MRI结合血清、关节液中NO、MMP3水平在膝关节类风湿与骨性关节炎的诊断价值

1.广东省广州中医药大学第二临床 医学院骨科 (广东 广州 510410)

2.广东省中医院珠海医院骨三科 (广东 珠海 519015)

彭力阳1 陈荣彬2 李 勇2

膝关节类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种以炎性滑膜炎为主要特征的自身免疫性疾病，病理表现为间质炎性细胞浸润、血管翳形成、骨组织及软骨组织破坏等[1]。骨关节炎(osteoarthritis，OA)是因劳损、创伤、肥胖、关节畸形等多种因素所致的关节退行性病变，病理主要为骨质硬化、骨丢失、软骨纤绒样病变等[2]。RA和OA临床均有关节疼痛、肿胀、僵硬、活动受限等表现，尤其是单侧膝关节RA，与OA临床鉴别难度较大[3]。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)由于能显示滑膜炎、骨髓水肿、骨侵蚀等早期RA表现，已成为早期RA诊断的重要影像学手段之一[4]。一氧化氮(Nitric Oxide，NO)属于气体信号分子，其可通过内质网应激引起软骨细胞凋亡[5]。基质金属蛋白酶-3(matrix metalloproteinase-3，MMP-3)是细胞外基质降解的重要蛋白之一，其可通过将前胶原激活间接促进软骨降解[6]。血清及关节液中NO、MMP-3水平检测有助于RA和OA病变的监测。本研究通过分析RA和OA的MRI影像学特点及其与血清和关节液中NO、MMP-3水平联合鉴别诊断RA和OA的价值，旨在为RA和OA鉴别诊断的选择提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2017年10月～2018年10月本院收治的40例RA患者为研究对象(RA组)，其中男性13例，女性27例，年龄50～78岁，平均(66.28±5.47)岁，患膝左侧22例，右侧18例。选取同期本院收治的44例OA患者为研究对象(OA组)，其中男性16例，女性28例，年龄51～77岁，平均(65.84±5.13)岁，患膝左侧25例，右侧19例。两组性别、年龄、患侧情况无明显差异(P＞0.05)，具有可比性。

纳入标准：(1)RA组符合RA诊断标准[7]；(2)OA组符合OA诊断标准[8]；(3)均为单侧发病；(4)均经MRI检查确诊：(5)无心肝肾感染或严重功能异常。排除标准：(1)下肢偏瘫者；(2)具有膝关节外伤史或手术史者；(3)膝骨关节发育异常者；(4)具有免疫疾病史者。

1.2 MRI检查方法 受试者均进行MRI检查，取仰卧位扫描，膝关节自然伸直，扫描序列及参数：矢状位三维快速梯度回波序列(3-Dimensional FastField Echo，3D-FFE)T1WI (TR/TE为24：11，FOV为120mm，层厚5mm)，冠状位脂肪抑制快速自旋回波反转恢复序列(Short TI Inversion-Recovery，STIR)T2WI(TR/TE为164：32，FOV为160mm，层厚5mm)，横断位快速白旋回波序列(FastsDinecho，FSE)T2WI(TR/TE为4000：100，FOV为150mm，层厚5mm)。由两名资深影像科专家采用双盲法对MRI影像学图片进行分析并诊断，当意见不一致时，共同探讨得出最终结果。

1.3 血清和关节液NO、MMP-3水平检测 采集受试者清晨空腹静脉血2～3mL，3000rpm离心15 min，收集上清，分装于1.5mL EP管中，-20℃保存待检测。膝关节处皮肤消毒后，采用9号针头穿刺关节腔，抽取受试者膝关节液2mL，注意抽取前膝关节进行屈伸活动，使关节液混合均匀，抽取时确保无血液混入。随后采用小牛血清白蛋白磷酸盐缓冲液(浓度5%，pH7.4)稀释关节液(1：1稀释)，并分装于1.5mL EP管中，-20℃保存待检测。血清及关节液MMP-3水平采用酶联免疫吸附法检测，试剂盒购自上海盈公生物技术有限公司，仪器为BioTek ELx800型全自动酶标仪(美国BioTek)。血清及关节液NO采用硝酸还原法检测，试剂盒购自南京聚力生物医学工程研究所。析各指标诊断效能。

1.4 数据分析 应用SPSS 22.0软件进行统计分析。正态分布的计量资料以()表示，组间比较采用独立样本t检验，计数资料采用χ2检验，P值＜0.05具有统计学意义。采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC)分

2 结 果

2.1 两组MRI影像特点分析 RA组内侧胫骨关节骨髓水肿22例(55.00%)，囊性坏死16例(40.00%)，外侧胫骨关节骨髓水肿25例(62.50%)，囊性坏死8例(20.00%)，OA组内侧胫骨关节骨髓水肿15例(34.09%)，无囊性坏死，无外侧胫骨关节病变。RA组内侧胫骨关节骨髓水肿率与OA组无明显差异(P＞0.05)，RA组内侧胫骨关节囊性坏死率高于OA组，差异有统计学意义(P＜0.05)，RA组外侧胫骨骨关节骨髓水肿、囊性坏死率均高于OA组，差异有统计学意义(P＜0.05)。

RA组内侧II～III级半月板损伤38例(95.00%)，外侧II～III级半月板损伤40例(100.00%)，OA组内侧II～III级半月板损伤13例(29.55%)，外侧II～III级半月板损伤4例(9.09%)。RA组内侧、外侧II～III级半月板损伤率均高于OA组，差异有统计学意义(P＜0.05)。

