磁共振膝关节骨关节炎MOAKS评分在中国人群中的应用

吴 楠WU Nan

郅 新1ZHI Xin

赖云耀1LAI Yunyao

林剑浩2LIN Jianhao

洪 楠1HONG Nan

磁共振膝关节骨关节炎MOAKS评分在中国人群中的应用

吴 楠1WU Nan

郅 新1ZHI Xin

赖云耀1LAI Yunyao

林剑浩2LIN Jianhao

洪 楠1HONG Nan

作者单位

1.北京大学人民医院放射科 北京 100044

2.北京大学人民医院骨关节科 北京 100044

Department of Radiology，Peking University People's Hospital，Beijing 100044，China

Address Correspondence to： HONG Nan

E-mail： hongnan@pkuph.edu.cn

中国医学影像学杂志

2016年 第24卷 第4期：312-315，320

Chinese Journal of Medical Imaging

2016 Volume 24 （4）： 312-315，320

目的 验证半定量膝关节骨关节炎（KOA）MRI评分系统MOAKS在中国人中的观察者内及观察者间一致性，分析其与WOMAC OA指数的相关性，探讨MOAKS在中国人群中的应用。资料与方法 对55例KOA患者行膝关节MRI扫描，在膝关节各亚区内对关节软骨损伤、骨髓损伤、骨赘、滑膜炎、关节内渗出、半月板损伤、韧带损伤及其他关节周围异常征象进行MOAKS评分，对患者进行WOMAC OA指数评分，分析观察者内和观察者间对MOAKS评分的一致性，分析MOAKS评分与WOMAC OA指数的相关性，并与16例手术患者的损伤程度进行比较。结果 55例患者均检出不同程度的软骨损伤、骨髓水肿和（或）骨赘形成。观察者内与观察者间对软骨缺损、骨赘、半月板损伤、渗出、韧带损伤的MOAKS评分一致性好（Kappa＞0.75）；MOAKS总分与WOMAC中的疼痛、功能障碍评分及总分呈正相关（r=0.761、0.606、0.702，P＜0.01），骨髓损伤与疼痛的相关性最高（r=0.838，P＜0.01）；MOAKS评分高低与手术观察到的关节面损伤程度相符合。结论 MOAKS在中国人中应用可以综合评估KOA的特征，其评分高低可以反映临床症状、关节面损伤程度，可以作为骨关节炎疾病研究和评估的重要工具之一。

骨关节炎，膝；磁共振成像；MOAKS评分；WOMAC指数；中国

膝关节骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是中老年人常见疾病之一，以骨质增生和软骨磨损为主要特征。既往KOA的治疗仅限于改善症状，而近年来随着软骨修复学与分子生物学的发展和新药物的开发应用，疾病的进程可能会改变，因此临床要求准确、无创、全面地评价KOA的病变情况。设立适当合理的KOA评估系统，对于疾病进程的判断与治疗前后的评估尤为重要。KOA MOAKS（MRI osteoarthritis knee score）评分［1］是一种半定量KOA评估方法，在美国白种人中具有很高的可靠性并逐渐应于于临床，然而相关研究在中国鲜有报道。本文旨在验证MOAKS半定量评分系统在中国人群中的观察者内与观察者间的一致性，并分析MOAKS评分与WOMAC OA指数（The Western Ontario and McMaster Universities osteoarthritis index）的相关性。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2013年1月—2014年3月北京大学人民医院经临床诊断为KOA的患者，均符合2007年中华医学会骨科学分会制订的KOA诊断标准［2］。排除标准：既往有膝关节外伤史、手术史者；类风湿关节炎者；具有MRI检查禁忌证者。共纳入55例患者，左膝25例，右膝30例。所有患者检查前均行患膝关节负重正侧位X线平片检查，由1名骨科医师与1名放射科医师评估图片，Kellgren-Lawrence分级［3］：1级4例，2级30例，3级11例，4级10例。记录所有患者WOMAC OA骨关节炎指数评分。本研究经本院伦理委员会批准，患者均知情同意。

