膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎MR分級(jí)可重復(fù)性研究

陳其春，王龍勝，管松，陳琦

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)是一種以膝關(guān)節(jié)軟骨退變和磨損、關(guān)節(jié)緣和軟骨下骨骨質(zhì)增生為特征的慢性關(guān)節(jié)炎疾病，是中老年人群最常見的慢性關(guān)節(jié)退行性疾病。大多數(shù)流行病學(xué)研究診斷骨性關(guān)節(jié)炎主要是依靠影像學(xué)資料。常規(guī)X線片是OA臨床診斷中最基本和首選的方法，同時(shí)也被用于了解病變進(jìn)展情況和療效評(píng)估。目前大部分學(xué)者均采用OA的X線診斷標(biāo)準(zhǔn)(Kellgren-Lawrence classification，K/L分級(jí))[1,2]，并得到普遍認(rèn)可。但由于X線片為重疊影像，且主要顯示關(guān)節(jié)骨結(jié)構(gòu)改變，對(duì)于關(guān)節(jié)間隙未狹窄的早期OA，K/L分級(jí)有其局限性。與X線成像相比，MRI能夠?qū)浌莵G失、骨髓腫脹以及關(guān)節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)紊亂等病理特征進(jìn)行顯像。目前，MRI已經(jīng)成為除常規(guī)X線以外的重要輔助檢查手段，能夠更深人的了解OA患者病情。部分學(xué)者嘗試應(yīng)用MR分級(jí)評(píng)估關(guān)節(jié)OA嚴(yán)重度，但目前未有公認(rèn)的MR分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可靠性也有待研究，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究甚少。MR分級(jí)評(píng)估膝關(guān)節(jié)OA是否可以取代K/L分級(jí)，尚需進(jìn)一步研究。本研究目的是探討膝關(guān)節(jié)OA的MR分級(jí)的可行性及可重復(fù)性，期望為臨床提供更可靠的OA分級(jí)方法。

材料與方法

1.一般資料

搜集2017年10月～2018年12月間就診于我院，因膝關(guān)節(jié)疼痛完成X線及MR檢查的住院患者68例，共89個(gè)膝關(guān)節(jié)，其中左膝52例，右膝37例，男23例，女43例，年齡范圍32～91歲，中位年齡62歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①膝關(guān)節(jié)正側(cè)位X片及MR資料齊全；②患者有膝關(guān)節(jié)疼痛病史，臨床懷疑原發(fā)性O(shè)A；③根據(jù)臨床及影像資料排除類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、外傷等導(dǎo)致的繼發(fā)性O(shè)A。

2.設(shè)備及掃描

X線攝影采用GE(Definium 8000)X線機(jī)，行標(biāo)準(zhǔn)膝關(guān)節(jié)正側(cè)位攝影，電壓70 kV，毫安250 mA，自動(dòng)電離室控制曝光。

MR掃描采用西門子3.0T(MAGNETOM Verio)磁共振儀，膝關(guān)節(jié)專用線圈，采取仰臥位、腳先進(jìn)模式行常規(guī)矢狀面PDWI(TR 2400 ms,TE 17 ms)、壓脂T2WI(TR 3600 ms,TE 52 ms)，冠狀面T1WI(TR 700 ms，TE 16 ms)及壓脂T2WI(TR 3600 ms，TE 52 ms)掃描，層厚3 mm，層間距3.3 mm，層數(shù)18層，視野160 mm×160 mm，矩陣384×384，采集次數(shù)1，翻轉(zhuǎn)角140°。

3.圖像評(píng)價(jià)方法

由2名具有5年以上肌骨影像診斷經(jīng)驗(yàn)的放射醫(yī)師分別采用盲法(無臨床資料及影像報(bào)告)對(duì)圖像進(jìn)行評(píng)級(jí)。首先對(duì)膝關(guān)節(jié)X線圖像進(jìn)行分級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)K/L分級(jí)法[1]，并將K/L分級(jí)作為金標(biāo)準(zhǔn)，意見不一致時(shí)進(jìn)行討論確定。K/L分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：0級(jí)，正常；1級(jí)，可疑或輕度唇樣骨贅；2級(jí)，有明確的骨贅，可出現(xiàn)關(guān)節(jié)間隙狹窄；3級(jí)，中度多發(fā)骨贅形成和(或)關(guān)節(jié)間隙明顯變窄，有些骨質(zhì)硬化；4級(jí)，巨大骨贅，關(guān)節(jié)間隙顯著變窄，骨質(zhì)嚴(yán)重硬化，明顯骨質(zhì)磨損。

