膝关节骨性关节炎MR分级可重复性研究

陈其春，王龙胜，管松，陈琦

膝关节骨性关节炎(osteoarthritis，OA)是一种以膝关节软骨退变和磨损、关节缘和软骨下骨骨质增生为特征的慢性关节炎疾病，是中老年人群最常见的慢性关节退行性疾病。大多数流行病学研究诊断骨性关节炎主要是依靠影像学资料。常规X线片是OA临床诊断中最基本和首选的方法，同时也被用于了解病变进展情况和疗效评估。目前大部分学者均采用OA的X线诊断标准(Kellgren-Lawrence classification，K/L分级)[1,2]，并得到普遍认可。但由于X线片为重叠影像，且主要显示关节骨结构改变，对于关节间隙未狭窄的早期OA，K/L分级有其局限性。与X线成像相比，MRI能够对软骨丟失、骨髓肿胀以及关节内结构紊乱等病理特征进行显像。目前，MRI已经成为除常规X线以外的重要辅助检查手段，能够更深人的了解OA患者病情。部分学者尝试应用MR分级评估关节OA严重度，但目前未有公认的MR分级标准，可靠性也有待研究，国内相关研究甚少。MR分级评估膝关节OA是否可以取代K/L分级，尚需进一步研究。本研究目的是探讨膝关节OA的MR分级的可行性及可重复性，期望为临床提供更可靠的OA分级方法。

材料与方法

1.一般资料

搜集2017年10月～2018年12月间就诊于我院，因膝关节疼痛完成X线及MR检查的住院患者68例，共89个膝关节，其中左膝52例，右膝37例，男23例，女43例，年龄范围32～91岁，中位年龄62岁。纳入标准：①膝关节正侧位X片及MR资料齐全；②患者有膝关节疼痛病史，临床怀疑原发性OA；③根据临床及影像资料排除类风湿关节炎、外伤等导致的继发性OA。

2.设备及扫描

X线摄影采用GE(Definium 8000)X线机，行标准膝关节正侧位摄影，电压70 kV，毫安250 mA，自动电离室控制曝光。

MR扫描采用西门子3.0T(MAGNETOM Verio)磁共振仪，膝关节专用线圈，采取仰卧位、脚先进模式行常规矢状面PDWI(TR 2400 ms,TE 17 ms)、压脂T2WI(TR 3600 ms,TE 52 ms)，冠状面T1WI(TR 700 ms，TE 16 ms)及压脂T2WI(TR 3600 ms，TE 52 ms)扫描，层厚3 mm，层间距3.3 mm，层数18层，视野160 mm×160 mm，矩阵384×384，采集次数1，翻转角140°。

3.图像评价方法

由2名具有5年以上肌骨影像诊断经验的放射医师分别采用盲法(无临床资料及影像报告)对图像进行评级。首先对膝关节X线图像进行分级，标准依据K/L分级法[1]，并将K/L分级作为金标准，意见不一致时进行讨论确定。K/L分级标准：0级，正常；1级，可疑或轻度唇样骨赘；2级，有明确的骨赘，可出现关节间隙狭窄；3级，中度多发骨赘形成和(或)关节间隙明显变窄，有些骨质硬化；4级，巨大骨赘，关节间隙显著变窄，骨质严重硬化，明显骨质磨损。

MR图像评估：将89个膝关节MR资料3次随机编为1～89，形成3份资料。2名医师独立在PACS系统(深圳蓝网)分别对其中2份资料进行MR评级。MR分级采用最新的Park分级法[3]分为5级：0级，无软骨损伤或者极少量骨赘(<5 mm)；1级，软骨损伤1级伴至少一项(骨赘>5 mm，骨髓水肿>10 mm，软骨下囊肿>10 mm)；2级，软骨损伤2级至少伴一项(骨赘>5 mm, 骨髓水肿>10 mm，软骨下囊肿>10 mm)；3级，软骨损伤3级至少伴一项(骨赘>5 mm，骨髓水肿>10 mm，软骨下囊肿>10 mm)；4级，软骨损伤3级伴半月板三度撕裂。其中软骨损伤参照Noyes分级[4]：0级，正常；1级，软骨内部信号改变，软骨肿胀；2级，软骨缺损<99%层厚；3级，全层软骨损伤伴或不伴软骨下骨水肿或溃疡。选取髌股关节、内外侧胫股关节各亚区软骨损伤最严重亚区作为该侧膝关节软骨损伤分级。如果软骨损伤相符但其他3项条件均不符，则分级降低一级。半月板损伤参照Stoller分级[5]：0级，半月板内无高信号；1级，圆点状高信号；2级，线状高信号未达半月板的关节面；3级，线状高信号延伸至半月板的关节面。将MR分级与K/L分级进行组间比较。10天后1号医师按照同样的方法对第3份资料进行MR分级，并比较组内一致性。

4.统计学分析

结 果

1.OA影像分级情况(图1～3)

两名医师对89个膝关节OA评级情况见表1。

表1 膝关节OA患者KL分级及MR分级情况 (个)

注：MR1、MR2分别为1号和2号医师MR评级；MR1#、MR2#：两名医师第二次MR评级

图1 女，54岁，左膝。a)矢状面T2WI示MR分级3级。髌软骨损伤3级(箭)，骨赘>5 mm，骨髓水肿>10mm，无半月板撕裂；b)K/L分级3级。髌股关节间隙明显狭窄，明显骨质增生，关节面硬化(箭)。 图2 女，70岁，右膝。a)冠状面T2WI示MR分级4级。股骨内髁软骨损伤3级(箭)，骨赘>5 mm，骨髓水肿>10 mm伴内侧半月板撕裂；b)K/L分级4级。巨大骨赘，内侧关节间隙显著变窄，骨质严重硬化(箭)。 图3 男，63岁，右膝。a)冠状面T2WI示MR分级3级。股骨内髁软骨损伤3级(箭)，骨髓水肿>10 mm)；b)K/L分级2级。有明确的骨赘，关节间隙轻度狭窄(箭)。