1.2 仪器与方法 采用GE 3.0T MRI扫描，膝关节线圈（八通道）。扫描参数：矢状位T1：TR 400 ms，TE 12 ms；视野（FOV）16 cm，矩阵320×256，层厚4.0 mm。矢状位T2 FSE：TR 2350 ms，TE 80 ms，FOV 16 cm，矩阵320×224，层厚4.0 mm。矢状位、冠状位及轴位PD抑脂：TR 2033 ms，TE 35 ms，FOV 16 cm，矩阵320×224，层厚4.0 mm。矢状位3D抑脂SPGR：TR 13.5 ms，TE 6.5 ms，FOV 14.0 cm，矩阵320×320，层厚1.0 mm，翻转角12°，带宽15.6，激励次数1。

1.3 图像分析 由2名经过训练的高年资放射科医师采用盲法分别分析图像，观察软骨、骨髓、骨赘、半月板、韧带、关节周，并进行MOAKS评分。4周后，其中1名医师再次对所有患者进行评分。

1.4 WOMAC OA指数评分与MOAKS评分标准 根据文献［4］对患者WOMAC OA指数进行评分，由1名高年资骨关节科医师完成。根据文献［1］进行MOAKS评分：膝关节分区见图1。①关节软骨：在除嵴下区以外的14个区域评估：第1部分为任意软骨缺损（部分或全层）区占该分区的百分比，第2部分为全层软骨缺损区占该分区的百分比，0分为无，1分为＜10%，2分为10%～75%，3分为＞75%。②骨髓损伤：在全部15个区域评估：第1部分为全部骨髓损伤面积（包括骨髓水肿及囊性变）占相应亚区域的百分比；第2部分为骨髓水肿面积占全部骨髓损伤面积的百分比，0分为无，1分为＜33%，2分为33%～66%，3分为＞66%；第3部分为骨髓损伤的数量。③骨赘：在髌骨上下内外缘、股骨内外侧髁前中后缘、胫骨平台内外缘12个位置评估，0分为无，1分为轻，2分为中，3分为重。④滑膜炎（Hoffa滑膜炎）：0分为正常，1分为轻度，2分为中度，3分为重度。⑤关节积液（渗出-滑膜炎）：0分为生理量，1分为少量，2分为中量，3分为大量。⑥半月板：第1部分为半月板位置，在4个区域（即内、外侧半月板向外、向前）内测量半月板最远端至胫骨边缘的距离，0分为＜2 mm，1分为2.0～2.9 mm，2分为3.0～4.9 mm，3分为≥5 mm；第2部分为半月板形态和信号异常，在内外侧半月板前角、体部及后角6个区域评估信号异常、垂直撕裂、水平及辐状撕裂、复合撕裂、根断裂、部分缺失、进展的部分缺失、完全缺失、半月板囊肿、半月板肥大的情况，1分为有，0分为无。⑦韧带/肌腱：前、后交叉韧带、髌骨肌腱：0分为正常、信号异常或部分撕裂，1分为完全撕裂。⑧其他关节周征象，包括鹅足滑囊炎、髂胫束异常信号、腘窝囊肿、髌下囊信号异常、髌前囊信号异常、腱鞘囊肿、游离体，1分为有，0分为无。

图1 膝关节分区：髌骨以髌骨嵴为界分为内（MP）、外（LP）侧区；股骨内（MF）外（LF）侧区以股骨凹外侧缘为分界，股骨前（Fa）中（Fc）后（Fp）区分界以矢状位上股骨软骨前后缘连线中点与胫骨平台前后缘的延长线相连接划分；嵴下区（S）为胫骨平台中部无关节软骨被覆的区域，其内外分别为内（MT）、外（LT）侧胫骨平台区；胫骨前（Ta）中（Tc）后（Tp）区的分界为矢状位上胫骨平台前后缘间距离3等分，下缘为关节面下2 cm

1.5 手术方法 55例病例中，9例行关节镜检查，7例行关节置换手术，并记录患者手术直视下关节面软骨及半月板的损伤情况与骨赘程度。

1.6 统计学方法 采用SPSS 20.0 软件，采用Kappa检验分析MOAKS评分的观察者内与观察者间的一致性，Kappa≥0.75为一致性好，0.75＞Kappa≥0.4为一致性一般，Kappa＜0.4为一致性差，采用Spearman相关系数分析MOAKS评分与WOMAC OA指数的相关性，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MRI表现 54例（98.2%）软骨损伤；50例（90.9%）骨髓损伤；54例（98.2%）骨赘形成，均以髌股关节区更多见，内侧胫股关节损伤多于外侧；26例（47.3%）半月板移位，内侧多于外侧；53例（96.4%）半月板信号异常；39例（70.9%）滑膜炎；37例（67.3%）关节渗出。

