痛風性膝關節炎關節軟骨T2值與軟骨損傷的相關性

葉勇軍，余日勝，周寶鶴，陳家駿，夏海紅，紀建松

1.麗水市中心醫院 放射科，浙江 麗水 323000；2.浙江大學醫學院附屬第二醫院 放射科，浙江 杭州 310009

痛風性關節炎是最常見的炎癥性關節炎之一，中國大陸地區高尿酸血癥和痛風的發生率分別約為13.3%和1.1%，可致使身體機能減退和關節功能損害[1-2]。關節軟骨在維持正常關節活動中起著重要的作用，它的損傷是痛風性關節炎的早期病理改變。多數研究中評價痛風性關節炎的方法多為定性或半定量的方法，不能準確反映軟骨損傷的程度。T2 mapping能夠檢測和定量反映早期軟骨退化，為目前最常用、具備較高可重復性及可靠性的關節軟骨定量MRI技術[3]。本研究通過比較痛風性膝關節炎與健康者關節軟骨T2值的差異，探討其在痛風患者關節軟骨損傷中的應用價值。

1 對象和方法

1.1 對象 收集2018年6月至2020年3月麗水市中心醫院經臨床確診痛風并伴有膝關節癥狀患者，入選47例共56個膝關節作為病例組，男38例，女9例；年齡27～58（43.4±13.2）歲。診斷標準嚴格采用2015年美國風濕病學會/歐洲抗風濕聯盟痛風分類標準[4]；排除標準：①骨關節炎、類風濕關節炎及其他膝關節疾病；②膝關節外傷、感染及手術史患者；③長期使用藥物的慢性病史的患者。無膝關節疾病的健康志愿者15例共30個膝關節作為對照組，男12例，女3例；年齡25～57（41.5±12.5）歲。所有對象進行MRI常規序列及T2 mapping掃描成像。本研究經醫院倫理委員會批準，所有對象均簽署知情同意書。

1.2 臨床數據采集 檢查前均填寫基本信息問卷，包括姓名、性別、年齡、現病史、既往史、家族史、個人史、有無吸煙飲酒嗜好等；測量身高、體質量，計算BMI，統計臨床痛風分期（急性發作期、間歇期）。

1.3 影像學檢查 使用荷蘭Philips公司生產的INGENIA 3.0 T磁共振掃描機。囑研究對象靜坐 30 min，行MRI常規序列及T2 mapping掃描，并在進行常規序列檢查后，根據所得常規圖像排除明顯膝關節間隙變窄、骨質增生的患者。常規序列包括：①矢狀位T1WI-TSE：TR 500 ms，TE 15 ms；②脂肪抑制質子密度加權像（PDWI-SPIR）：TR 2 202 ms，TE 30 ms；③冠狀位PDWI-SPAIR：TR 2 600 ms，TE 33 ms；④軸位PDWI-SPAIR：TR 2 817 ms，TE 30 ms。層厚3 mm，FOV 160×160×95 mm。T2 mapping成像：采用矢狀位6回波SE序列掃描，TR 1 000.0 ms，TE分別為13.0、26.0、39.0、52.0、65.0、78.0 ms，FOV 160×160×66 mm，掃描時間712 s。

1.4 評價方法 2位放射科醫師回顧性地獨立分析MRI圖像，對2組獲取的所有膝關節MRI常規序列圖像按照國際軟骨修復協會（international cartilage repair society，ICRS）診斷分級。0級：正常軟骨，軟骨表面光滑未見缺損，其內信號均勻一致，無形態及信號改變；I級：軟骨形態尚正常，表面光滑連續，但其內出現局灶性異常信號影；II級：軟骨表面出現較輕不規則、局灶性缺損，但缺損深度未及全層軟骨50%；III級：缺損加深，超過全層的50%，但未累及全層軟骨；IV級：全層軟骨缺失，軟骨下骨質裸露，可伴有骨質信號改變[5]。2位放射科醫師依據ICRS分級標準在雙盲的條件下對膝關節常規序列上痛風的MR改變和關節軟骨損傷分級進行評估，意見分歧時由2位醫師共同進行討論研究，獲得統一的痛風診斷和軟骨損傷分級，將ICRS I-II級劃為輕度損傷組，IIIIV級劃為重度損傷組。應用圖像后處理工作站對所獲得的膝關節圖像進行后處理，設置生成參數：Noise Level取60%。利用6個自旋回波MR掃描圖生成T2灰度圖，分別測量髕骨（Patella）、股骨滑車（femoral trochlea，FT）、股骨內側髁（medial femoral condyle，MFC）、股骨外側髁（lateral femoral condyle，LFC）、內側脛骨平臺（medial tibia plateau，MTP）和外側脛骨平臺（lateral tibia plateau，LTP）等感興趣區（region of interest，ROI）軟骨的T2值的范圍以及使用多邊形ROI工具繪制ROI的面積，再用偽彩編碼技術轉化成T2 mapping偽彩圖，見圖1。采用全器官磁共振成像評分法測量重復性（whole-organ magnetic resonance imaging score，WORMS）[6]，測量2次取T2平均值作為該區軟骨T2值，每個層面的測量需在兩個連續矢狀面上進行，并包括軟骨全層。為了確定研究測量人員內部的重復性，在6周后按隨機順序重復測量關節軟骨的T2值。

