血清炎癥因子與膝骨關(guān)節(jié)炎MRI影像學(xué)特征有一定的相關(guān)性

喻 剛，吳威甫，周 燕，劉 建

1遂寧市中醫(yī)院骨科，四川 遂寧 629000；2成都市第三人民醫(yī)院放射科，四川 成都610031

膝骨關(guān)節(jié)炎（KOA）在中老年中較常見(jiàn)，主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)反復(fù)疼痛、腫脹、畸形及行動(dòng)受限等，對(duì)患者生活質(zhì)量有較大影響［1］。KOA早期較難發(fā)現(xiàn)，若不能及時(shí)治療，將出現(xiàn)關(guān)節(jié)功能喪失甚至致殘，發(fā)病率高、治療難度大［2］。臨床診斷常采用X線、MRI等輔助診斷KOA，X線檢查是臨床診斷KOA的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但KOA是由關(guān)節(jié)軟骨纖維化、潰瘍、脫失等引起的關(guān)節(jié)病變，早期診斷X線準(zhǔn)確性較低。MRI對(duì)非骨性病變的診斷具有較高的準(zhǔn)確性［3-5］。既往研究表明，血清炎性因子在KOA的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切［6-7］。然而，現(xiàn)階段關(guān)于KOA患者M(jìn)RI影像學(xué)特征及血清炎性因子聯(lián)合評(píng)估患者病情報(bào)道較少，二者能否作為KOA早期診治的依據(jù)尚無(wú)定論。為進(jìn)一步明確KOA患者M(jìn)RI影像學(xué)特征及血清炎性因子水平的相關(guān)性，繼而分析其對(duì)KOA病情進(jìn)展的評(píng)估作用，本研究通過(guò)探討KOA患者M(jìn)RI影像學(xué)特征及血清炎性細(xì)胞因子水平，并分析其相關(guān)性，以期為臨床提供早期診治依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2020年1月～2021年5月于我院收治的膝骨關(guān)節(jié)炎患者作為研究對(duì)象，所有患者均進(jìn)行膝骨關(guān)節(jié)MRI檢查。納入標(biāo)準(zhǔn)：診斷符合《骨關(guān)節(jié)炎診治指南》［8］：①近1月內(nèi)膝關(guān)節(jié)疼痛反復(fù)；②年齡＞40歲；③晨僵時(shí)間低于30 min；④X線檢查提示關(guān)節(jié)間隙變窄，軟骨下骨硬化或囊性變、關(guān)節(jié)骨贅形成；⑤關(guān)節(jié)液（≥2次）呈清亮、黏稠狀，且白細(xì)胞小于2000/mL；⑥活動(dòng)時(shí)可聞骨摩擦音。滿足①②或①③⑤⑥或①④⑤⑥者，可確診為KOA；認(rèn)知及溝通正常，可配合檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：患有嚴(yán)重臟器性病變者；精神障礙；嚴(yán)重慢性疾??；化膿性關(guān)節(jié)炎。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，共納入KOA患者120例，同期健康體檢人員90例，分別設(shè)為研究組和對(duì)照組，兩組一般資料具有可比性（P＞0.05，表1）。本研究已通過(guò)我院倫理委員會(huì)審批。

表1 兩組一般資料比較Tab.1 Comparison of general data of two groups

1.2 方法

所有入組人員均進(jìn)行膝關(guān)節(jié)MRI檢查，具體檢測(cè)方法如下：

MRI掃描及測(cè)量：采用GE Signa 1.5T超導(dǎo)型MRI掃描儀，選用膝關(guān)節(jié)表面線圈。入組人員均呈仰臥位，保持雙腿自然伸直，膝關(guān)節(jié)外旋15°，分別對(duì)冠狀位、斜矢狀位及橫軸位進(jìn)行常規(guī)掃描。冠狀面為：GRE T1WI，TR 300 ms，TE 10 ms；矢狀位掃描參數(shù)具體如下：SE TIWI，TR 420 ms，TE 18 ms；FSE T2WI，TR 3000 ms，TE 105 ms；IRFSE序列，TR 4100 ms，TE 120 ms；同時(shí)設(shè)置層厚4 mm，層間距1 mm，將圖像傳輸?shù)焦ぷ髡?。掃描及測(cè)量均由同一名放射科主治醫(yī)師以上職稱者進(jìn)行，測(cè)量?jī)纱稳∑淦骄怠?/p>

