基于3.0T MRI探討膝關(guān)節(jié)半月板術(shù)后發(fā)生軟骨損傷的相關(guān)性因素＊

蔡 鈺 戴 慧 趙俊功

1.上海市第八人民醫(yī)院放射科 (上海 200235)

2.蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院 (江蘇 蘇州 215006)

蘇州大學(xué)影像醫(yī)學(xué)研究所 (江蘇 蘇州 215006)

蘇州市智能醫(yī)學(xué)與裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (江蘇 蘇州 215123)

3.上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院放射科 (上海 200233)

軟骨損傷是骨性關(guān)節(jié)炎出現(xiàn)最早、也是最主要的病理改變。這不僅僅是好發(fā)于老年人，年輕的運(yùn)動(dòng)愛好者亦可發(fā)生，而年輕患者對于半月板損傷手術(shù)的預(yù)期效果往往要求更高，因此對半月板術(shù)前和術(shù)后的準(zhǔn)確評估在整個(gè)診療過程中尤其重要。3.0T MRI因其卓越的軟組織分辨率從而對于關(guān)節(jié)成像，尤其是對關(guān)節(jié)軟骨的顯示具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，有研究顯示有半月板撕裂病史或者半月板手術(shù)病史的患者更易發(fā)生軟骨損傷、進(jìn)而進(jìn)展成嚴(yán)重的骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)[1]，隨著半月板撕裂關(guān)節(jié)鏡手術(shù)的廣泛開展，國內(nèi)的手術(shù)量逐年遞增，常規(guī)的三種手術(shù)方式包括半月板修補(bǔ)術(shù)、局切術(shù)和全切術(shù)，在臨床中展開不同程度的普遍應(yīng)用，但國內(nèi)對于關(guān)節(jié)鏡術(shù)后關(guān)節(jié)軟骨的全面影像評估分析甚少，雖然國外有研究[2]證實(shí)不同術(shù)式對軟骨發(fā)生退變的風(fēng)險(xiǎn)不同，但仍然缺少針對術(shù)后患者的綜合評估以及相關(guān)因素分析。因此，本文擬對膝關(guān)節(jié)半月板關(guān)節(jié)鏡手術(shù)術(shù)后的病例進(jìn)行回顧性研究，借助MRI對膝關(guān)節(jié)的顯像優(yōu)勢，分析探討關(guān)節(jié)鏡手術(shù)后軟骨損傷的相關(guān)危險(xiǎn)性因素。

1 資料與方法

1.1 一般資料搜集2016年1月至2019年12月年在上海市第六人民醫(yī)院院行半月板關(guān)節(jié)鏡手術(shù)、術(shù)后三年內(nèi)進(jìn)行了MRI檢查隨訪的患者，根據(jù)以下入組標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行病例篩選。

入組標(biāo)準(zhǔn)：術(shù)前MRI 影像診斷提示半月板撕裂；術(shù)前 MRI 未見明顯軟骨損傷表現(xiàn)；接受半月板關(guān)節(jié)鏡手術(shù)為首次治療(包含膝關(guān)節(jié)半月板修補(bǔ)、局切、全切手術(shù))；膝關(guān)節(jié)半月板術(shù)后3年內(nèi)在我院隨訪MRI。排除標(biāo)準(zhǔn)：膝關(guān)節(jié)先天變異(盤狀半月板、關(guān)節(jié)畸形、髕骨滑車發(fā)育不良，骨骺線未完全閉合的成人)；膝關(guān)節(jié)合并傷(骨折、韌帶撕裂等)；膝關(guān)節(jié)腫瘤或膝關(guān)節(jié)腫瘤樣病變；合并嚴(yán)重心腦血管疾病、代謝性疾病、肝腎等器官器質(zhì)性疾病。

所有的入組患者以膝關(guān)節(jié)術(shù)后MRI表現(xiàn)有無軟骨損傷分為兩組：軟骨損傷組和無軟骨損傷組，分別統(tǒng)計(jì)兩組患者的年齡、性別、BMI指數(shù)、手術(shù)方式、手術(shù)部位、半月板半脫位情況、半月板撕裂類型、撕裂范圍、術(shù)后隨訪時(shí)間(術(shù)后隨訪MR檢查評價(jià)軟骨損傷，距離手術(shù)的時(shí)間)，并統(tǒng)計(jì)其組間差異。

