幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎膝關(guān)節(jié)異常的MRI診斷探討

王 毅，李 瑞，宋英儒，黃仲奎，農(nóng)光民

幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎(juvenile idiopathic arthritis,JIA)是指16歲以下兒童不明原因關(guān)節(jié)腫脹、持續(xù)6周以上的關(guān)節(jié)炎，此概念取代了原有的美國應(yīng)用的幼年類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(juvenile rheumatoid arthritis,JRA)和歐洲應(yīng)用的幼年慢性關(guān)節(jié)炎(juvenile chronic arthritis, JCA)這2個分類標(biāo)準(zhǔn)[1]。該病可侵犯多個關(guān)節(jié)，膝關(guān)節(jié)受累多見，約占JIA病例的90%[2]。JIA反復(fù)發(fā)作，如不及早診斷、治療可導(dǎo)致不同程度的關(guān)節(jié)功能障礙，嚴(yán)重者可致殘。所以早期診斷、早期治療對JIA患兒十分重要。傳統(tǒng)的X線平片仍是JIA的首選檢查方法，但平片不能顯示JIA的早期滑膜病變，一旦出現(xiàn)X線骨侵蝕等陽性征象，已經(jīng)是JIA的晚期；而MRI能顯示JIA患兒早期的滑膜厚度、髕上囊積液量、骨髓水腫等病變，為JIA的早期診斷提供影像依據(jù)。

關(guān)于JIA的MRI研究，國內(nèi)外已有少數(shù)報道提到髕上囊滑膜體積及滑膜厚度的量化測定可反映JIA受累關(guān)節(jié)炎癥嚴(yán)重程度[3-4]。本研究中筆者對24例受累膝關(guān)節(jié)的X線平片和MRI表現(xiàn)進(jìn)行了前瞻性定性與定量分析，旨在探討MRI是否可以幫助臨床早期診斷JIA。

1 材料與方法

1.1 研究對象

選擇2010年5月至2012年2月期間，本院經(jīng)臨床確診為JIA，分型屬于少關(guān)節(jié)炎型JIA，并出現(xiàn)膝關(guān)節(jié)疼痛、腫脹的患兒共24例，所有患兒的臨床診斷均符合加拿大埃得蒙頓2001(國際風(fēng)濕病學(xué)聯(lián)盟新的分類標(biāo)準(zhǔn)討論稿)的診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]，即發(fā)病年齡＜16歲，累及1個或1個以上的關(guān)節(jié)炎，關(guān)節(jié)炎癥狀持續(xù)6周以上，并排除其他原因(如感染、外傷)所致。其中男20例，女4例，年齡1～16歲，中位年齡8歲。病程40 d至5年，平均2.2年。24例患兒均行雙膝關(guān)節(jié)X線平片及MRI平掃檢查，其中17例同時行MRI增強(qiáng)掃描，7例因患者原因未作增強(qiáng)掃描。24例MRI檢查前均進(jìn)行血液標(biāo)本檢查，包括類風(fēng)濕因子(rheumatoid factor, RF)、血沉(erythrocyte sedimentation rate, ESR)、C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein, CRP)。同時募集到4例無JIA及其他膝關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)病變或關(guān)節(jié)外傷的兒童作為正常對照組；均與兒童及其家屬說明檢查情況，并獲得同意。

1.2 MRI檢查

使用Philips Achieva 3.0 T 超導(dǎo)MR儀，受檢者取仰臥位，足先進(jìn)，使用膝關(guān)節(jié)線圈，于膝關(guān)節(jié)處加沙袋以制動。

MRI檢查包括平掃與增強(qiáng)掃描自旋回波序列。平掃：冠狀面T1WI：TR 500 ms，TE 20 ms，冠狀面及矢狀面T2WI：TR 2800 ms，TE 130 ms，矢狀面及橫斷面T2WI脂肪抑制序列：TR 2857 ms，TE 130 ms；增強(qiáng)掃描：患兒靜脈按0.1mmol/kg團(tuán)注GD-DTPA后5 min內(nèi)，行矢狀面及橫斷面T1WI脂肪抑制序列掃描，TR 500 ns，TE 20 ms；所有掃描層厚3 mm，層間距0 mm，矩陣276×246，F(xiàn)OV 300 mm×300 mm，激勵次數(shù)3。

