肌骨超声联合磁共振成像在膝骨关节炎诊断及预后中的意义

徐晶 陈玲 谢丽君 徐荣全 黄小花 陈树强

（福建医科大学附属第一医院超声医学科,福建 福州 350000）

膝骨性关节炎是一种复杂、多因素、多组织病变的关节疾病〔1～3〕。据估计，10%～30%膝骨关节炎者会出现疼痛等症状，这种疼痛已经成为限制功能、进行任何形式的体育或娱乐活动，腿部肌肉无力和肌肉力量丧失会导致疼痛增加，进而导致残疾，还会导致膝盖骨关节炎等更多的疾病〔3，4〕。目前临床主要通过肌骨超声、磁共振成像（MRI）等方式对膝骨关节炎进行诊断、预后监测，不同的影像学手段可有效区分不同部位退行性疾病的程度〔5～8〕。MRI 分辨率高，可三维成像，可以独立、特异性预测随着时间推移的软骨缺损、骨髓水肿样改变和软骨体积减少及膝关节疼痛的加重〔9，10〕。但MRI 在临床使用中也存在一定限制，如无法监测动态骨骼及软组织运动，对骨质改变的显示效果不强等。MRI 由于其可靠的临床计量学特性，已成为研究界最广泛使用的评估骨关节炎危险因素、确定疾病进展的预测因素和评估治疗变化的手段〔1〕。近年来，超声也因为其相对较低的成本和易获得的优势，在骨性关节炎的评估中变得越来越受欢迎。其可以提供可靠的膝骨关节炎相关特征的评估，包括炎症和结构异常，有助于评估炎性关节炎的皮质糜烂和滑膜炎。超声检查的主要优势在于能够发现滑膜病变〔6，11，12〕。然而，临床上仍然缺乏对膝骨关节炎诊断和预后评估的量化指标。本研究旨探索肌骨超声联合MRI 在膝骨关节炎诊断及预后中的意义。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2015 年1 月至2018 年1 月福建医科大学附属第一医院就诊的膝骨关节炎患者43 例（左膝36 例，右膝43 例，共79 例）为观察组，无膝关节症状健康受试者30 例（左右膝各30 例，共60 例）为对照组。入组标准:①所有患者行关节镜检查，确诊为膝骨关节炎；②年龄60～75 岁；③所有患者为单侧膝骨关节炎；④患者同意参与本研究并签署知情同意书。排除标注:①合并其他骨关节损伤的疾病；②合并患有恶性肿瘤；③患者3 个月内参与其他临床试验。

1.2 肌骨超声检查 使用LOGIQ E9 彩色多普勒超声仪（美国，通用电气公司）进行检查，使用5～17 MHz 频率的探头。患者取半卧位，屈膝约30°，超声探头紧贴膝关节，扫描关节内侧、外侧、髌骨两侧缘及髌骨上方。测量髌上囊滑膜厚度、髌上囊积液深度、股骨内髁软骨厚度、股骨外髁软骨厚度。

1.3 MRI 检查 使用uMR 780 3.0T MRI 仪器（中国，联影医疗公司）进行检查，患者取仰卧位，双膝伸直。扫描序列为自旋回波（SE）序列T1WI（TR=450～550 ms，TE=11 ms），梯度回波序列T2WI（TR=4 000～4 200 ms，TE=32 ms）。本研究根据MRI 检查结果计算全膝关节磁共振成像积分（WORMS）。

1.4 随访 对患者进行随访，随访终点事件为行全膝关节置换术，随访截止日期为2021 年1 月31 日。

1.5 统计学方法 使用R 软件（V3.5.1）和相关R包进行t检验、χ2检验及Logistic 回归分析。使用受试者工作特征（ROC）曲线检验独立危险因素以及联合指标的诊断效能。使用Kaplan-meier 曲线进行预后分析，采用Log-rank 检验。