2.2 MOAKS评分观察者内及观察者间的一致性

MOAKS评分观察者内及观察者间的一致性见表1，多数项目的Kappa值＞0.75，部分Kappa值＞0.8一致性好。外侧胫股关节区域的骨髓水肿/损伤的观察者内及观察者间一致性、Hoffa滑膜炎观察者间一致性一般，Kappa值分别为0.551、0.591和0.564。

表1 MOAKS评分观察者内及观察者间的一致性（观察者内/观察者间Kappa值）

2.3 MOAKS评分与WOMAC OA指数的相关性MOAKS中软骨缺损、骨髓损伤、骨赘、半月板、Hoffa滑膜炎、渗出-滑膜炎评分及总分与WOMAC OA指数总分呈显著正相关（P＜0.01），其中骨髓损伤与疼痛的相关系数最高（r=0.838），MOAKS总分与疼痛（r=0.761）、功能障碍（r=0.606）及WOMAC总分（r=0.702）的相关系数均较高。见表2。

表2 MOAKS各评分项与WOMAC评分的相关性（r值）

2.4 手术结果 16例均有不同程度的软骨磨损、骨赘形成，14例半月板损伤，13例滑膜增厚。MOAKS中软骨损伤评分达3分的亚区域均在术中见到严重的软骨损伤、大面积磨损变薄，甚至可见软骨剥脱、骨质外露，评分为1分的亚区域软骨损伤较轻；骨赘评分为3分的区域可见明显的骨质增生，较大骨赘形成，评分为1分的区域骨质增生程度较轻。接受关节置换的患者损伤程度较关节镱检查的患者严重。

3 讨论

KOA是以关节软骨退变、骨质增生为特征的一种多因素、全关节的退行性病变［5-7］，临床表现为关节疼痛、僵硬及功能障碍。应用MRI诊断KOA在观察关节软骨、骨髓水肿、半月板及韧带等方面较传统的X线平片有很大的优越性［8］。设立KOA的MRI评分系统，可以综合评估全膝关节病变及病情程度，监测疾病进程及临床干预效果。

MOAKS评分系统是一种新的MR半定量评分系统［1］，较既往评分工具应用更方便。既往研究［1］结果显示MOAKS具有很高的可靠性、有效性、可重复性，MOAKS系统在国外已经开始应用于一些临床试验中［9-10］。虽然MOAKS在白种人中有很高的可靠性，但是不能将美国白种人的测量方法直接应用于中国人，膝关节骨骼形态的人种差异、BMI的差异导致膝关节承受不同的重力、不同人群生活习惯的差异导致膝关节不同的运动情况，均会影响OA的疾病进程，因此基于白种人设立的MOAKS评分对于中国人样本是否适用仍有待验证。本研究结果显示，中国人样本的多数MOAKS评分项的观察者内与观察者间一致性好，少数项目的观察者内与观察者间一致性一般，与既往研究［1］结果基本一致，提示该评分系统在中国人样本中的可靠性较高。

在既往关于MOAKS观察者一致性的文献［1］中，较大的样本量也仅有20例，Kellgren-Lawrence分级为2、3级，而本研究纳入55例患者，Kellgren-Lawrence分级为1～4级，病变程度分布范围广，既有早期关节损伤较轻的病例，又包含了重度OA病例，但仍以2、3级多见。

55例患者中有16例接受了关节镜检查或关节置换手术，术中可见患膝关节不同程度的软骨损伤及骨赘形成，损伤程度与评分高低相吻合，软骨损伤严重的区域较损伤轻微的区域评分更高，骨赘较大的区域较骨赘小的区域评分高，提示MOAKS评分系统在一定程度上能反映关节面损伤情况，评分越高，病情越严重。而接受手术治疗的患者MOAKS评分均高于未进行手术干预的患者，尤其是接受了关节置换的患者，其评分明显高于行关节镜检查的患者，提示若患者MOSKS评分较高，临床医师需进一步行临床干预，如果某一区域的评分明显高于其他区域，临床医师则需在术中重点关注该区域。