MR圖像評(píng)估：將89個(gè)膝關(guān)節(jié)MR資料3次隨機(jī)編為1～89，形成3份資料。2名醫(yī)師獨(dú)立在PACS系統(tǒng)(深圳藍(lán)網(wǎng))分別對(duì)其中2份資料進(jìn)行MR評(píng)級(jí)。MR分級(jí)采用最新的Park分級(jí)法[3]分為5級(jí)：0級(jí)，無軟骨損傷或者極少量骨贅(<5 mm)；1級(jí)，軟骨損傷1級(jí)伴至少一項(xiàng)(骨贅>5 mm，骨髓水腫>10 mm，軟骨下囊腫>10 mm)；2級(jí)，軟骨損傷2級(jí)至少伴一項(xiàng)(骨贅>5 mm, 骨髓水腫>10 mm，軟骨下囊腫>10 mm)；3級(jí)，軟骨損傷3級(jí)至少伴一項(xiàng)(骨贅>5 mm，骨髓水腫>10 mm，軟骨下囊腫>10 mm)；4級(jí)，軟骨損傷3級(jí)伴半月板三度撕裂。其中軟骨損傷參照Noyes分級(jí)[4]：0級(jí)，正常；1級(jí)，軟骨內(nèi)部信號(hào)改變，軟骨腫脹；2級(jí)，軟骨缺損<99%層厚；3級(jí)，全層軟骨損傷伴或不伴軟骨下骨水腫或潰瘍。選取髕股關(guān)節(jié)、內(nèi)外側(cè)脛股關(guān)節(jié)各亞區(qū)軟骨損傷最嚴(yán)重亞區(qū)作為該側(cè)膝關(guān)節(jié)軟骨損傷分級(jí)。如果軟骨損傷相符但其他3項(xiàng)條件均不符，則分級(jí)降低一級(jí)。半月板損傷參照Stoller分級(jí)[5]：0級(jí)，半月板內(nèi)無高信號(hào)；1級(jí)，圓點(diǎn)狀高信號(hào)；2級(jí)，線狀高信號(hào)未達(dá)半月板的關(guān)節(jié)面；3級(jí)，線狀高信號(hào)延伸至半月板的關(guān)節(jié)面。將MR分級(jí)與K/L分級(jí)進(jìn)行組間比較。10天后1號(hào)醫(yī)師按照同樣的方法對(duì)第3份資料進(jìn)行MR分級(jí)，并比較組內(nèi)一致性。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1.OA影像分級(jí)情況(圖1～3)

兩名醫(yī)師對(duì)89個(gè)膝關(guān)節(jié)OA評(píng)級(jí)情況見表1。

表1 膝關(guān)節(jié)OA患者KL分級(jí)及MR分級(jí)情況 (個(gè))

注：MR1、MR2分別為1號(hào)和2號(hào)醫(yī)師MR評(píng)級(jí)；MR1#、MR2#：兩名醫(yī)師第二次MR評(píng)級(jí)

圖1 女，54歲，左膝。a)矢狀面T2WI示MR分級(jí)3級(jí)。髕軟骨損傷3級(jí)(箭)，骨贅>5 mm，骨髓水腫>10mm，無半月板撕裂；b)K/L分級(jí)3級(jí)。髕股關(guān)節(jié)間隙明顯狹窄，明顯骨質(zhì)增生，關(guān)節(jié)面硬化(箭)。 圖2 女，70歲，右膝。a)冠狀面T2WI示MR分級(jí)4級(jí)。股骨內(nèi)髁軟骨損傷3級(jí)(箭)，骨贅>5 mm，骨髓水腫>10 mm伴內(nèi)側(cè)半月板撕裂；b)K/L分級(jí)4級(jí)。巨大骨贅，內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)間隙顯著變窄，骨質(zhì)嚴(yán)重硬化(箭)。 圖3 男，63歲，右膝。a)冠狀面T2WI示MR分級(jí)3級(jí)。股骨內(nèi)髁軟骨損傷3級(jí)(箭)，骨髓水腫>10 mm)；b)K/L分級(jí)2級(jí)。有明確的骨贅，關(guān)節(jié)間隙輕度狹窄(箭)。

