MRI結(jié)合血清、關(guān)節(jié)液中NO、MMP3水平在膝關(guān)節(jié)類風(fēng)濕與骨性關(guān)節(jié)炎的診斷價(jià)值

1.廣東省廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床 醫(yī)學(xué)院骨科 (廣東 廣州 510410)

2.廣東省中醫(yī)院珠海醫(yī)院骨三科 (廣東 珠海 519015)

彭力陽(yáng)1 陳榮彬2 李 勇2

膝關(guān)節(jié)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種以炎性滑膜炎為主要特征的自身免疫性疾病，病理表現(xiàn)為間質(zhì)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、血管翳形成、骨組織及軟骨組織破壞等[1]。骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)是因勞損、創(chuàng)傷、肥胖、關(guān)節(jié)畸形等多種因素所致的關(guān)節(jié)退行性病變，病理主要為骨質(zhì)硬化、骨丟失、軟骨纖絨樣病變等[2]。RA和OA臨床均有關(guān)節(jié)疼痛、腫脹、僵硬、活動(dòng)受限等表現(xiàn)，尤其是單側(cè)膝關(guān)節(jié)RA，與OA臨床鑒別難度較大[3]。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)由于能顯示滑膜炎、骨髓水腫、骨侵蝕等早期RA表現(xiàn)，已成為早期RA診斷的重要影像學(xué)手段之一[4]。一氧化氮(Nitric Oxide，NO)屬于氣體信號(hào)分子，其可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引起軟骨細(xì)胞凋亡[5]?；|(zhì)金屬蛋白酶-3(matrix metalloproteinase-3，MMP-3)是細(xì)胞外基質(zhì)降解的重要蛋白之一，其可通過將前膠原激活間接促進(jìn)軟骨降解[6]。血清及關(guān)節(jié)液中NO、MMP-3水平檢測(cè)有助于RA和OA病變的監(jiān)測(cè)。本研究通過分析RA和OA的MRI影像學(xué)特點(diǎn)及其與血清和關(guān)節(jié)液中NO、MMP-3水平聯(lián)合鑒別診斷RA和OA的價(jià)值，旨在為RA和OA鑒別診斷的選擇提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年10月～2018年10月本院收治的40例RA患者為研究對(duì)象(RA組)，其中男性13例，女性27例，年齡50～78歲，平均(66.28±5.47)歲，患膝左側(cè)22例，右側(cè)18例。選取同期本院收治的44例OA患者為研究對(duì)象(OA組)，其中男性16例，女性28例，年齡51～77歲，平均(65.84±5.13)歲，患膝左側(cè)25例，右側(cè)19例。兩組性別、年齡、患側(cè)情況無(wú)明顯差異(P＞0.05)，具有可比性。

納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)RA組符合RA診斷標(biāo)準(zhǔn)[7]；(2)OA組符合OA診斷標(biāo)準(zhǔn)[8]；(3)均為單側(cè)發(fā)??；(4)均經(jīng)MRI檢查確診：(5)無(wú)心肝腎感染或嚴(yán)重功能異常。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)下肢偏癱者；(2)具有膝關(guān)節(jié)外傷史或手術(shù)史者；(3)膝骨關(guān)節(jié)發(fā)育異常者；(4)具有免疫疾病史者。

1.2 MRI檢查方法 受試者均進(jìn)行MRI檢查，取仰臥位掃描，膝關(guān)節(jié)自然伸直，掃描序列及參數(shù)：矢狀位三維快速梯度回波序列(3-Dimensional FastField Echo，3D-FFE)T1WI (TR/TE為24：11，F(xiàn)OV為120mm，層厚5mm)，冠狀位脂肪抑制快速自旋回波反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(Short TI Inversion-Recovery，STIR)T2WI(TR/TE為164：32，F(xiàn)OV為160mm，層厚5mm)，橫斷位快速白旋回波序列(FastsDinecho，F(xiàn)SE)T2WI(TR/TE為4000：100，F(xiàn)OV為150mm，層厚5mm)。由兩名資深影像科專家采用雙盲法對(duì)MRI影像學(xué)圖片進(jìn)行分析并診斷，當(dāng)意見不一致時(shí)，共同探討得出最終結(jié)果。

1.3 血清和關(guān)節(jié)液NO、MMP-3水平檢測(cè) 采集受試者清晨空腹靜脈血2～3mL，3000rpm離心15 min，收集上清，分裝于1.5mL EP管中，-20℃保存待檢測(cè)。膝關(guān)節(jié)處皮膚消毒后，采用9號(hào)針頭穿刺關(guān)節(jié)腔，抽取受試者膝關(guān)節(jié)液2mL，注意抽取前膝關(guān)節(jié)進(jìn)行屈伸活動(dòng)，使關(guān)節(jié)液混合均勻，抽取時(shí)確保無(wú)血液混入。隨后采用小牛血清白蛋白磷酸鹽緩沖液(濃度5%，pH7.4)稀釋關(guān)節(jié)液(1：1稀釋)，并分裝于1.5mL EP管中，-20℃保存待檢測(cè)。血清及關(guān)節(jié)液MMP-3水平采用酶聯(lián)免疫吸附法檢測(cè)，試劑盒購(gòu)自上海盈公生物技術(shù)有限公司，儀器為BioTek ELx800型全自動(dòng)酶標(biāo)儀(美國(guó)BioTek)。血清及關(guān)節(jié)液NO采用硝酸還原法檢測(cè)，試劑盒購(gòu)自南京聚力生物醫(yī)學(xué)工程研究所。析各指標(biāo)診斷效能。