患側(cè)膝關(guān)節(jié)髕上囊積液量的具體測量方法：在矢狀面及橫斷面T2WI脂肪抑制序列圖像上，運(yùn)用MR工作站后處理軟件SUN-ADW 3.2，先勾畫出每一層被測量積液的感興趣區(qū)(ROI)，再通過體積測量軟件對每層所勾畫的ROI軟件自動相加，得到總積液量(取橫斷、矢狀面總量的平均值)(圖1)，積液量＞5 ml測量有意義[3]。在矢狀面或橫斷面T1WI脂肪抑制序列增強(qiáng)圖上均由3名醫(yī)師討論后達(dá)成共識選取髕上囊最厚層面的滑膜，運(yùn)用測量軟件手工進(jìn)行測量，兩側(cè)膝關(guān)節(jié)累及以一側(cè)最厚處滑膜厚度為準(zhǔn)[3-4]，均由3名醫(yī)師進(jìn)行測量，取平均值。

1.3 實驗室檢查指標(biāo)

由酶聯(lián)免疫吸附試驗(e n z y m e-l i n k e d immunosorbent assay, ELISA)染色法檢測患兒血清，包括類風(fēng)濕因子[rheumatoid factor, RF；正常參考值為0.00～12.50 U/ml]、血沉[erythrocyte sedimentation rate, ESR；正常參考值為0.00～12.50 mm/h]、C反應(yīng)蛋白[C-reactive protein, CRP；正常參考值為0.00～5.00 mg/L]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS13.0統(tǒng)計軟件，均數(shù)用(±s)表示，髕上囊滑膜厚度、髕上囊積液量分別與實驗室指標(biāo)采用雙變量相關(guān)分析(Person法)，P＜0.05為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 JIA膝關(guān)節(jié)的X線和MRI表現(xiàn)

X線平片24例均見患側(cè)膝關(guān)節(jié)腫脹，關(guān)節(jié)間隙因年齡及個體大小不同而無法評價，骨質(zhì)密度均未見異常。

圖1 膝關(guān)節(jié)髕上囊積液量的測量方法：在矢狀面及橫斷面T2WI脂肪抑制序列圖像上，用MR工作站后處理軟件SUNADW 3.2，先勾畫出每一層被測量積液的ROI(A，B)，再通過體積測量軟件自動測得積液量(C)Fig. 1 The measurement of suprepatellar bursa fluid volume in workstation software SUN-ADW 3.2: the region of interest was outlined and measured in each layer in T2WI (A, B), then the fluid volume was measured by volume measurement software automatically (C).

24例MRI平掃均見髕上囊有片狀長T1、長T2信號的積液，積液量為(13.19±5.44) ml，其中22例積液量超過5 ml。24例中5例(5/24)伴脛骨上段骨髓水腫，呈斑片狀稍長T1、稍長T2信號；T2WI脂肪抑制序列呈高信號，邊界模糊(圖2)。17例行MRI增強(qiáng)掃描的患兒均出現(xiàn)髕上囊滑膜增厚[厚度為(3.21±1.27) mm]、血管翳形成及髕上囊積液。病變膝關(guān)節(jié)髕上囊滑膜厚度與髕上囊積液量之間呈顯著相關(guān)性(r=0.821，P＜0.05)。

