基于能谱CT物质分离成像的膝骨关节炎中医证型的相关参数研究

翟冰莹 贾永军 康武林 李晓伟 姚洁 刘芳

［摘要］ 目的：探讨不同中医证型膝骨关节炎（KOA）能谱CT成像的髌下脂肪垫（IPFP）脂基物质含量、关节间隙面积和骨赘评级的差异。方法：回顾性分析发作期KOA患者118例，其中寒湿痹阻证51例（A组），气滞血瘀证40例（B组），肝肾亏虚证16例和气血虚弱证11例（C组），使用能谱CT检查后行基物质分离图像后处理及分析，探讨不同中医证型KOA能谱CT成像IPFP脂基物质含量、关节间隙面积及骨赘评级的差异。结果：各证型间脂肪/肌肉物质分离图像IPFP最大面积和CT值差异均无统计学意义（均P>0.05）。A组IPFP脂基物质含量最低，C组IPFP脂基物质含量最高（P<0.05），B组膝关节内侧间隙面积小（P<0.05）。各证型间膝关节外侧间隙面积和骨赘评级差异均无统计学意义（均P>0.05）。结论：IPFP脂基物质含量和关节间隙面积均与发作期KOA中医证型间存在一定相关性，能谱CT基物质分离成像在中医辨证施治KOA中具有一定的临床应用价值。

［关键词］ 骨性关节炎，膝；体层摄影术，X线计算机；中医证型；辨证分型

Correlation between TCM syndrome of knee osteoarthritis and energy spectrum CT material separation images

［Abstract］ Objective：To investigate the differences of the fat content in the infrapatellar fat pad （IPFP），the joint space area and osteophyte grading of knee osteoarthritis （KOA） in different TCM syndromes by energy spectrum CT. Methods：A total of 118 patients with acute painful KOA were retrospectively analyzed，among whom 51 case were cold-dampness stagnation syndrome （Group A），40 were qi stagnation and blood stasis syndrome （Group B），16 were liver-kidney deficiency syndrome and 11 were qi-blood deficiency syndrome （Group C）. All patients underwent energy spectrum CT，and the base material separation images were obtained and analyzed. The differences in the IPFP fat content，the joint space area and osteophyte grading in KOA patients with different TCM syndromes were compared. Results：There were no significant differences in the IPFP maximum area and CT value of the fat/muscle substance separation images among the three groups （both P>0.05）. Group A had the least IPFP fat content and Group C the most （P<0.05），Group B had the least medial joint space area （P<0.05）. While there were no significant differences in the lateral joint space area and osteophyte grading among the three groups （both P>0.05）. Conclusion：There are certain correlations between the IPFP fat content，the joint space area and the TCM syndrome of acute painful KOA. The material separation images of energy spectrum CT has a clinical application value in TCM syndrome differentiation and treatment of KOA.

［Key words］ Osteoarthritis，knee；Tomography，X-ray computed；Traditional Chinese medicine syndrome；Syndrome differentiation

膝骨關节炎（knee osteoarthritis，KOA）是影响中老年人生活质量的常见关节退行性疾病，属中医骨伤科优势病种之一［1-2］。患者就诊的主要原因是病情急性发作加重，疼痛剧烈，功能严重受限［3］。临床诊疗强调“三辨论治”，即辨证论治、辨病施治与辨位施法相结合［4］，但目前存在缺乏定量指标、疗效评价滞后等问题，制约辨证客观化及规范化［5］。可视化、定量化影像图像及参数可从解剖层面反映病理变化与证候的关系，可作为证候分类的参考指标，拓展望诊的深度和广度，有助于中医证型客观化［6-7］。因此，本研究回顾性收集发作期KOA住院患者118例，探讨不同中医证型KOA能谱CT成像脂基物质图的差异，为KOA的中医辨证分型寻找客观化依据。

1  资料与方法

1.1  一般资料

回顾性收集2019年1月至2021年12月陕西中医药大学附属医院收治的在诊疗前行双膝能谱CT检查的KOA患者118例，其中男38例，女80例；年龄40～74岁，平均（58.03±8.03）岁。依据《膝骨关节炎中医诊疗指南（2020年版）》［1］将118例分为：A组寒湿痹阻证51例（43.22%），B组气滞血瘀证40例（33.90%），C组肝肾亏虚证16例和气血虚弱证11例（22.88%）。本研究经医院医学伦理委员会审批（SZFYIEC-PJ-2019年第［31号］）。