1.4 數(shù)據(jù)分析 應(yīng)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。正態(tài)分布的計(jì)量資料以()表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，P值＜0.05具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用受試者工作特征曲線(receiver operating characteristic curve，ROC)分

2 結(jié) 果

2.1 兩組MRI影像特點(diǎn)分析 RA組內(nèi)側(cè)脛骨關(guān)節(jié)骨髓水腫22例(55.00%)，囊性壞死16例(40.00%)，外側(cè)脛骨關(guān)節(jié)骨髓水腫25例(62.50%)，囊性壞死8例(20.00%)，OA組內(nèi)側(cè)脛骨關(guān)節(jié)骨髓水腫15例(34.09%)，無(wú)囊性壞死，無(wú)外側(cè)脛骨關(guān)節(jié)病變。RA組內(nèi)側(cè)脛骨關(guān)節(jié)骨髓水腫率與OA組無(wú)明顯差異(P＞0.05)，RA組內(nèi)側(cè)脛骨關(guān)節(jié)囊性壞死率高于OA組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)，RA組外側(cè)脛骨骨關(guān)節(jié)骨髓水腫、囊性壞死率均高于OA組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

RA組內(nèi)側(cè)II～I(xiàn)II級(jí)半月板損傷38例(95.00%)，外側(cè)II～I(xiàn)II級(jí)半月板損傷40例(100.00%)，OA組內(nèi)側(cè)II～I(xiàn)II級(jí)半月板損傷13例(29.55%)，外側(cè)II～I(xiàn)II級(jí)半月板損傷4例(9.09%)。RA組內(nèi)側(cè)、外側(cè)II～I(xiàn)II級(jí)半月板損傷率均高于OA組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

兩組均有關(guān)節(jié)積液，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，RA組滑膜增生38例(95.00%)，OA組滑膜增生10例(22.73%)，RA組滑膜增生率高于OA組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。兩組典型圖像見圖1-4。

表1 兩組血清和關(guān)節(jié)液NO、MMP-3水平比較

表1 兩組血清和關(guān)節(jié)液NO、MMP-3水平比較

注：與OA組比較，*P＜0.05

組別 例數(shù) 血清 關(guān)節(jié)液 NO(μmol/L) MMP-3(ng/mL) NO(μmol/L) MMP-3(ng/mL)RA組 40 90.32±18.36* 528.46±46.73* 195.23±34.16* 162035.53±13823.66*OA組 44 47.68±10.45 124.74±30.58 81.64±14.37 34582.03±4425.79

表2 MRI、血清和關(guān)節(jié)液中NO、MMP3單獨(dú)及聯(lián)合診斷效能

圖1-4 MRI檢查RA和OA影像學(xué)圖片。圖1-2 RA患者膝關(guān)節(jié)脛骨外側(cè)關(guān)節(jié)軟骨變薄，存在骨髓病變及骨質(zhì)侵蝕，雙側(cè)半月板萎縮，滑膜增厚；圖3-4 OA患者脛骨內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)軟骨變薄，邊緣有骨贅形成，內(nèi)側(cè)半月板撕裂，軟骨下骨信號(hào)增高。圖5 ROC曲線分析各指標(biāo)單獨(dú)或與MRI聯(lián)合診斷效能。

2.2 兩組血清和關(guān)節(jié)液NO、MMP-3水平比較 RA組血清和關(guān)節(jié)液NO、MMP-3水平均明顯高于OA組(P＜0.05)，見表1。

2.3 各診斷指標(biāo)單獨(dú)或聯(lián)合診斷效能 經(jīng)ROC曲線分析， MRI聯(lián)合血清和關(guān)節(jié)液中NO、MMP3診斷AUC高于各單項(xiàng)檢查指標(biāo)，診斷價(jià)值最高，見表2。