2 结果

2.1 肌骨超声检查结果与WORMS 对比 观察组髌上囊滑膜厚度显著高于对照组（P＜0.001）；两组髌上囊积液深度、股骨内髁软骨厚度、股骨外髁软骨厚度差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。观察组WORMS〔（67.74±14.06）分〕显著高于对照组〔（43.53±18.75）分；P＜0.001〕。

表1 两组肌骨超声检查结果对比(,mm)

表1 两组肌骨超声检查结果对比(,mm)

2.2 膝骨关节炎独立危险因素筛选 Logistic 回归分析表明，WORMS〔OR=1.10，95%CI（1.05～1.14）〕和髌上囊滑膜厚度〔OR=1.87，95%CI（1.32～2.66）〕是膝骨关节炎独立危险因素（P＜0.001）。联合指标风险值计算公式为:风险值=-7.14+（0.63 ×WORMS）+（0.09 ×髌上囊滑膜厚度）。

2.3 WORMS、髌上囊滑膜厚度及风险值诊断效能评价 ROC 曲线表明，WORMS、髌上囊滑膜厚度及联合指标风险值曲线下面积（AUC）分别为0.849、0.809、0.888。联合指标诊断效能优于WORMS 和髌上囊滑膜厚度诊断效能。

2.4 联合指标预后分析 根据联合指标中位值将患者膝关节分为高风险组和低风险组，以行全膝关节置换术为随访终点时间进行预后分析。低风险组与高风 险组相 比，HR（95%CI）为 0.076 2（0.037 6～0.154 3），即低风险组患者预后转归明显优于高风险组（P＜0.05）。

3 讨论

膝骨性关节炎涉及多组织病变，因此需要对整个关节结构进行全面评估，以提高对个人水平和局部危险因素的认识，显示病理变化，并澄清其与症状和结构进展的关系。虽然X 线平片仍是骨关节炎诊断的主要影像工具，但X 线平片无法准确评估膝关节软组织、软骨、滑膜病损。MRI 和肌骨超声弥补了这一缺陷，可以敏感且准确评估软骨、滑膜的病变情况。两者应用与膝骨关节炎早期诊断的优势更加明显。

MRI 可以更加敏感地观察滑膜炎病变，且可以因此预测骨关节炎的发生。在一项为期4 年的纵向病例对照研究中发现，基于MRI 观察的滑膜炎会导致膝骨关节炎的患病风险增加3.6 倍〔13〕。除此之外，一项为期6.2 年的纵向研究证实，WORMS 评分是膝关节置换术后的独立预测因子〔14〕。肌骨超声因为可以准确反映滑膜的厚度，近年来被广泛应用于膝关节炎治疗效果和疾病预后的评估〔6，7，12，14〕。

张丽〔15〕研究证实，膝骨关节炎患者髌上囊滑膜厚度高于无膝关节症状者，且认为肌骨超声可以用于膝骨关节炎早期诊断，其在评估滑膜增生情况方面具有独特优势。王学宗等〔16〕研究认为，WORMS对膝骨关节炎的诊断有较高的参考价值，其与膝骨关节炎X 线分级及临床症状严重程度呈正相关。该研究还认为，膝骨关节炎患者病情主要受WORMS 影响。还有研究认为，WORMS 是可以用于膝骨关节炎诊断的定量指标，其在软骨病理改变、滑膜炎症、半月板损伤等方面的判别敏感性和特异性较高〔15〕。在一项为期84 个月的纵向病例对照多中心骨关节炎研究中发现，滑膜炎是发生膝关节骨性关节炎的独立危险因素，在调整了其他结构障碍后，滑膜炎评分越高，风险越高〔17〕。本研究结果表明，WORMS、髌上囊滑膜厚度及联合指标风险值对于膝骨关节炎的诊断效能均较好，而联合指标风险值的诊断效能优于WORMS 和髌上囊滑膜厚度。本研究还表明，相同的随访时间内，高风险值患者需要行全膝关节置换术的患者比例高于低风险值患者比例。

综上，基于肌骨超声和MRI 检查，通过滑膜厚度和WORMS 构建的联合指标应用于膝骨关节炎的诊断和预后评估效能良好，可以为临床决策提供依据。