1.2 MRI掃描技術(shù)及方法所有患者均應(yīng)用3.0 T Siemens skyra超導(dǎo)型磁共振成像儀和膝關(guān)節(jié)專用線圈檢查。選擇的序列有：矢狀位PDWI、矢狀位T1WI、冠狀位PDWI、軸位PDWI。其中各序列的參數(shù)見表1～表2?；颊卟扇⊙雠P位，膝關(guān)節(jié)伸直外旋 5-10°或在掃描時(shí)膝關(guān)節(jié)向內(nèi)側(cè)偏5～10°。矢狀位T1WI：TR 500 ms/TE 8ms，F(xiàn)OV 170×170mm。矢狀面PDWI 脂肪抑制，TR 3010ms/TE44 ms，F(xiàn)OV 160×160mm。冠狀面PDWI 脂肪抑制，TR 2580ms/TE41ms，F(xiàn)OV 160×160mm。軸位PDWI脂肪抑制，TR 2830 ms/TE 41.00ms，F(xiàn)OV 160×160mm，層厚3mm，層間距0.6 mm。

1.3 圖像分析由3名高年資影像科醫(yī)生對常規(guī)膝關(guān)節(jié)MRI圖像進(jìn)行獨(dú)立診斷，如果意見不統(tǒng)一，由其中兩名影像醫(yī)師共同認(rèn)定的結(jié)果為準(zhǔn)，主要觀察矢狀面PDWI、冠狀面PDWI加權(quán)圖像，結(jié)合軸位PDWI加權(quán)圖像，結(jié)合臨床病歷記載的患者手術(shù)方式，PDWI序列觀察關(guān)節(jié)軟骨有無磨損及毗鄰骨質(zhì)信號情況等。MRI診斷軟骨損傷的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為：軟骨變薄，軟骨表面不規(guī)則、出現(xiàn)裂隙或缺損、剝離。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析將兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析觀察是否有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。本次數(shù)據(jù)的分析使用SPSS 25.0(Chicago,USA)軟件，在單因素分析中，計(jì)數(shù)資料百分比差異比較采用卡方檢驗(yàn)。多因素分析采用二元Logistic回歸，將單因素檢驗(yàn)α＜0.1納入多因素模型，P＜0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基本臨床資料兩組患者的基本資料(見表1)如下：入組的半月板關(guān)節(jié)鏡術(shù)后患者共88例，其中男性43例、女性45例，平均年齡37.01±1.35歲，年齡跨度為13～76歲。根據(jù)影像診斷結(jié)果判斷，軟骨損傷組43例，無軟骨損傷組患者共45例。

通過對各組的多種因素進(jìn)行單因素分析，其結(jié)果如表1-1所示，膝關(guān)節(jié)半月板三種手術(shù)方式之間存在顯著差異(P＜0.001)，性別、BMI指數(shù)及手術(shù)部位也存在顯著的差異(P分別等于0.010、0.013、0.026)。而年齡、是否合并半月板半脫位、半月板撕裂類型、撕裂范圍及術(shù)后隨訪時(shí)間不存在組間差異(P＞0.05)。

表1 兩組患者臨床基本資料及相關(guān)性差異

2.2 軟骨損傷因素分析為進(jìn)一步探究存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異的多個(gè)參數(shù)對于術(shù)后發(fā)生軟骨損傷的影響，我們將88例患者的手術(shù)方式、性別、BMI指數(shù)和手術(shù)部位納入多因素模型，進(jìn)行Logistic回歸分析，其結(jié)果見表2。

表2 軟骨損傷因素的Logistic回歸分析

Logistic回歸分析結(jié)果顯示性別和手術(shù)部位對于術(shù)后發(fā)生軟骨損傷無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)，而手術(shù)方式和BMI指數(shù)則與膝關(guān)節(jié)軟骨損傷之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)，其中手術(shù)方式對于半月板損傷關(guān)節(jié)鏡術(shù)后發(fā)生軟骨損傷具有重要影響，其比值比(odds ratio，OR)為8.061(2.771-23.447)，而BMI指數(shù)對于術(shù)后發(fā)生的軟骨損傷具有一定的影響，OR值為1.711(0.925-3.165)。