增厚的滑膜組織及增生的血管翳在平掃T1WI呈稍低信號，T2WI呈不均勻稍高信號，邊緣欠光整，T1WI脂肪抑制序列增強(qiáng)掃描呈顯著強(qiáng)化(圖3)，11例可見到血管翳形成(11/17)，其中6例(6/17)僅可以見到小結(jié)節(jié)狀強(qiáng)化，3例(3/17)可見小結(jié)節(jié)狀強(qiáng)化及條索狀無強(qiáng)化，2例(2/17)僅見條索狀無強(qiáng)化；髕上囊積液呈斑片狀、條片狀長T1、長T2信號灶，邊界清楚，增強(qiáng)掃描未見強(qiáng)化(圖3)。僅見髕上囊有積液而無其他異常征象者有7例(7/24)；伴有軟骨性關(guān)節(jié)面毛糙、局部變薄者有4例(4/17)，增強(qiáng)掃描呈輕度強(qiáng)化，與顯著強(qiáng)化的滑膜組織易于分辨；2例(2/17)前交叉韌帶邊緣模糊，呈稍長T1、稍長T2信號；4例(4/17)患兒腘窩見多枚腫大淋巴結(jié)，呈稍長T1、稍長T2信號，邊界清楚，增強(qiáng)掃描輕度強(qiáng)化。

正常對照組4例兒童行MRI平掃與增強(qiáng)掃描檢查，均未出現(xiàn)滑膜增厚及關(guān)節(jié)囊異常積液等征象。

2.2 膝關(guān)節(jié)髕上囊滑膜厚度、髕上囊積液量分別與實驗室指標(biāo)的相關(guān)性

2 4例J I A經(jīng)酶聯(lián)免疫吸附試驗測得R F為(4.32±2.92) U/ml，ESR為(53.38±19.34) mm/h，CRP為(60.96±45.52) mg/L。髕上囊滑膜厚度與RF和ESR之間均呈弱相關(guān)性(r值分別為0.684、0.507，P值均＜0.05)，與CRP之間無相關(guān)性(r=0.213，P＞0.05)。髕上囊積液量與RF之間呈顯著相關(guān)性(r=0.837，P＜0.05)，與ESR之間呈弱相關(guān)性(r=0.452，P＜0.05)，與CRP之間無相關(guān)性(r=0.268，P＞0.05)。

3 討論

3.1 JIA主要的病因、病理

JIA是兒童時期以關(guān)節(jié)滑膜炎為特征的慢性全身性自身免疫性疾病，致殘性很高，疾病的早期尤其是發(fā)病的前2年之內(nèi)最易致殘[5]。早期診斷、治療可減緩患兒關(guān)節(jié)致殘。病理上，JIA早期關(guān)節(jié)發(fā)生非特異性水腫、充血、纖維蛋白滲出、淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞浸潤，反復(fù)發(fā)作后滑膜組織增厚，呈絨毛狀，向關(guān)節(jié)腔突起，并沿軟骨延伸，形成血管翳[6]。血管翳是一種以血管增生和炎性細(xì)胞浸潤為特征的肉芽組織，早期為細(xì)胞浸潤和血管增生，晚期則以纖維化為主[7]。一旦血管翳侵蝕到關(guān)節(jié)的軟骨性關(guān)節(jié)面甚至是骨性關(guān)節(jié)面時，關(guān)節(jié)面被纖維性和骨性結(jié)締組織所代替，進(jìn)而發(fā)生關(guān)節(jié)粘連，最終會導(dǎo)致關(guān)節(jié)僵直、變形，進(jìn)而致殘?？梢?，滑膜的異常增生和關(guān)節(jié)囊積液是其最基本的影像表現(xiàn)，這與Gylys-Morin等[8]的報道一致，進(jìn)而也反映上述病理改變在JIA中的普遍性。本組24例X線平片檢查僅見膝關(guān)節(jié)輪廓腫大，軟組織的分辨率很低，對以上JIA早期病理改變的顯示能力非常有限，但24例MRI平掃均可清晰地顯示JIA膝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊積液、骨髓水腫等，17例經(jīng)增強(qiáng)掃描還可清楚顯示滑膜增厚、血管翳形成，及血管翳對軟骨和骨質(zhì)的破壞、交叉韌帶損傷及腘窩淋巴結(jié)腫大等。