圖1 男性43歲痛風性膝關節炎患者T2 mapping及其偽彩圖

1.5 統計學處理方法 采用SPSS23.0統計軟件進行數據分析。計量資料以±s表示，兩組間比較用獨立樣本t檢驗，3組間比較用單因素方差分析；計數資料用例數表示，3組間比較用χ2檢驗；使用組內相關系數（intra group correlation coefficient，ICC）對測量數據進行一致性驗證：0～0.4可重復性較差，0.4～0.75可重復性一般～良好，＞0.75可重復性較好。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 對照組與輕度損傷組、重度損傷組間基線資料比較 對照組與輕度損傷組、重度損傷組間年齡、性別、BMI及臨床分期（急性發作期、間歇期）差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。

2.2 組間和組內的T2值測量一致性驗證 組間和組內的T2測量值一致性都較好，見表2。

2.3 2組患者各ROI軟骨T2值比較 病例組各ROI測量的軟骨T2平均值均高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表3。

表1 3組間基線資料比較

表2 組間和組內的T2值測量一致性驗證

2.4 對照組、輕度損傷組和重度損傷組軟骨T2值比較 輕度損傷組與重度損傷組比各部位ROI T2值差異有統計學意義（P＜0.05）。輕度損傷組和重度損傷組各部位ROI T2值均高于對照組，隨著軟骨損傷程度的增高T2值也增高，見表4。

3 討論

本研究結果發現，幾乎所有痛風患者膝關節各部位軟骨T2值都顯著高于健康志愿者，顯示痛風患者大部分關節軟骨基質異常，提示早期軟骨損傷。成分MRI評估關節軟骨是目前的研究重點，通過膝關節MRI的組合序列可以在不增加掃描時間的情況下得到T2 mapping圖像[7-9]，這大大提高了該技術的臨床使用前景。在退變早期軟骨形態明顯改變前T2值增加，反映膠原纖維各向異性的喪失和膠原分解相關的含水量增加。使用T2的大多數研究集中在膝骨性關節炎上，并顯示骨關節炎的嚴重程度與T2值呈正相關[10]。近年來研究人員運用T1ρ及T2 mapping對類風濕性膝關節炎關節軟骨和半月板損傷的測量和評估，提出對炎癥性關節軟骨和半月板損傷評價的可行性[11]。本研究也證實T2 mapping可以對膝關節軟骨定位及定量評價，且研究者組間和組內的一致性很好，具有較高的準確率和可信度。

表3 2組各ROI軟骨T2值比較（±s，ms）

組別 膝關節數 Patella FT MFC LFC MTP LTP對照組 30 43.10±5.97 41.21±4.08 45.21±6.48 46.11±5.31 33.11±5.79 34.36±6.34病例組 56 47.83±5.10 45.36±6.52 49.74±6.83 49.16±5.17 38.25±5.66 38.74±6.33 t 3.86 3.176 2.983 2.583 3.982 3.057 P＜0.001 0.002 0.004 0.037 ＜0.001 0.003

表4 3組間各ROI軟骨T2值比較（±s，ms）

表4 3組間各ROI軟骨T2值比較（±s，ms）

與對照組比：aP＜0.01；與輕度損傷組比：bP＜0.01

組別 膝關節數 Patella FT MFC LFC MTP LTP對照組 30 43.10±5.97 41.21±4.08 45.21±6.48 46.11±5.31 33.11±5.79 34.36±6.34輕度損傷組 38 46.53±4.10 44.34±3.55 48.55±5.11 48.49±5.76 37.27±5.81 37.98±6.22重度損傷組 18 50.68±5.11ab 47.23±4.34ab 52.32±3.87ab 52.43±5.54ab 41.45±4.43ab 42.36±5.41ab F 12.136 6.356 7.256 6.562 11.054 6.376 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

痛風性關節炎是一種是由單鈉尿酸結晶（monosodium urate，MSU）沉積到關節間隙導致若干促炎細胞因子的分泌和中性粒細胞聚集引起的炎癥性疾病[2]。MSU晶體對軟骨細胞的活性和功能有明顯的抑制作用，可以迅速降低軟骨細胞的活力。MSU晶體和軟骨細胞之間的相互作用可能通過降低軟骨細胞活性和促進分解代謝狀態而導致痛風軟骨損傷[12]，表現為正常軟骨結構破壞及軟骨細胞缺失，對水的通透性升高，同時蛋白多糖含量減少、體積增大，含水量升高，最終表現為T2值增高。CHHANA等[13]發現痛風患者關節軟骨細胞中mRNA相關性的II型膠原蛋白表達降低和軟骨基質蛋白多糖含量減少，用MSU晶體培養的軟骨外植體在關節表面的軟骨細胞死亡率比對照組更高，這與本研究結果一致，與健康志愿者相比，痛風膝關節炎患者T2顯著增高，提示關節軟骨結構破壞、含水量增高。由于沒有更長期的隨訪，不能排除這種改變是暫時性的，有必要進行進一步前瞻性研究。

研究表明，T2值與軟骨退變的程度呈正相 關[14-15]。本研究顯示痛風性膝關節炎關節軟骨損傷T2值變化與骨性關節炎軟骨退變的規律類似，結果證明T2值可區分正常軟骨和痛風性膝關節炎損傷軟骨，以常規序列關節軟骨損傷ICRS分級為標準，軟骨損傷程度嚴重處的軟骨T2值明顯增高，隨著損傷程度的增高，T2值明顯增高，提示通過測量軟骨T2值可以監測和評估軟骨損傷。本研究中痛風早期的患者較多，在關節軟骨未發生形態學改變時T2值已經升高，表明T2 mapping有助于痛風性膝關節炎軟骨損傷的早期診斷。