1.2  纳入及排除标准

1.2.1  纳入标准  ①符合改良版美国风湿病学联盟（American College of Rheumatology，ACR）及KOA的放射學诊断标准，且Kellgren-Lawrence（K-L）评分<4分［8］；②治疗前均行双膝能谱CT检查并签署知情同意书；③符合KOA发作期诊断标准［8］，即膝关节中度以上疼痛，或呈持续性，重者疼痛难以入眠；膝关节肿胀，功能受限，跛行甚至无法行走。

1.2.2  排除标准  ①膝关节类风湿性关节炎；②膝关节肿瘤；③结核、感染及创伤等引起的继发性关节炎。

1.3  仪器与方法

采用GE Discovery CT750 HDCT机扫描。扫描参数：140、80 kV瞬时（0.5 ms）切换，260 mA，探测器宽度40 mm，球管转速0.8 s/r，层厚及层距均为5 mm，螺距0.984，自适应统计迭代重建强度为40%。

1.4  图像分析

将重建的1.25 mm单能量图像上传至AW4.6工作站并采用GSI General MD分析软件行常规CT三维重建和基物质分离后处理，重建得到脂肪/肌肉和骨/脂肪基物质对图像、常规CT图像。由2位高年资骨肌系统影像科医师对能谱CT图像进行评价：在矢状位髌下脂肪垫（infrapatellar fat pad，IPFP）最大层面勾画边界，获得脂肪（肌肉）基物质图像及其脂基物质含量和常规CT图像及其平均值（图1），根据胫股内侧区（股骨内髁与胫骨髁间隆突内侧的胫骨平台形成的关节区域）和胫股外侧区（股骨外髁与胫骨髁间隆突外侧的胫骨平台形成的关节区域）分区，在骨（脂肪）基物质图像获得冠状位内外关节间隙最大面积（图2），并依据K-L评分对骨赘进行分级；以上数据取2位医师测量的平均值，主观分级由2位医师商议后确定。

1.5  统计学分析

采用SPSS 26.0软件分析数据。符合正态分布的计量资料以x±s表示，3组间比较采用单因素ANOVA检验，当差异有统计学意义时，进一步采用LSD-t检验行组间两两比较。计数资料以例表示，组间比较行χ2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

2.1  3组一般资料比较（表1）

3组性别、年龄、身高、体质量、BMI、患病时间和病变部位差异均无统计学意义（均P>0.05）。

2.2  不同中医证型KOA的能谱CT定量参数比较（表2；图3，4）

3组中医证型间矢状位IPFP最大面积及其常规CT值差异无统计学意义（均P>0.05）；IPFP脂基物质含量A组0.05）。内侧间隙面积A组和C组之间差异无统计学意义，但均大于B组（均P<0.05）。3组骨赘评级差异均无统计学意义（均P>0.05）。

3  讨论

3.1  影像学在KOA中的应用价值

中医学将KOA归属于“骨痹”“痹证”范畴，根据中华中医药学会骨伤科分会制订的临床诊疗指南将KOA称为“膝痹”［9］。辨证论治是KOA临床与基础研究中的核心内容，借助现代科学技术手段，寻找辨证的客观化依据，指导临床辨证施治，是KOA中医诊治中需要解决的问题［5，10］。近期研究表明，KOA是一种累及软骨、软骨下骨、滑膜、韧带、关节囊、半月板、关节周围肌肉，包括IPFP等多种组织的全关节疾病［11］。影像学能为中医可视化、精准化辨证和治疗KOA提供理论基础［1，12］。IPFP作为一种关节组织参与KOA的发生及发展是目前的研究热点之一［13-14］。MRI显示IPFP具有独特优势，可对其进行定量检测，利用IPFP的高信号强度改变来诊断滑膜炎已得到广泛认可，其可作为诊断KOA滑膜炎的替代指标之一［15］。但由于MRI存在的禁忌证和检查时间较长，部分发作期KOA患者不能很好配合MRI检查。X线平片可对关节间隙的宽度进行较为精确测量，从而作为K-L分级和关节间隙宽度的依据，但其测量胫股关节外侧间隙的准确性较低，另外关节间隙宽度的测量还受体位、X线投照技术及半月板半脱位等情况的影响［16-18］。CT对骨性结构（含骨赘）分辨率高，能清楚分辨骨性结构轮廓，对于KOA关节间隙狭窄、胫股关节和髌股关节边缘骨赘的显示明显优于X线平片。