1.3 觀察指標(biāo)

1.3.1 膝關(guān)節(jié)軟骨病變程度 采用Rchcht MRI軟骨病變分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估膝關(guān)節(jié)軟骨病變程度：4級(jí)，軟骨圈層缺損或剝脫，軟骨下骨暴露同時(shí)出現(xiàn)/未出現(xiàn)軟骨下骨質(zhì)信號(hào)改變；3級(jí)，軟骨表面輪廓重度不規(guī)則，軟骨缺損深度超過(guò)全層厚度的1/2；2級(jí)，軟骨表面輪廓輕至中度不規(guī)則，軟骨缺損深度小于全層厚度1/2；1級(jí)，軟骨分層結(jié)構(gòu)消失，軟骨內(nèi)伴有局限性低信號(hào)區(qū)；0級(jí)，關(guān)節(jié)軟骨呈現(xiàn)正常狀態(tài)，軟骨彌漫性均勻變薄，表面光滑。

1.3.2 膝關(guān)節(jié)滑膜病變程度 參照Walther滑膜病變分級(jí)對(duì)病變關(guān)節(jié)滑膜程度進(jìn)行劃分，具體如下：1級(jí)，厚度小于2 mm且滑膜無(wú)增生；2級(jí)，厚度2～5 mm，滑膜輕度增生；3級(jí)，厚度5～9 mm同時(shí)滑膜中度增生；4級(jí)，厚度大于9 mm，滑膜高度增生。

1.3.3 血清炎癥因子水平 采集5 mL所有入組人員晨起空腹靜脈血，3000 r/min，離心10 min，取上清液，于-20 ℃冷凍保存。采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)兩組血清的腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-1（IL-1）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）和白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）表達(dá)水平，所有操作均嚴(yán)格按照試劑盒（深圳晶美生物公司）要求進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組內(nèi)及組間比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以n(%)表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)；相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)分析法。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 KOA患者膝關(guān)節(jié)MRI檢查結(jié)果

根據(jù)是否有滑膜炎將研究組分為I組（滑膜炎，n=71）和Ⅱ組（無(wú)滑膜炎，n=49），I組所有患者均存在軟骨病變，且66.20%為2級(jí)軟骨病變，而Ⅱ組患者有5例無(wú)軟骨病變，病變患者59.18%為1級(jí)。I組軟骨厚度低于Ⅱ組（P＜0.001，表2）。

表2 KOA患者膝關(guān)節(jié)MRI檢查結(jié)果對(duì)比Tab.2 Comparison of MRI results of knee joint in patients with KOA

2.2 病例分析

患者女，52歲，經(jīng)右膝關(guān)節(jié)MRI平掃（矢狀、橫斷、冠狀-PDW；冠狀-T1W）結(jié)果顯示：右膝關(guān)節(jié)對(duì)位尚可，關(guān)節(jié)間隙稍狹窄，關(guān)節(jié)組成骨質(zhì)邊緣增生，股骨髁、脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)及髕骨后緣軟骨變薄，部分欠連續(xù)，關(guān)節(jié)面下片狀骨髓水腫及小囊變，初步診斷右膝關(guān)節(jié)退行性改變，髕骨軟化。右膝內(nèi)、外側(cè)半月板前、后角內(nèi)小點(diǎn)狀高信號(hào)影未達(dá)關(guān)節(jié)面，考慮變性/損傷，1級(jí)。右膝前、后交叉韌帶及內(nèi)、外側(cè)副韌帶形態(tài)、信號(hào)未見(jiàn)異常。右膝關(guān)節(jié)囊內(nèi)少量積液，髕下脂肪墊水腫，關(guān)節(jié)前方軟組織稍腫脹（圖1～2）。

圖1 右膝內(nèi)外側(cè)半月板MRI平掃Fig.1 MRI plain scan of medial and lateral meniscus of right knee.