MOAKS的提出相当一部分是源自专家的阅片经验与共识，并无病理对照，因为轻中度的KOA以保守治疗为主，很难得到病理证实。虽然本研究多数病例也未得到手术及病理对照，但对MOAKS评分与WOMAC OA指数进行了相关性分析。WOMAC OA指数是一种大关节OA评分方法，其反映了OA的严重程度，评分越高，病情越严重。本研究MOAKS总分与WOMAC OA指数各项指标均呈正相关，提示MOAKS评分系统可以在一定程度上反映临床症状的轻重及OA严重程度，对临床医师有提示意义。值得一提的是，MOAKS中骨髓损伤的评分与WOMAC OA指数中的疼痛评分呈显著正相关（r=0.838），而骨髓损伤与关节疼痛症状相关［5］，提示MOAKS中骨髓损伤评分的高低反映了关节疼痛的严重程度，具有很大的优越性。

MOAKS的设立旨在提示临床，临床医师能从评分结果了解患者的主要损伤区域，所以本课题组对膝关节各亚区内的数据整合时，采取了与MOAKS最初验证者不同的方式。在评估关节软骨与骨髓损伤时，膝关节被分为14（15）个亚区，MOAKS的最初验证者将各亚区内的分数相加为股骨、胫骨及髌骨3个大区进行统计，这种整合方式虽然直观地反映了解剖部位的损伤情况，却不能反映运动功能的异常，可能会减少对临床医师的提示作用。不同于MOAKS的最初验证者，本研究将各亚区内的分数相加为髌股关节面、内侧胫股关节面及外侧胫股关节面3个大区进行统计分析，这种整合方法更贴近于膝关节的运动功能：髌骨关节面区反映了股骨与髌骨接触面的损伤情况，这一区域评分的增加提示患者可能存在髌股关节的运动异常或髌骨的形态、位置异常等；膝关节内外侧胫股关节面受力是不一致的，健康人内侧胫股关节面承受的压力高于外侧，KOA患者内侧胫股关节的损伤也往往高于外侧，通过分别计算这2个区域的评分可以让临床医师直观地了解患者内、外侧关节面的损伤程度，如果患者外侧胫股关节面的评分大于内侧，提示该患者可能存在异常的运动习惯（如膝关节外翻运动等）。

在研究过程中，本课题组对于软骨损伤的评分部分发现了一些不足。软骨损伤是KOA的重要病理改变之一，本研究选用的软骨成像序列为3D-FS-SPGR，对于检出软骨病变均有很高的敏感度与特异度，是观察关节软骨的优选序列［11］。研究结果显示关节软骨损伤部分的观察者内及观察者间一致性较好，多数Kappa＞0.7，但稍低于基于美国白种人的研究中的软骨评分Kappa值。目前关于比较两国人膝关节软骨容量的差异的研究鲜有报道，但有研究证实中国人膝关节尺寸整体上小于美国白种人膝关节尺寸［12］，提示中国人骨骼表面覆盖的关节软骨可能也少于美国白种人，因此加大了评估难度，而本研究中对于一些软骨容量较少的患膝，软骨的评分有时难以评定。另外，在软骨评分中，由于1分与2分之间的阈值10%是一个相对不太敏感的数值，不像1/2、1/3、1/4这些数值凭借经验可以很快做出直观判定，阅片医师有时会反复思索10%到底占多大的范围，从而延长了评分时间。MOAKS的提出者并未对于10%这一阈值的设定原因给出解释，可能由于在KOA病程中，即使较小的软骨损伤范围也会导致明显的临床症状与功能障碍，因此将1分与2分之间的阈值设立得较低。但这样的阈值在实际操作中不够便捷，可能会影响评分系统的使用性，说明这一阈值的设定有待进一步研究确定，比较基于不同阈值做出的评分的可靠性也是一项值得进一步尝试验证的课题。

总之，KOA半定量评分MOAKS系统在中国人样本中具有较高的观察者内及观察者间一致性，与WOMAC OA指数中的疼痛、功能障碍及总分的相关性均较好。然而，此评分系统仍需更多的数据和研究来验证其可靠性、可重复性和准确性，远期目标还要尝试将其应用于临床评估，应用于KOA的大规模临床研究和试验中。

［1］Hunter DJ，Guermazi A，Lo GH，et al. Evolution of semiquantitative whole joint assessment of knee OA： MOAKS （MRI Osteoarthritis Knee Score）. Osteoarthritis Cartilage，2011，19（8）： 990-1002.