3.2 滑膜增生及血管翳形成與疾病臨床分期的聯(lián)系

本研究通過對4例正常組兒童及17例JIA患兒進(jìn)行MRI增強(qiáng)掃描發(fā)現(xiàn)，MRI不能顯示正常膝關(guān)節(jié)滑膜，關(guān)節(jié)滑液量通常＜1 ml；所以，一旦在關(guān)節(jié)內(nèi)可見滑膜，則常提示有滑膜增生和(或)血管翳形成。增生的滑膜表現(xiàn)為細(xì)條狀、斑片狀，在T1WI呈等或稍低信號，T2WI呈等或不均勻稍高信號，邊緣欠光整。血管翳在組織學(xué)上可分為炎性、纖維性和混合性3種類型[3]，炎性型血管翳表示疾病處于活動期，在T1WI呈低、稍低或等信號，T2WI呈等或稍高信號，增強(qiáng)掃描呈輕度強(qiáng)化；纖維性型血管翳表示疾病處于靜止期，由于內(nèi)含較多纖維及含鐵血黃素成分，在T1WI及T2WI上都呈低信號，增強(qiáng)掃描不強(qiáng)化；混合型介于兩者之間。本研究中17例增強(qiáng)掃描的患兒中有11例可以看到血管翳形成，6例僅可以見到小結(jié)節(jié)狀強(qiáng)化，3例可見小結(jié)節(jié)狀強(qiáng)化及條索狀無強(qiáng)化，2例僅見條索狀無強(qiáng)化。根據(jù)血管翳的MRI不同形態(tài)及強(qiáng)化表現(xiàn)劃分為炎性、混合性及纖維性三類，根據(jù)不同的病理類型可以判斷疾病所處的不同活動性分期。本研究結(jié)果提示，通過對病變膝關(guān)節(jié)增厚滑膜及血管翳不同形態(tài)、強(qiáng)化程度的分析判斷，可以初步區(qū)分疾病所處的不同臨床活動分期。

圖2 同一JIA患兒膝關(guān)節(jié)的X線平片和MRI。X線平片僅見膝關(guān)節(jié)周圍軟組織腫脹，骨質(zhì)顯示正常(A)。矢狀面T2WI脂肪抑制序列圖像顯示脛骨近端骨髓水腫和關(guān)節(jié)積液(B) 圖3 同一JIA患者膝關(guān)節(jié)的滑膜厚度和關(guān)節(jié)積液。矢狀面T2WI脂肪抑制序列圖像顯示髕上囊內(nèi)小片狀高信號強(qiáng)度積液，滑膜顯示不清(A)；冠狀面T1WI顯示滑膜為等信號影，邊緣模糊(B)；在矢狀面及橫斷面T1WI脂肪抑制序列增強(qiáng)圖像上，髕上囊滑膜明顯強(qiáng)化，而關(guān)節(jié)積液為不強(qiáng)化的低信號(C，D)Fig. 2 The X-ray and MR images of knee of the same JIA patient. Swelling of the knee soft tissue was found, but the bone was normal in X-ray photography (A). Marrow edema in proximal tibia and joint effusion were showed in sagittal fat-suppressed T2WI (B). Fig. 3 Synovial thickness and joint effusion of knee in the same JIA patient: effusion in the suprapatellar bursa was small pieces of high signal intensity, but synovial was invisable in sagittal fat-suppressed T2WI (A), synovial was iso-intensity signal, fuzzy boundaries in coronal T1WI (B), synovial thickness in the suprapatellar bursa was significant enhanced, but no enhancement of joint effusion keep low signal intensity in sagittal and transverse fat-suppressed gadolinium enhanced T1WI (C, D).