2.3 血清炎性因子水平對(duì)比

血清中IL-1β、IL-6和TNF-α表達(dá)水平對(duì)照組＜Ⅱ組＜I組（P＜0.001），IL-10 表達(dá)水平Ⅱ組＜I組＜對(duì)照組（P＜0.001，表3）。

表3 三組血清炎性因子水平對(duì)比Tab.3 Comparison of serum inflammatory factors in three groups（pg/mL,Mean±SD）

2.4 KOA患者M(jìn)RI軟骨分級(jí)與血清炎性細(xì)胞因子相關(guān)性

I組血清炎性細(xì)胞因子中IL-1β、IL-6 和TNF-α與MRI 軟骨分級(jí)呈正相關(guān)（r=0.387、0.289、0.426，P＜0.001），IL-10無(wú)相關(guān)性（P＞0.05）；Ⅱ組血清炎性細(xì)胞因子中僅IL-1β與MRI 軟骨分級(jí)呈正相關(guān)（r=0.509，P＜0.001），IL-6、IL-10和TNF-α均無(wú)相關(guān)性（P＞0.05，表4）。

表4 KOA患者M(jìn)RI軟骨分級(jí)與血清炎性細(xì)胞因子相關(guān)性Tab.4 Correlation between MRI cartilage grading and serum inflammatory cytokines in patients with KOA

圖2 右膝前后韌帶MRI平掃Fig.2 MRI plain scan of anterior and posterior ligaments of the right knee.

2.5 KOA合并滑膜炎患者M(jìn)RI軟骨厚度、滑膜厚度與血清炎性細(xì)胞因子相關(guān)性

KOA合并滑膜炎患者M(jìn)RI滑膜厚度與血清炎性細(xì)胞因子中IL-1β、IL-6 和TNF-α呈正相關(guān)關(guān)系（r=0.497、0.425、0.506，P＜0.05）；MRI軟骨厚度與血清炎性細(xì)胞因子中IL-1β和TNF-α呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.503、-0.313，P＜0.01，表5）。

表5 KOA合并滑膜炎患者M(jìn)RI軟骨厚度、滑膜厚度與血清炎性細(xì)胞因子相關(guān)性Tab.5 Correlation between MRI cartilage thickness,synovial thickness and serum inflammatory cytokines in patients with KOA complicated with synovitis

3 討論

KOA是關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生變性與磨損從而對(duì)膝關(guān)節(jié)造成損害，主要表現(xiàn)為關(guān)節(jié)疼痛、彈響、紅腫、積液等，不及時(shí)治療可導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形甚至殘疾，對(duì)患者生活質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響［9-10］。早期準(zhǔn)確診斷與治療可提高治療效果，減輕經(jīng)濟(jì)壓力，改善患者生活質(zhì)量［11］。因KOA是一種關(guān)節(jié)病變且早期癥狀不明顯，X線檢查對(duì)疾病早期準(zhǔn)確性較低。既往研究均顯示，MRI對(duì)軟骨、關(guān)節(jié)囊等非骨性病變有較高的診斷效能，可作為臨床無(wú)創(chuàng)輔助診斷方法。KOA是一種炎性反應(yīng)，血清炎性因子直接參與其發(fā)病過(guò)程，引發(fā)關(guān)節(jié)腫脹、疼痛等癥狀體征［12］。因此血清炎性因子水平對(duì)KOA意義重大，但現(xiàn)階段關(guān)于血清炎性因子與MRI相關(guān)性研究較少。本研究通過(guò)探討KOA患者M(jìn)RI影像學(xué)特征及血清炎性因子表達(dá)間相關(guān)性，為臨床提供一定的參考。