两组均有关节积液，差异无统计学意义(P＞0.05)，RA组滑膜增生38例(95.00%)，OA组滑膜增生10例(22.73%)，RA组滑膜增生率高于OA组，差异有统计学意义(P＜0.05)。两组典型图像见图1-4。

表1 两组血清和关节液NO、MMP-3水平比较

表1 两组血清和关节液NO、MMP-3水平比较

注：与OA组比较，*P＜0.05

组别 例数 血清 关节液 NO(μmol/L) MMP-3(ng/mL) NO(μmol/L) MMP-3(ng/mL)RA组 40 90.32±18.36* 528.46±46.73* 195.23±34.16* 162035.53±13823.66*OA组 44 47.68±10.45 124.74±30.58 81.64±14.37 34582.03±4425.79

表2 MRI、血清和关节液中NO、MMP3单独及联合诊断效能

图1-4 MRI检查RA和OA影像学图片。图1-2 RA患者膝关节胫骨外侧关节软骨变薄，存在骨髓病变及骨质侵蚀，双侧半月板萎缩，滑膜增厚；图3-4 OA患者胫骨内侧关节软骨变薄，边缘有骨赘形成，内侧半月板撕裂，软骨下骨信号增高。图5 ROC曲线分析各指标单独或与MRI联合诊断效能。

2.2 两组血清和关节液NO、MMP-3水平比较 RA组血清和关节液NO、MMP-3水平均明显高于OA组(P＜0.05)，见表1。

2.3 各诊断指标单独或联合诊断效能 经ROC曲线分析， MRI联合血清和关节液中NO、MMP3诊断AUC高于各单项检查指标，诊断价值最高，见表2。

3 讨 论

膝关节是人体重要关节之一，但外力作用、骨密度下降、长期劳损等多种因素会引起膝关节出现慢性病变，其中以RA和OA发生率最高。两者临床症状相似，对于首发RA和OA，鉴别难度较大。MRI可清晰显示滑膜、关节软骨、骨髓等结构，利于尽早发现滑膜增生、关节软骨破坏、关节腔积液、骨髓水肿等征象，能显示X线及CT检查未能发现的病理变化，更加准确评估RA膝关节损伤情况，相对于X线及CT检查，具有优越性[9]。

本研究采用MRI对所有RA和OA患者进行扫描检查，结果发现，两组患者内侧胫骨关节均出现骨髓水肿，RA组患者外侧胫骨关节出现骨髓水肿、囊性坏死的几率较高，而OA组无一例患者出现外侧胫骨关节病变，以上说明RA患者病变范围较广，而OA病变部位具有局限性，周围组织不会受累。RA组内侧、外侧II～III级半月板损伤率均显著高于OA组，原因可能在于RA半月板受损是由自身免疫反应引起，常呈一致性破坏[10]。RA组滑膜增生发生率显著高于OA组，且RA患者滑膜增生具有广泛性，OA增生仅为局部性，可以此鉴别两种疾病。

RA和OA等骨关节疾病均与软骨细胞功能异常有关。软骨细胞可分泌MMP-3，MMP-3属于MMP家族，MMP家族蛋白是一组含锌离子的蛋白水解酶，具有溶解细胞外基质作用。MMP-3可将关节软骨与骨组织中蛋白多糖、胶原及及其他细胞外基质大分子降解，促进血管翳侵袭软骨[11-12]。有研究显示，RA患者血清MMP-3水平明显高于健康者，且其水平随骨关节损伤加重而升高，用于评估RA骨损伤程度优于其他传统指标[13]。NO主要合成部位为关节内软骨组织，其次为滑膜组织，在软骨缺血、pH值降低、滑液内低氧分压、创伤、细胞因子等多种病理因素刺激下，软骨细胞会合成一氧化氮合酶，从而产生大量NO发挥其生物作用。生理状态下，一定浓度的NO可参与机体正常免疫反应，拮抗氧化损害反应。但过量产生的NO会使血管通透性升高，利于致痛物质和炎症介质到达作用部位，在RA中，NO水平升高可诱导炎症因子产生，最终引起滑膜细胞增生，对软骨造成不可逆破坏[14]。本研究对RA和OA患者血清及关节液中NO、MMP-3水平进行了检测，结果发现，RA组血清及关节液中NO、MMP-3水平均显著高于OA组，而关节液中NO、MMP-3水平均显著高于血清中NO、MMP-3水平。以上结果提示RA患者具有较高NO、MMP-3水平，这可能与RA病变范围较广、病变程度较严重有关。而关节液中NO、MMP-3水平较高，大多软骨已变薄并被破坏，说明NO和MMP-3主要由增生的滑膜组织产生，而后经淋巴循环进入血液。

MRI鉴别诊断RA和OA敏感性较高，特异性较低，当与血清和关节液NO、MMP-3联合诊断时，可明显减少误诊，弥补MRI诊断特异性较低的缺陷，提高诊断准确性。以OA为参照，经ROC曲线分析显示，MRI联合血清和关节液NO、MMP-3水平诊断RA的AUC为0.880，高于其他单独诊断指标，提示联合诊断价值最高。

综上所述，RA和OA的MRI影像学图像具有一定差异，有利于鉴别诊断两种疾病，但仍然存在误诊情况。血清和关节液NO、MMP-3指标与MRI联合诊断，可提高诊断准确性，具有较高诊断价值，且采样检测方便，值得临床推广。