2.3 病例圖片

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)手術(shù)方式和BMI指數(shù)與半月板撕裂術(shù)后軟骨損傷的發(fā)生存在相關(guān)性。其中手術(shù)方式的不同(修補(bǔ)、局切和全切)是導(dǎo)致術(shù)后發(fā)生軟骨損傷的重要危險(xiǎn)因素。這提示對于半月板可修復(fù)的患者，應(yīng)積極考慮半月板修補(bǔ)術(shù)，盡可能避免切除術(shù)，以增強(qiáng)膝關(guān)節(jié)的功能恢復(fù)，降低日后發(fā)生軟骨損傷或進(jìn)展成OA的風(fēng)險(xiǎn)。目前我國臨床上對于半月板撕裂的治療有不同的術(shù)式，包括修補(bǔ)、局切和全切，缺乏統(tǒng)一規(guī)范的術(shù)式選擇指征[3]，以半月板切除術(shù)式使用最多[4]，且臨床骨科與影像學(xué)科缺乏統(tǒng)一共識和標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范。有研究表明，半月板術(shù)后發(fā)生膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的危險(xiǎn)因素與手術(shù)過程中半月板殘余組織的量有關(guān)[5]，關(guān)節(jié)鏡下半月板部分切除術(shù)不應(yīng)該作為半月板病變的一線治療，關(guān)節(jié)鏡下半月板部分切除術(shù)應(yīng)該在經(jīng)過適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化臨床和放射學(xué)評估，以及對保守治療效果不滿意時(shí)才考慮[6]。半月板與關(guān)節(jié)軟骨相似，在減輕膝關(guān)節(jié)負(fù)荷方面起著重要的作用。半月板切除后，關(guān)節(jié)軟骨受力過度，可能發(fā)生軟骨變性。有學(xué)者利用白鼠手術(shù)誘導(dǎo)骨關(guān)節(jié)炎后觀察軟骨細(xì)胞排列[7]，該研究將白鼠內(nèi)側(cè)半月板做了失穩(wěn)手術(shù)后對其關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行了觀察，證實(shí)了大鼠軟骨細(xì)胞組織隨OA進(jìn)展而惡化。早期的骨性關(guān)節(jié)炎中，軟骨細(xì)胞排列紊亂，同樣，細(xì)胞密度隨著OA的進(jìn)展顯著下降，軟骨細(xì)胞排列與軟骨內(nèi)環(huán)境平衡有關(guān)，在骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。Koji Murakami[8]采用T2mapping定量評價(jià)半月板部分切除術(shù)后不久的關(guān)節(jié)軟骨，膝關(guān)節(jié)正中矢狀面相對于股骨縱軸每隔10度設(shè)置一次。該方法證實(shí)了相對于股骨軸的20°、30°、40°和50°彎曲點(diǎn)處的膠原排列不規(guī)則，水分含量增加，尤其在30°彎曲處表現(xiàn)出明顯的變化，術(shù)后T2測量值明顯長于術(shù)前，切除半月板任何節(jié)段的邊緣都可能導(dǎo)致軟骨的早期退變。亦有文獻(xiàn)對于半月板修補(bǔ)及半月板部分切除術(shù)后近20年的術(shù)后隨訪中得出，半月板修補(bǔ)術(shù)后發(fā)生骨關(guān)節(jié)炎的風(fēng)險(xiǎn)比半月板局切手術(shù)小25%-50%，半月板修補(bǔ)術(shù)后發(fā)生骨關(guān)節(jié)炎的就診率是普通人群的2倍[2]，這與我們的研究結(jié)果是一致的。

圖1 患者女、50歲，膝關(guān)節(jié)疼痛就診，術(shù)前MRI如圖1A、圖1B提示內(nèi)側(cè)半月板后角撕裂(箭頭所示)，患者行關(guān)節(jié)鏡半月板局切手術(shù)，手術(shù)后7個(gè)月MRI隨訪，如圖1C可見術(shù)后殘余半月板形態(tài)及信號異常，毗鄰脛骨平臺內(nèi)側(cè)軟骨磨損。圖2 患者女，54歲，關(guān)節(jié)痛，如圖2A、圖2B示PDWI序列外側(cè)半月板前角撕裂并半月板胖囊腫形成(箭頭)，圖2C行外側(cè)半月板全切術(shù)后14個(gè)月隨訪可見關(guān)節(jié)間隙狹窄，圖2D局部放大后示股骨遠(yuǎn)端軟骨局部缺損(箭頭)。