本研究結(jié)果顯示，I組所有患者均存在軟骨病變，且66.20%為2級(jí)軟骨病變，而Ⅱ組患者有5例無(wú)軟骨病變，病變患者59.18%為1級(jí)，I組軟骨厚度低于Ⅱ組。表明59.17%的KOA患者出現(xiàn)滑膜炎，且滑膜炎患者均出現(xiàn)軟骨病變，軟骨厚度低于無(wú)滑膜炎患者，滑膜炎是導(dǎo)致關(guān)節(jié)軟骨病變的重要影響因素，且軟骨病變分級(jí)越高，其軟骨磨損越嚴(yán)重，這與既往研究［13］結(jié)果相類似。

3組血清學(xué)指標(biāo)對(duì)比結(jié)果顯示，血清中IL-1β、IL-6和TNF-α表達(dá)水平均為對(duì)照組＜Ⅱ組＜I組，IL-10表達(dá)水平為Ⅱ組＜I組＜對(duì)照組，這與既往研究結(jié)果相一致［14］，表明上述炎性因子確實(shí)參與KOA疾病的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。IL-6是多效性細(xì)胞因子，對(duì)多種細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化均有調(diào)節(jié)作用，同時(shí)還可調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和急性期反應(yīng)，IL-6在多種疾病時(shí)有明顯改變，其表達(dá)失調(diào)可引起許多疾病，當(dāng)機(jī)體感染后，細(xì)菌含量升高，會(huì)刺激IL-6升高［15-16］。IL-10是一種炎性抑制因子，通過(guò)T輔助細(xì)胞降低宿主反應(yīng)，抑制促炎因子IL-6的過(guò)度表達(dá)，降低IL-6對(duì)病原微生物的清除能力［17］。IL-1β與TNF-α可促進(jìn)膝關(guān)節(jié)軟骨基質(zhì)降解和軟骨破壞，IL-1與TNF-α互為拮抗作用，此二者水平升高表明患者炎癥狀態(tài)較嚴(yán)重［18］。本研究結(jié)果中滑膜炎患者IL-1β、IL-6和TNF-α表達(dá)水平高于無(wú)滑膜炎患者且高于健康人員與上述相符合。既往有研究顯示晚期OA滑膜炎MRI厚度分級(jí)與膝關(guān)節(jié)功能、KOA疼痛分級(jí)與影像學(xué)相關(guān)性分析［19-21］，而對(duì)于KOA患者血清炎性因子與MRI軟骨分級(jí)、滑膜厚度的相關(guān)性未見(jiàn)報(bào)道。本研究進(jìn)一步分析KOA患者M(jìn)RI軟骨分級(jí)、軟骨厚度及滑膜厚度與血清炎性因子水平的相關(guān)性，結(jié)果顯示：I組血清炎性細(xì)胞因子中IL-1β、IL-6和TNF-α與MRI軟骨分級(jí)呈正相關(guān)；Ⅱ組血清炎性細(xì)胞因子中僅IL-1β與MRI軟骨分級(jí)呈正相關(guān)；KOA合并滑膜炎患者M(jìn)RI滑膜厚度與血清炎性細(xì)胞因子中IL-1β、IL-6和TNF-α呈正相關(guān)；MRI軟骨厚度與血清炎性細(xì)胞因子中IL-1β和TNF-α呈負(fù)相關(guān)。這進(jìn)一步證實(shí)了膝關(guān)節(jié)MRI表現(xiàn)、血清炎性因子水平可作為KOA發(fā)病的危險(xiǎn)因素。

綜上所述，MRI可較好的鑒別KOA，血清炎性因子表達(dá)水平可見(jiàn)患者炎癥程度，且膝關(guān)節(jié)MRI表現(xiàn)與血清炎性因子間具有一定的相關(guān)性，臨床診斷KOA應(yīng)結(jié)合二者檢查結(jié)果。本研究存在一定的局限性，未對(duì)膝關(guān)節(jié)MRI表現(xiàn)、血清炎癥因子單獨(dú)或聯(lián)合檢測(cè)對(duì)KOA患者病情進(jìn)展的評(píng)估進(jìn)行分析，后續(xù)應(yīng)予以深入研究。