3.2  能谱CT基物质分离与KOA中医证型的关系

本研究采用能谱CT多参数成像在提高CT空间分辨率的同时，还可提供基物质分离图像［19］。能谱CT可根据诊断目的选择合适的基物质对［20］。脂基物质图可定量评价IPFP脂肪含量，骨基物质图可更清晰显示关节间隙和骨赘、关节面下囊变。目前，能谱CT在KOA的早期诊断价值已取得进展，但将能谱CT基物质分离应用于KOA中医证候的相关性研究较少［21］。采用脂肪（肌肉）基物质图像测量IPFP脂肪含量，所测得脂肪基物质含量是一种相对含量，可反映髌下脂肪垫水肿的程度，即IPFP脂肪含量降低提示炎症加重，如有小叶间隔增厚、血管化增加和炎性浸润的存在［22-24］。由于IPFP与滑膜炎症之间存在明显相关性，IPFP的最大面积或体积与膝关节结构改变有关，因此可通过能谱CT测量IPFP最大面积和脂肪含量反映KOA炎性反应的程度［25］。寒湿痹阻证KOA患者脂肪含量最低，提示关节周围炎性反应可能较其他证型明显。能谱CT骨基物图能更清晰显示骨皮质边缘，有利于关节间隙轮廓的勾画。本研究发现气滞血瘀证患者膝关节内侧间隙面积小于其他证型，由于膝关节内侧间隙面积变小代表了关节软骨和半月板的变薄，提示气滞血瘀证KOA患者软骨和半月板损伤程度较重，与陆佳［26］采用MRI观察到的结果相同。

本研究尚存在一定局限性：①作为回顾性探索中医证型依据的有效可视化、定量化影像学指标，各组证型例数较少；②仅对发作期KOA住院患者能谱CT参数和中医证型进行评估分析，而患者就诊意愿和疼痛敏感性具有主观性，需进一步严格规范研究分组、患者实时中医证型转变和动态复查能谱CT，为KOA中医辨证分型提供更客观的依据。

总之，IPFP脂基物质含量和关节间隙定量与发作期KOA中医证型间存在一定相关性，寒湿痹阻证KOA患者脂肪含量最低，提示关节周围炎性反应明显；通过能谱CT脂基物质图观察IPFP脂肪含量和轮廓变化，为评价KOA病变的程度和疗效提供了更多定量依据，拓展了KOA中医辨证治疗望诊视野。气滞血瘀证KOA患者内侧间隙面积较小，提示软骨和半月板损伤程度较重。需要注意的是，本研究各组存在少数疼痛较重，但能谱CT IPFP脂肪含量较高、内侧关节间隙不狭窄（K-L 1级）的KOA患者。因此，CT能谱定量影像作为一种辅助鉴别KOA中医证型依据也具有一定偏倚，但总体而言能谱CT基物质分离成像在中医辨证施治KOA中有一定临床应用价值。

［参考文献］

［1］ 陈卫衡. 膝骨关节炎中医诊疗指南（2020年版）［J］. 中医正骨，2020，32（10）：1-14．

［2］ HUNTER D J，MARCH L，CHEW M. Osteoarthritis in 2020 and beyond：a Lancet Commission［J］. The Lancet，2020，396（10264）：1711-1712.

［3］ 中国中医药研究促进会骨科专业委员会，中国中西医结合学会骨伤科专业委员会关节工作委员会. 膝骨关节炎中医诊疗专家共识（2015年版）［J］. 中医正骨，2015，27（7）：4-5．

［4］ 余红超，康武林，王占魁，等. 长安医学关中李氏骨伤学术流派治疗慢性筋伤病学术思想概述［J］. 现代中医药，2022，42（1）：65-68．

［5］ 朱立国，梁龙，魏戌，等. 膝骨关节炎中医证候研究述评［J］. 中医杂志，2020，61（6）：542-545．

［6］ 樊亚东，白立鼎，常军，等. 心血管疾病中医证候客观化研究进展［J］. 中华中医药学刊，2021，39（10）：172-176．

［7］ 陆庆旺，周红海，秦明芳，等. 腰痛中医证候规范化及客观化研究进展［J］. 中国中医急症，2021，30（6）：1108-1112．

［8］ KOHN M D，SASSOON A A，FERNANDO N D. Classifications in brief：Kellgren-Lawrence classification of osteoarthritis［J］. Clin Orthop Relat Res，2016，474（8）：1886-1893.