［2］中华医学会骨科学分会（邱贵兴）. 骨关节炎诊治指南（2007年版）. 中华骨科杂志，2007，27（10）： 793.

［3］Kellgren JH，Lawrence JS. Radiological assessment of osteoarthrosis. Ann Rheum Dis，1957，16（4）： 494-502.

［4］Bellamy N，Buchanan WW，Goldsmith CH，et al. Validation study of WOMAC： a health status instrument for measuring clinically important patient relevant outcomes to antirheumatic drug therapy in patients with osteoarthritis of the hip or knee. J Rheumatol，1988，15（12）： 1833-1840.

［5］Felson DT，Chaisson CE，Hill CL，et al. The association of bone marrow lesions with pain in knee osteoarthritis. Ann Intern Med，2001，134（7）： 541-549.

［6］Summers MN，Haley WE，Reveille JD，et al. Radiographic assessment and psychologic variables as predictors of pain and functional impairment in osteoarthritis of the knee or hip. Arthritis Rheum，1988，31（2）： 204-209.

［7］Peterfy C. Imaging Techniques//Rheumatology 2E. Philadelphia： Mosby，1998：14.1-14.18.

［8］Hunter DJ，Zhang W，Conaghan PG，et al. Responsiveness and reliability of MRI in knee osteoarthritis： a meta-analysis of published evidence. Osteoarthritis Cartilage，2011，19（5）： 589-605.

［9］Hakky M，Jarraya M，Ratzlaff C，et al. Validity and responsiveness of a new measure of knee osteophytes for osteoarthritis studies： data from the osteoarthritis initiative. Osteoarthritis cartilage，2015，23（12）： 2199-2205.

［10］Katz JN，Chaisson CE，Cole BA，et al. The MeTeOR trial （meniscal tear in osteoarthritis research）： rationale and design features. Contemp Clin Trials，2012，33（6）： 1189-1196.

［11］林志春，翟磊，常爱华，等. 磁共振敏感序列与关节镜在膝关节软骨病变中的对比研究. 中国医学影像学杂志，2011，19（12）： 946-951.

［12］Yue B，Varadarajan KM，Ai S，et al. Differences of knee anthropometry between Chinese and white men and women. J Arthroplasty，2011，26（1）： 124-130.

（本文编辑 冯 婕）

Application of MRI Osteoarthritis Knee Score （MOAKS） in Chinese Population

Purpose To determine the intra- and inter-observer agreement of the semiquantitative knee osteoarthritis （KOA） assessment MRI osteoarthritis knee score （MOAKS）and the correlation between MOAKS and WOMAC in Chinese population.Materials and Methods Fifty-five knees diagnosed of osteoarthritis were scanned using MRI. Two trained readers evaluated the images independently to score the features of cartilage loss，bone marrow lesions，osteophytes，meniscal abnormality （in different regions），Hoffasynovitis，effusion-synovitis，meniscal abnormal，ligaments tears and other periarticular features. One of the readers re-read the images 4 weeks later. The WOMAC scores were also obtained. The scores were analyzed to calculate the intra- and inter-observer agreement for each feature. Relationship among the scores for different features and WOMAC scores for clinical symptoms were evaluated. Surgical findings were also correlated in 16 cases. Results All knees were found to have abnormal imaging features （cartilage loss，BML，or/ and osteophytes） in different degrees. The intra-observer and inter-observer agreement of most features were high with Kappa＞0.75. The MOAKS were correlated with the scores of pain and physical function of WOMAC and total scores of WOMAC （r=0.761，0.606 and 0.702，P＜0.01）. The BML was positively correlated with pain score （r=0.838，P＜0.01）. The MOAKS level and the extent of articular surface damages observed during surgery were consistent.Conclusion MOAKS is able to provide multi-feature evaluation of the KOA in Chinese population. It can reflect the clinical symptoms and the degree of articular surface damages. MOAKS may be a useful tool in the evaluation of KOA.

Osteoarthritis，knee； Magnetic resonance imaging； MOAKS score； WOMAC index； China

洪 楠

2015-10-23

2015-12-06

10.3969/j.issn.1005-5185.2016.04.018

R445.3；R684.3