3 討 論

膝關(guān)節(jié)是人體重要關(guān)節(jié)之一，但外力作用、骨密度下降、長(zhǎng)期勞損等多種因素會(huì)引起膝關(guān)節(jié)出現(xiàn)慢性病變，其中以RA和OA發(fā)生率最高。兩者臨床癥狀相似，對(duì)于首發(fā)RA和OA，鑒別難度較大。MRI可清晰顯示滑膜、關(guān)節(jié)軟骨、骨髓等結(jié)構(gòu)，利于盡早發(fā)現(xiàn)滑膜增生、關(guān)節(jié)軟骨破壞、關(guān)節(jié)腔積液、骨髓水腫等征象，能顯示X線及CT檢查未能發(fā)現(xiàn)的病理變化，更加準(zhǔn)確評(píng)估RA膝關(guān)節(jié)損傷情況，相對(duì)于X線及CT檢查，具有優(yōu)越性[9]。

本研究采用MRI對(duì)所有RA和OA患者進(jìn)行掃描檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩組患者內(nèi)側(cè)脛骨關(guān)節(jié)均出現(xiàn)骨髓水腫，RA組患者外側(cè)脛骨關(guān)節(jié)出現(xiàn)骨髓水腫、囊性壞死的幾率較高，而OA組無(wú)一例患者出現(xiàn)外側(cè)脛骨關(guān)節(jié)病變，以上說(shuō)明RA患者病變范圍較廣，而OA病變部位具有局限性，周圍組織不會(huì)受累。RA組內(nèi)側(cè)、外側(cè)II～I(xiàn)II級(jí)半月板損傷率均顯著高于OA組，原因可能在于RA半月板受損是由自身免疫反應(yīng)引起，常呈一致性破壞[10]。RA組滑膜增生發(fā)生率顯著高于OA組，且RA患者滑膜增生具有廣泛性，OA增生僅為局部性，可以此鑒別兩種疾病。

RA和OA等骨關(guān)節(jié)疾病均與軟骨細(xì)胞功能異常有關(guān)。軟骨細(xì)胞可分泌MMP-3，MMP-3屬于MMP家族，MMP家族蛋白是一組含鋅離子的蛋白水解酶，具有溶解細(xì)胞外基質(zhì)作用。MMP-3可將關(guān)節(jié)軟骨與骨組織中蛋白多糖、膠原及及其他細(xì)胞外基質(zhì)大分子降解，促進(jìn)血管翳侵襲軟骨[11-12]。有研究顯示，RA患者血清MMP-3水平明顯高于健康者，且其水平隨骨關(guān)節(jié)損傷加重而升高，用于評(píng)估RA骨損傷程度優(yōu)于其他傳統(tǒng)指標(biāo)[13]。NO主要合成部位為關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨組織，其次為滑膜組織，在軟骨缺血、pH值降低、滑液內(nèi)低氧分壓、創(chuàng)傷、細(xì)胞因子等多種病理因素刺激下，軟骨細(xì)胞會(huì)合成一氧化氮合酶，從而產(chǎn)生大量NO發(fā)揮其生物作用。生理狀態(tài)下，一定濃度的NO可參與機(jī)體正常免疫反應(yīng)，拮抗氧化損害反應(yīng)。但過量產(chǎn)生的NO會(huì)使血管通透性升高，利于致痛物質(zhì)和炎癥介質(zhì)到達(dá)作用部位，在RA中，NO水平升高可誘導(dǎo)炎癥因子產(chǎn)生，最終引起滑膜細(xì)胞增生，對(duì)軟骨造成不可逆破壞[14]。本研究對(duì)RA和OA患者血清及關(guān)節(jié)液中NO、MMP-3水平進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，RA組血清及關(guān)節(jié)液中NO、MMP-3水平均顯著高于OA組，而關(guān)節(jié)液中NO、MMP-3水平均顯著高于血清中NO、MMP-3水平。以上結(jié)果提示RA患者具有較高NO、MMP-3水平，這可能與RA病變范圍較廣、病變程度較嚴(yán)重有關(guān)。而關(guān)節(jié)液中NO、MMP-3水平較高，大多軟骨已變薄并被破壞，說(shuō)明NO和MMP-3主要由增生的滑膜組織產(chǎn)生，而后經(jīng)淋巴循環(huán)進(jìn)入血液。

MRI鑒別診斷RA和OA敏感性較高，特異性較低，當(dāng)與血清和關(guān)節(jié)液NO、MMP-3聯(lián)合診斷時(shí)，可明顯減少誤診，彌補(bǔ)MRI診斷特異性較低的缺陷，提高診斷準(zhǔn)確性。以O(shè)A為參照，經(jīng)ROC曲線分析顯示，MRI聯(lián)合血清和關(guān)節(jié)液NO、MMP-3水平診斷RA的AUC為0.880，高于其他單獨(dú)診斷指標(biāo)，提示聯(lián)合診斷價(jià)值最高。

綜上所述，RA和OA的MRI影像學(xué)圖像具有一定差異，有利于鑒別診斷兩種疾病，但仍然存在誤診情況。血清和關(guān)節(jié)液NO、MMP-3指標(biāo)與MRI聯(lián)合診斷，可提高診斷準(zhǔn)確性，具有較高診斷價(jià)值，且采樣檢測(cè)方便，值得臨床推廣。