表2 两种方法评估膝OA组内及组间一致性数目及Kappa值及P值

注：MR1-K/L、MR2-K/L分别为1号、2号医师MR分级和K/L分级比较；MR1-MR2：两名医师MR分级组间比较；MR1-MR1#、MR2-MR2#：两名医师组内比较

2.一致性检验

两种影像学评分方法的一致性及两名医师MR分级的组间及组内一致性见表2。两名医师对膝关节OA的K/L分级与MR分级一致性Kappa值分别为0.812(一致性最强)、0.783(一致性高度)。两名医师MR分级组间一致性Kappa值为0.897(一致性最强)。组内一致性Kappa值分别为0.882、0.897(一致性最强)。MR分级与K/L分级差异显著性评价，P>0.05(P=0.081和0.117)，两种影像学分级方法间无显著性差异。

讨 论

骨性关节炎(OA)是一种临床上常见的慢性退行性骨关节病，膝关节与髋关节最常受累。病理表现为关节软骨变性、破坏、软骨下骨硬化，关节边缘和软骨下骨增生，骨赘形成，可以引起疼痛、关节活动障碍和致残。自1957年首次提出以X线片评估大关节OA的K/L分级标准以来，临床和科研关于OA分级方法，K/L分级一直沿用至今[2,3,7],得到普遍认同，这也是本研究将K/L分级作为金标准原因。但K/L分级有其局限性。Schiphof等[2]提出由于影像学工作者采用K/L分级法描述图像过程中会使用不同的词汇描述，导致形成多个不同版本的“K/L分级”，甚至对同一个患者会有不同的K/L分级。另外，K/L分级受设备条件、年龄及操作影响，不同文章的观察者间信度波动范围比较广(0.51～0.89)[8,9]。因K/L分级强调骨质增生程度，对于软骨退变存在关节间隙狭窄但无骨质增生的患者，无法给予OA诊断。且平片无法直接评估关节软骨、骨髓水肿及半月板损伤程度，忽略了膝关节OA的重要病理征象，存在“假阳性”[10]。

MRI软组织分辨率高，能够全面评估膝关节软骨、骨髓及半月板、关节腔积液、关节滑膜及游离体等情况，功能成像序列能够发现关节软骨形态发生改变前的分子结构成分的退变，为早期OA诊断提供可能[11,12]。目前，MRI已经成为除常规X线以外的重要辅助检查手段。Lee等[7]证实MR半定量评级髋关节OA方法(SHOMRI法)具有良好可重复性，且与K/L分级及临床指标具有显著相关性。临床急需一种实用、可靠的MR评分系统用于评价膝关节OA的严重度，目前国内相关研究几近空白。

本研究两名医师对膝关节OA的MR分级与K/L分级一致性检验Kappa值分别为0.812(一致性最强)、0.783(一致性高度)。MR分级组间一致性Kappa值为0.897(一致性最强)，组内一致性Kappa值分别为0.882、0.897(一致性最强)，均提示该MR分级具有良好的可重复性。MR分级与K/L分级差异无显著性(P>0.05)，提示MR能够替代X线作为膝关节OA影像学分级方法之一。

本研究参考的MR分级指标包括关节软骨损伤程度、骨赘、骨髓水肿、软骨下骨囊变、半月板撕裂情况五项内容，能够综合评估膝关节OA严重度。之前有学者利用MR研究膝关节OA，主要研究关节软骨。Cicuttini等[13]发现内外侧胫骨平台软骨体积与膝关节间隙程度呈明显负相关，提示关节软骨的破坏是导致OA患者关节间隙狭窄主要原因。K/L评分以关节间隙狭窄程度评价OA严重度，间接评估关节软骨损伤程度，但对于早期软骨损伤而关节间隙未出现狭窄病人容易低估。高分辨MR成像能直接评价软骨形态、体积，能够更真实的反应OA严重度，这也是MR优势所在，这也是研究MR评估OA时均未包含关节间隙测量的原因[7,14]。但软骨体积计算繁杂，需要扫描3D薄层序列,临床上不适合作为MR分级指标，而软骨损伤的形态改变作为分级的半定量标准更简单、实用。Hayes等[15]统计了OA膝关节滑膜增生、半月板异常、软骨缺损、关节积液、软骨下骨病变、骨赘等MR征象与K/L评分之间的关系,发现随着K/L评分越高，MR显示的骨赘>5mm、骨髓水肿>10mm、软骨下囊肿>10mm等征象越常见，故本文参考的MR评分也将此3项征象作为评分指标。与Hunter等[14]报道的MR评分含13项指标相比，本文应用的评分指标更简洁、实用且重复性良好，适合临床推广。

本研究不足：首先，只应用了MR常规序列扫描，对软骨病损显示没有3D薄层序列清晰，下一步需结合高分辨序列如三维肪肪抑制扰相梯度回波序列(3D-FS-SPGR)更精准的诊断软骨损伤程度。其次，诊断结果缺乏关节镜和病理证实，但本研究重心不在于MR诊断软骨损伤准确性，而是以公认的K/L分级结果作为金标准进行MR分级，验证MR分级可重复性。

本研究证实新的MR分级标准评估膝关节OA严重度，具有良好的可靠性和可重复性，将来或许可以替代以平片为基础的K/L分级，为影像及临床医生提供更准确的MR分级方法，且有望应用于除膝关节外的大关节(髋关节等)OA的诊断。