［9］ 中华中医药学会骨伤科分会膝痹病（膝骨关节炎）临床诊疗指南制定工作组. 中医骨伤科临床诊疗指南·膝痹病（膝骨关节炎）［J］. 康复学报，2019，29（3）：1-7.

［10］ 朱光宇，田向东，薛志鹏，等. 膝骨关节炎关节镜下表现与中医证候相关性研究［J］. 中国中医基础医学杂志，2017，23（6）：826-829．

［11］ ABRAMOFF B，CALDERA F E. Osteoarthritis：pathology，diagnosis，and treatment options［J］.Med Clin North Am，2020，104（2）：293-311．

［12］ 关健雷. 膝骨关节炎中医辨证分型下影像学特征变化研究［D］. 北京：北京中医药大学，2021．

［13］ 肖园园，景德龙，李晔，等. MRI诊断髌下脂肪垫损伤的价值［J］. 医学影像学杂志，2020，30（3）：467-470.

［14］ 王琳，张洁，刘太运，等. 膝关节骨性关节炎髌下脂肪垫在中药治疗前后的CT变化研究［J］. 中国中西医结合影像学杂志，2014，12（4）：351-354.

［15］ CAI J，WANG K，XU J，et al. Infrapatellar fat pad volume and signal intensity alteration were associated with knee osteoarthritic changes in patients with knee symptomatic osteoarthritis［J］. Arthritis Res Ther，2016，18（1）：193．

［16］ 蔡余力，王少山. 膝關节骨性关节炎的X线测量与分析［J］. 中国中西医结合影像学杂志，2006，4（5）：358-361.

［17］BUCKLAND-WRIGHT J C，MACFARLANE D G，LYNCH J A，et al. Joint space width measures cartilage thickness in osteoarthritis of the knee：high resolution plain film and double contrast macroradiographic investigation［J］. Ann Rheum Dis，1995，54（4）：263-268．

［18］ BRANDT K D，MAZZUCA S A，CONROZIER T，et al．Which is the best radiographic protocol for a clinical trial of a structure modifying drug in patients with knee osteoarthritis？［J］. J Rheumatol，2002，29（6）：1308-1320．

［19］ 解琪琪，史卫东，李文洲，等. 宝石能谱CT在骨骼系统中的应用进展［J］. 中国医学物理学杂志，2019，36（10）：1173-1176．

［20］ 程晓光，闫东，周凤云. 能谱CT在骨科的研究现状与展望［J］. 中国骨与关节杂志，2021，10（11）：801-805．

［21］ LI X，ROEMER F W，CICUTTINI F，et al．Early knee OA definition-what do we know at this stage？ An imaging perspective［J］. Ther Adv Musculoskelet Dis，2023，15：1759720X2311582．

［22］ 张文娟，张国晋，王丹，等. 基于能谱CT基物质成像技术的骨密度测量［J］. 中国医学影像学杂志，2017，25（2）：121-124．

［23］ MARTA F，HAMZA E H，ELISA B，et al. Infrapatellar fat pad features in osteoarthritis：a histopathological and molecular study［J］. Rheumatology，2017，56（10）：1784-1793．

［24］ 崔旋，黄世豪，杨秋实，等. 256排能谱CT测量体模骨密度的可行性及其测量影响因素初探［J］. 医学影像学杂志，2022，32（7）：1219-1222，1226.

［25］ BASTIAANSEN-JENNISKENS Y M，WEI W，FEIJT C，et al. Stimulation of fibrotic processes by the infrapatellar fat pad in cultured synoviocytes from patients with osteoarthritis：a possible role for prostaglandin f2α［J］. Arthritis Rheum，2014，65（8）：2070-2080．

［26］ 陸佳. 膝关节骨性关节炎MRI表现与中医辨证分型的相关性研究［D］. 沈阳：辽宁中医药大学，2016．