按下列的标准进行分级：0级：正常，或在MRI上无滑膜增厚(〈2 mm);1级：滑膜增厚2 mm，或滑膜厚度在2～4 mm;3级：滑膜厚度〉4 mm;4个腔室的分级总和达到12级，表明滑膜炎较严重且弥散。并用三维抑脂扰相梯度回波(SPGR)序列来测量关节软骨体积。应用Raynauld等人[10,11]研究的方法来计算软骨的损失量，用平均百分比表示。应用Western Ontario大学和McMaster大学骨关节炎指数(WOMAC OA index)，包括疼痛，僵硬，功能和总分，以及视觉模拟评分(VAS)来评估膝关节症状。

　　1.3　统计学处理

　　叶恒等.应用MRI测量膝骨性关节炎滑膜厚度的方法及其临床意义　采用SPSS17.0统计学软件处理数据，使用非参数符号检验对所有评分标准和60d后测量的数值之间的差异进行评估，使用相关性分析滑膜炎的严重程度和软骨体积、膝关节症状之间有无相关性，P〈0.05为差异有统计学意义。图1A　在MRI上应用ROI测量滑膜厚度。ROI1：内侧间沟，ROI2：外侧间沟图1B　ROI3：内侧髌上囊，ROI4：外侧髌上囊。

　　2　结果

　　2.1　23例膝骨关节炎患者基本测量数据

　　23例患者行MRI测量膝关节滑膜炎严重程度分级，软骨四负重区软骨流失体积，和患者膝关节症状评估，具体结果记录如下，见表1。表1　23例膝骨关节炎患者基本测量数据

　　2.2　23例膝关节炎患者滑膜评分与其他测量参数的相关性

　　将滑膜炎严重程度分级与软骨流失体积以及其他临床参数进行比较，来评估滑膜病理改变和膝关节其他的组织有无相关性。结果显示，严重的滑膜炎表现和软骨体积之间并无相关性，与膝关节症状也无相关性，见表2。表2　23例膝关节炎患者滑膜评分与其他测量参数的相关性

　　2.3　12例患者60d后MRI和其他测量参数的变化

　　[SM(][HT6SS]　海南医学院学报 Vol.17 No.7 Jul.2011[SM)]在第60天，随机选择的12例患者滑膜炎的严重程度分级有着明显的改善，而软骨体积的损失量在膝关节4个研究区域内明显下降。WOMAC和VAS调查问卷评分也有所改善。见表3。表3　12例患者60 d后MRI和其他测量参数的变化

　　2.4　12例膝关节炎患者60 d后滑膜评分与其他测量参数的相关性

　　表4所示，滑膜炎分级标准与患者软骨体积损失百分比(内侧，胫骨平台负重区，股骨髁负重区)均有明显的关联(P〈0.05)。滑膜炎严重程度分级与通过WOMAC调查问卷和VAS评估的膝关节OA患者临床症状变化之间无明显相关性。　表4　12例膝关节炎患者60d后滑膜评分与其他测量参数的相关性

　　3　讨论

　　国外文献曾有一些针对膝骨性关节炎滑膜严重程度的研究，但国内少有相关报道。本研究提供出了应用非侵入性磁共振成像技术可以准确地评估OA患者膝关节滑膜炎主要腔室的滑膜厚度。而且，我们还发现，分级系统可以非常敏感的估算随时间的变化滑膜炎的严重程度。本研究还有一个重要的发现是滑膜炎的严重程度分级可以预测软骨随着时间进展的损失量，这两者之间有一定的相关性。这一研究结果与Mazieres等[11]近来应用关节镜评估膝骨性关节炎结构变化的研究结果相一致。