表2 兩種方法評(píng)估膝OA組內(nèi)及組間一致性數(shù)目及Kappa值及P值

注：MR1-K/L、MR2-K/L分別為1號(hào)、2號(hào)醫(yī)師MR分級(jí)和K/L分級(jí)比較；MR1-MR2：兩名醫(yī)師MR分級(jí)組間比較；MR1-MR1#、MR2-MR2#：兩名醫(yī)師組內(nèi)比較

2.一致性檢驗(yàn)

兩種影像學(xué)評(píng)分方法的一致性及兩名醫(yī)師MR分級(jí)的組間及組內(nèi)一致性見表2。兩名醫(yī)師對(duì)膝關(guān)節(jié)OA的K/L分級(jí)與MR分級(jí)一致性Kappa值分別為0.812(一致性最強(qiáng))、0.783(一致性高度)。兩名醫(yī)師MR分級(jí)組間一致性Kappa值為0.897(一致性最強(qiáng))。組內(nèi)一致性Kappa值分別為0.882、0.897(一致性最強(qiáng))。MR分級(jí)與K/L分級(jí)差異顯著性評(píng)價(jià)，P>0.05(P=0.081和0.117)，兩種影像學(xué)分級(jí)方法間無顯著性差異。

討 論

骨性關(guān)節(jié)炎(OA)是一種臨床上常見的慢性退行性骨關(guān)節(jié)病，膝關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)最常受累。病理表現(xiàn)為關(guān)節(jié)軟骨變性、破壞、軟骨下骨硬化，關(guān)節(jié)邊緣和軟骨下骨增生，骨贅形成，可以引起疼痛、關(guān)節(jié)活動(dòng)障礙和致殘。自1957年首次提出以X線片評(píng)估大關(guān)節(jié)OA的K/L分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以來，臨床和科研關(guān)于OA分級(jí)方法，K/L分級(jí)一直沿用至今[2,3,7],得到普遍認(rèn)同，這也是本研究將K/L分級(jí)作為金標(biāo)準(zhǔn)原因。但K/L分級(jí)有其局限性。Schiphof等[2]提出由于影像學(xué)工作者采用K/L分級(jí)法描述圖像過程中會(huì)使用不同的詞匯描述，導(dǎo)致形成多個(gè)不同版本的“K/L分級(jí)”，甚至對(duì)同一個(gè)患者會(huì)有不同的K/L分級(jí)。另外，K/L分級(jí)受設(shè)備條件、年齡及操作影響，不同文章的觀察者間信度波動(dòng)范圍比較廣(0.51～0.89)[8,9]。因K/L分級(jí)強(qiáng)調(diào)骨質(zhì)增生程度，對(duì)于軟骨退變存在關(guān)節(jié)間隙狹窄但無骨質(zhì)增生的患者，無法給予OA診斷。且平片無法直接評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨、骨髓水腫及半月板損傷程度，忽略了膝關(guān)節(jié)OA的重要病理征象，存在“假陽(yáng)性”[10]。

MRI軟組織分辨率高，能夠全面評(píng)估膝關(guān)節(jié)軟骨、骨髓及半月板、關(guān)節(jié)腔積液、關(guān)節(jié)滑膜及游離體等情況，功能成像序列能夠發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)發(fā)生改變前的分子結(jié)構(gòu)成分的退變，為早期OA診斷提供可能[11,12]。目前，MRI已經(jīng)成為除常規(guī)X線以外的重要輔助檢查手段。Lee等[7]證實(shí)MR半定量評(píng)級(jí)髖關(guān)節(jié)OA方法(SHOMRI法)具有良好可重復(fù)性，且與K/L分級(jí)及臨床指標(biāo)具有顯著相關(guān)性。臨床急需一種實(shí)用、可靠的MR評(píng)分系統(tǒng)用于評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)OA的嚴(yán)重度，目前國(guó)內(nèi)相關(guān)研究幾近空白。