3.3 JIA的滑膜增厚、髕上囊積液征象定量值與疾病炎癥輕重的聯(lián)系

JIA滑膜增生最明顯的部位在髕上囊。有文獻(xiàn)報道，髕上囊的滑膜體積大小可反映炎癥嚴(yán)重程度，若滑膜體積超過3 ml，其診斷靈敏度和特異度分別達(dá)97%和100%[9]。由于滑膜體積與斷面上滑膜最大厚度間有顯著相關(guān)性，故測量滑膜厚度不失為判斷炎癥程度的一種簡單而有效的指標(biāo)[3]。但本研究中，17例JIA患兒MRI增強(qiáng)圖像滑膜增厚的程度并不相同，可能與患者接受檢查時病程不同有關(guān)。

關(guān)節(jié)囊積液在X線平片表現(xiàn)為關(guān)節(jié)腫大，MRI上表現(xiàn)為關(guān)節(jié)囊擴(kuò)大，以髕上囊最明顯，其內(nèi)為片狀均勻長T1、長T2信號，邊界清楚，增強(qiáng)掃描無強(qiáng)化，但也有文獻(xiàn)報道說延遲增強(qiáng)也可有對比劑滲透到積液中，但由于本研究團(tuán)注對比劑后約5 min即完成掃描，所以積液無強(qiáng)化。本研究通過后處理軟件勾畫MR圖像上的ROI，能夠測定病變膝關(guān)節(jié)髕上囊的積液量，經(jīng)統(tǒng)計學(xué)處理表明，本組髕上囊積液量的多少與髕上囊滑膜厚度之間有較高相關(guān)性，即髕上囊積液量的多少亦可反應(yīng)病變炎癥的嚴(yán)重程度。因此在JIA患兒中，炎癥活動性程度較低的膝關(guān)節(jié)，其滑膜厚度及滑液的量也就較低，反之亦然。有文獻(xiàn)報道，當(dāng)髕上囊滑液量超過5 ml，同樣可以達(dá)到對JIA的影像學(xué)診斷[3，9]。在本研究中，髕上囊積液量平均值約(13.19±5.44) ml，22例超過了5 ml，與文獻(xiàn)報道相似，因此在無法進(jìn)行增強(qiáng)掃描或者當(dāng)增強(qiáng)掃描未出現(xiàn)滑膜增厚的患兒中，可以測量髕上囊積液量作為早期JIA的一種輔助診斷指標(biāo)。

3.4 JIA其他早期MRI表現(xiàn)

骨髓水腫也是早期JIA表現(xiàn)之一，提示骨髓炎癥的存在[10]，主要表現(xiàn)為T1WI呈稍低信號，T2WI呈稍高接近骨髓脂肪信號影，而T2WI脂肪抑制序列圖像顯示骨髓水腫最為敏感，表現(xiàn)為邊緣模糊的高信號影[11]。本研究中5例患兒MR圖像中出現(xiàn)骨髓水腫，而X線平片均為陰性。

RF、ESR、CRP是判斷JIA活動性的重要血清學(xué)檢查。筆者通過對髕上囊滑膜厚度及髕上囊積液量與RF、ESR、CRP的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)髕上囊滑膜厚度與髕上囊積液量分別與RF、ESR之間有相關(guān)性，與CRP無相關(guān)性，這與文獻(xiàn)報道基本一致[3]。本組選擇的病例膝關(guān)節(jié)均有疼痛與腫脹，即病變處于活動期，提示可通過髕上囊積液量或者髕上囊滑膜最大層面厚度與血清學(xué)指標(biāo)之間的關(guān)系來判斷炎性病變的輕重。

3.5 JIA主要的鑒別診斷

(1)關(guān)節(jié)結(jié)核：常累及單一關(guān)節(jié)，多發(fā)關(guān)節(jié)受累少見；關(guān)節(jié)軟骨及骨破壞較JIA迅速而廣泛；關(guān)節(jié)結(jié)核合并竇道和死骨形成有助鑒別。(2)痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎：以第一跖趾關(guān)節(jié)為典型發(fā)病部位，無明顯骨質(zhì)疏松，骨端有邊界銳利的穿鑿樣骨破壞為其特點。

綜上所述，MRI對JIA的影像診斷具有十分重要的作用，為臨床在JIA的研究、治療領(lǐng)域中提供了一項重要而且準(zhǔn)確的輔助檢查方法。

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