3.0T MRI卓越的軟組織分辨率非常適合膝關(guān)節(jié)半月板術(shù)前術(shù)后的對比評估，尤其是對于關(guān)節(jié)軟骨的顯示具有獨(dú)一無二的優(yōu)勢[9]，通過對減肥患者關(guān)節(jié)軟骨的T2值測量得出，BMI下降對軟骨基質(zhì)變性有有益影響，BMI下降10%與OA風(fēng)險(xiǎn)因素相關(guān)的個(gè)體T2值的緩慢進(jìn)展有關(guān)，這表明BMI值的下降，對軟骨有有利影響，相反，肥胖是造成軟骨損傷的危險(xiǎn)因素[10]，也是許多研究證實(shí)軟骨損傷的危險(xiǎn)因素[11-13]，一方面因?yàn)榉逝只颊叩母連MI使得膝關(guān)節(jié)負(fù)荷增加，膝關(guān)節(jié)軟骨的負(fù)重也隨之增加，因此軟骨面磨損加劇，另一方面由于肥胖患者體內(nèi)的高血脂以及髕下脂肪墊的炎性反應(yīng)，都可造成軟骨損傷的發(fā)生[14]，引起膝關(guān)節(jié)疼痛、骨關(guān)節(jié)炎，也有研究[15]認(rèn)為肥胖是膝關(guān)節(jié)疼痛的獨(dú)立放射學(xué)因素這與我們的研究數(shù)據(jù)相吻合，BMI值越大，術(shù)后發(fā)生軟骨損傷風(fēng)險(xiǎn)越高，越容易發(fā)生骨關(guān)節(jié)炎[16]。

本研究發(fā)現(xiàn)軟骨損傷組和非軟骨損傷組的性別和手術(shù)部位也存在組間差異，但與術(shù)后發(fā)生軟骨損傷并不相關(guān)。女性與男性患者的組間差異可能與女性特殊的生理結(jié)構(gòu)有關(guān)[17]：(1)女性發(fā)生膝關(guān)節(jié)炎的發(fā)生率會(huì)隨著年齡的增加而增長，并在絕經(jīng)前后到達(dá)高峰，在50～55歲之間，女性關(guān)節(jié)炎的發(fā)病率是男性的4倍[18]；(2)女性對高跟鞋的青睞，易引起足部損傷，使足前掌動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性降低，足部受力增加；長期穿著高跟鞋可使足弓塌陷，導(dǎo)致足趾畸形，引發(fā)膝關(guān)節(jié)炎和腰肌勞損等[17]；勢必對關(guān)節(jié)軟骨造成一定損害。

手術(shù)部位的內(nèi)外側(cè)半月板的療效差別目前文獻(xiàn)報(bào)道[4]存在不一致性，手術(shù)部位的差別對關(guān)節(jié)軟骨損傷的影響存在較大分歧[19,20]，本研究顯示手術(shù)部位的差異軟骨損傷有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，尚需進(jìn)一步大數(shù)據(jù)的論證。

本研究發(fā)現(xiàn)軟骨損傷組和非軟骨損傷組的年齡、是否合并半月板半脫位、半月板撕裂類型、撕裂范圍及術(shù)后隨訪時(shí)間不存在組間差異。根據(jù)大鼠模型試驗(yàn)[21]，隨著年齡的增長，膝關(guān)節(jié)軟骨的厚度逐漸變薄，但軟骨磨損發(fā)生骨關(guān)節(jié)炎最主要的因素是機(jī)械應(yīng)力的變化而非年齡，負(fù)荷越不平衡，越容易發(fā)生軟骨損傷，不論是否合并半月板的半脫位，半月板撕裂類型及范圍差異可能會(huì)采取不同的手術(shù)方式，但都會(huì)引起膝關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)及靜態(tài)平衡力學(xué)的改變[20]，從而帶來關(guān)節(jié)機(jī)械應(yīng)力的改變，進(jìn)而發(fā)生骨關(guān)節(jié)炎，但其具體機(jī)制仍待進(jìn)一步大型研究的探索。

本研究針對目前臨床上存在的半月板撕裂過度手術(shù)的現(xiàn)狀，通過臨床資料與影像資料相結(jié)合的方法，探討半月板撕裂術(shù)后發(fā)生軟骨損傷的危險(xiǎn)因素，發(fā)現(xiàn)手術(shù)方式、性別、手術(shù)部位和BMI指數(shù)存在組間差異，其中手術(shù)方式和BMI指數(shù)與半月板撕裂術(shù)后軟骨損傷的發(fā)生存在相關(guān)性。手術(shù)方式的不同是導(dǎo)致術(shù)后發(fā)生軟骨損傷的重要危險(xiǎn)因素。本研究仍然存在一些不足，主要表現(xiàn)在入組樣本量較少，取樣相對局限，仍需更大樣本、多中心的大規(guī)模研究證實(shí)。