本研究?jī)擅t(yī)師對(duì)膝關(guān)節(jié)OA的MR分級(jí)與K/L分級(jí)一致性檢驗(yàn)Kappa值分別為0.812(一致性最強(qiáng))、0.783(一致性高度)。MR分級(jí)組間一致性Kappa值為0.897(一致性最強(qiáng))，組內(nèi)一致性Kappa值分別為0.882、0.897(一致性最強(qiáng))，均提示該MR分級(jí)具有良好的可重復(fù)性。MR分級(jí)與K/L分級(jí)差異無顯著性(P>0.05)，提示MR能夠替代X線作為膝關(guān)節(jié)OA影像學(xué)分級(jí)方法之一。

本研究參考的MR分級(jí)指標(biāo)包括關(guān)節(jié)軟骨損傷程度、骨贅、骨髓水腫、軟骨下骨囊變、半月板撕裂情況五項(xiàng)內(nèi)容，能夠綜合評(píng)估膝關(guān)節(jié)OA嚴(yán)重度。之前有學(xué)者利用MR研究膝關(guān)節(jié)OA，主要研究關(guān)節(jié)軟骨。Cicuttini等[13]發(fā)現(xiàn)內(nèi)外側(cè)脛骨平臺(tái)軟骨體積與膝關(guān)節(jié)間隙程度呈明顯負(fù)相關(guān)，提示關(guān)節(jié)軟骨的破壞是導(dǎo)致OA患者關(guān)節(jié)間隙狹窄主要原因。K/L評(píng)分以關(guān)節(jié)間隙狹窄程度評(píng)價(jià)OA嚴(yán)重度，間接評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨損傷程度，但對(duì)于早期軟骨損傷而關(guān)節(jié)間隙未出現(xiàn)狹窄病人容易低估。高分辨MR成像能直接評(píng)價(jià)軟骨形態(tài)、體積，能夠更真實(shí)的反應(yīng)OA嚴(yán)重度，這也是MR優(yōu)勢(shì)所在，這也是研究MR評(píng)估OA時(shí)均未包含關(guān)節(jié)間隙測(cè)量的原因[7,14]。但軟骨體積計(jì)算繁雜，需要掃描3D薄層序列,臨床上不適合作為MR分級(jí)指標(biāo)，而軟骨損傷的形態(tài)改變作為分級(jí)的半定量標(biāo)準(zhǔn)更簡(jiǎn)單、實(shí)用。Hayes等[15]統(tǒng)計(jì)了OA膝關(guān)節(jié)滑膜增生、半月板異常、軟骨缺損、關(guān)節(jié)積液、軟骨下骨病變、骨贅等MR征象與K/L評(píng)分之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)隨著K/L評(píng)分越高，MR顯示的骨贅>5mm、骨髓水腫>10mm、軟骨下囊腫>10mm等征象越常見，故本文參考的MR評(píng)分也將此3項(xiàng)征象作為評(píng)分指標(biāo)。與Hunter等[14]報(bào)道的MR評(píng)分含13項(xiàng)指標(biāo)相比，本文應(yīng)用的評(píng)分指標(biāo)更簡(jiǎn)潔、實(shí)用且重復(fù)性良好，適合臨床推廣。

本研究不足：首先，只應(yīng)用了MR常規(guī)序列掃描，對(duì)軟骨病損顯示沒有3D薄層序列清晰，下一步需結(jié)合高分辨序列如三維肪肪抑制擾相梯度回波序列(3D-FS-SPGR)更精準(zhǔn)的診斷軟骨損傷程度。其次，診斷結(jié)果缺乏關(guān)節(jié)鏡和病理證實(shí)，但本研究重心不在于MR診斷軟骨損傷準(zhǔn)確性，而是以公認(rèn)的K/L分級(jí)結(jié)果作為金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行MR分級(jí)，驗(yàn)證MR分級(jí)可重復(fù)性。

本研究證實(shí)新的MR分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估膝關(guān)節(jié)OA嚴(yán)重度，具有良好的可靠性和可重復(fù)性，將來或許可以替代以平片為基礎(chǔ)的K/L分級(jí)，為影像及臨床醫(yī)生提供更準(zhǔn)確的MR分級(jí)方法，且有望應(yīng)用于除膝關(guān)節(jié)外的大關(guān)節(jié)(髖關(guān)節(jié)等)OA的診斷。