　　本次研究还提供了一个无论是在膝关节内侧和外侧骨关节腔室里最佳的观察滑膜的MRI序列，大多数临床相关的膝关节结构变化都发生在此。本研究选择了4个ROI，内外侧膝关节滑膜腔室各两个测量指标，这些指标都具有代表性，并且可以随着时间的推移一直进行监测。本文测得滑膜炎等级的数据与相关文献报道使用造影增强剂钆测得的数据非常近似[2,6,9]。同时，发现滑膜评分系统不仅可以用来估算随着时间的变化滑膜炎的严重程度，而且，可以用来对一个治疗骨关节炎药物的效果评价。

　　随着时间的推移滑膜炎等级降低，WOMAC所显示的参数也有不同程度的降低，这说明两者之间存在着一定的相关性。滑膜炎分级标准与患者软骨体积损失百分比(内侧、胫骨平台负重区、股骨髁负重区)均有明显的关系。这些统计相关性，并不在于说明如何计算软骨损失量的绝对值，而是强调使用软骨损失比例在评估临床意义时的重要性，这个相关性可以用于反映滑膜的炎症反应，及对软骨损失量的预测。在今后的研究中，将采用更大的样本量予以证实。

　　总而言之，非侵入性磁共振成像技术可以准确地评估膝骨性关节炎患者滑膜炎的严重程度。同时，应用这个评分系统可以将滑膜炎的严重程度和关节软骨的损失量之间建立关联。

　　【参考文献】

　　1　Hill CL， Hunter DJ， Niu J， et al. Synovitis detected on magnetic resonance imaging and its relation to pain and cartilage loss in knee osteoarthritis[J]. Ann Rheum Dis,2007,66：1599-603.

　　2　Sellam J， Berenbaum F.The role of synovitis in pathophysiology and clinical symptoms of osteoarthritis[J].Nature Reviews Rheumatology,2010,6：625-635.

　　3　Ayral X， Pickering EH， Woodworth TG. Synovitis： a potential predictive factor of structural progression of medial tibiofemoral knee osteoarthritis-results of a 1 year longitudinal arthroscopic study in 422 patients[J]. Osteoarthritis Cartilage,2005,13：361-7.

　　4　Martel-Pelletier J， Lajeunesse D， Pelletier JP. Etiopathogenesis of osteoarthritis.In： Koopman WJ， Moreland LW， Eds. Arthritis & Allied Conditions.A Textbook of Rheumatology[M]. 15th ed. Baltimore： Lippincott，Williams & Wilkins,2005：2199-226.

　　5　Loeuille D， Chary-Valckenaere I， Champigneulle J，et al. Macroscopic and microscopic features of synovial membrane inflammation in the osteoarthritic knee： correlating magnetic resonance imaging findings with disease severity[J]. Arthritis Rheum,2005,52：3492-501.

　　6　盛文.美FDA发布含钆类造影剂的公共卫生忠告[N].中国医药报，2006-08-22(A05).

　　7　Baker K， Grainger A， Niu J. Relation of synovitis to knee pain using contrast-enhanced MRIs[J].Ann Rheum Dis,2010,69：1779-1783.

　　8　Rhodes LA， Grainger AJ， Keenan AM， et al. The validation of simple scoring methods for evaluating compartment-specific synovitis detected by MRI in knee osteoarthritis[J].Rheumatology,2005,44：1569-1573.

　　9　Raynauld JP， Martel-Pelletier J， et al. Quantitative magnetic resonance imaging evaluation of knee osteoarthritis progression over two years and correlation with clinical symptoms and radiologic changes[J]. Arthritis Rheum,2004,50：476-487.

　　10　Raynauld JP， Martel-Pelletier J， Berthiaume MJ， et al. Long term evaluation of disease progression through the quantitative magnetic resonance imaging of symptomatic knee osteoarthritis patients： correlation with clinical symptoms and radiographic changes[J]. Arthritis Res Ther,2006,8：R21.

　　11　Mazieres B， Garnero P， Gueguen A， et al. Molecular markers of cartilage breakdown and synovitis at baseline as predictors of structural progression of hip osteoarthritis[J]. Ann Rheum Dis,2006,65：354-359.