高頻超聲參數(shù)聯(lián)合BGP和MMP-1對(duì)運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷的診斷分析

李艷江，徐麗娟

1.呂梁學(xué)院體育系，山西 呂梁 033000；2.西安高新醫(yī)院影像科,陜西 西安 710077

膝關(guān)節(jié)是人體結(jié)構(gòu)中最為復(fù)雜的關(guān)節(jié)之一，同時(shí)它也是最容易受傷的關(guān)節(jié)之一。運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷會(huì)累及整個(gè)關(guān)節(jié)，其基本病理變化為軟骨及其組織的損傷，組織內(nèi)產(chǎn)生炎性病變及骨質(zhì)增生[1,2]。對(duì)于膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷而言，通常所采取的檢查方式是X線檢查，但該檢查方式雖然可以顯示骨性結(jié)構(gòu)的改變，但對(duì)軟骨組織病變及結(jié)構(gòu)病變不能很好顯示。近年來(lái)，高頻超聲影像機(jī)制在骨骼病變及肌肉病變等疾病的診斷中起著至關(guān)重要的作用，與其他檢測(cè)手段相比，高頻超聲的優(yōu)點(diǎn)在于可以及時(shí)、迅速地提高實(shí)時(shí)人體器官組織斷層圖像，獲得動(dòng)態(tài)的聲像圖診斷信息[3,4]。另外，高頻超聲掃描具有高度靈活性，可以有效獲取任意斷面圖像，且檢查費(fèi)用便宜、無(wú)輻射、方便使用，更容易被患者接受[5]。因此，本文特設(shè)此次研究，目的是探究高頻超聲參數(shù)與骨γ-羧基谷氨酸蛋白(BGP)、基質(zhì)金屬蛋白酶1(MMP-1)相關(guān)性及對(duì)運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷的診斷價(jià)值，以期拓寬高頻超聲的臨床應(yīng)用范圍。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年10月至2021年10月西安高新醫(yī)院88例疑似運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的患者為研究對(duì)象。最終被確診為運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的56例患者作為觀察組，其余32例患者作為對(duì)照組。觀察組患者平均年齡(52.03±1.98)歲；平均體質(zhì)量指數(shù)(BMI)(21.89±1.00)kg/m2；平均病程(15.46±1.20)月。對(duì)照組平均年齡(51.62±2.04)歲；平均BMI(21.67±1.12)kg/m2；平均病程(15.15±1.34)月。兩組具有可比性(P>0.05)。研究獲院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審批通過，患者及家屬知情同意。納入標(biāo)準(zhǔn)：觀察組所有患者均符合《骨科學(xué)(2015年版)》[6]中對(duì)運(yùn)動(dòng)后軟骨組織損傷的診斷標(biāo)準(zhǔn)；膝關(guān)節(jié)內(nèi)存在游離體、出現(xiàn)滑膜皺襞綜合征的患者；半月板損傷者。排除標(biāo)準(zhǔn)：患有類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕、血友病性關(guān)節(jié)炎、痛風(fēng)、化膿性關(guān)節(jié)炎、牛皮癬性關(guān)節(jié)炎者；有精神障礙不能配合實(shí)驗(yàn)者。

1.2 方法

所有患者均接受高頻超聲檢查，高頻超聲儀器為Philips公司的高頻超聲波儀ATLHDI 5000，檢查方法為直接接觸法，線陣探頭頻率為5～12 MHz，將檢查條件設(shè)置為肌肉骨骼。所有患者均呈仰臥位，雙膝伸直，將探頭置于骸骨上方骸上囊部位，在檢查中不斷變化屈膝角度，觀察患者滑膜表面粗糙度系數(shù)(URI)、軟骨表面的反射系數(shù)(RC)和軟骨厚度。完成上述檢測(cè)后取患者俯臥位，于腘窩處行縱向、橫向檢查，觀察患者股骨、籽骨骸后方軟骨面形態(tài)及回聲狀況，以及觀察患者有無(wú)腘窩囊腫的現(xiàn)象。所有超聲檢查均由同一名超聲科專業(yè)醫(yī)生來(lái)完成，由放射科專業(yè)醫(yī)生進(jìn)行讀片。

采用酶聯(lián)免疫法檢測(cè)BGP、MMP-1水平。于入組后次日清晨空腹抽取兩組患者靜脈血3 mL，以3000 r/min、5 cm半徑的轉(zhuǎn)速離心處理15 min，將血清分離，將其保存于-70 ℃環(huán)境中，待測(cè)。將血清樣本取出，利用試劑盒酶標(biāo)板進(jìn)行檢測(cè)，首先向反應(yīng)孔中加入100 μL稀釋成功的標(biāo)準(zhǔn)品，在37 ℃恒溫箱中孵育2 h，洗滌3次，加入100 μL抗體工作液，在37 ℃恒溫環(huán)境中孵育60 min，洗滌3次后加入100 μL終止液終止反應(yīng)，于450 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，繪制BGP、MMP-1水平曲線。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)應(yīng)用SPSS 20.0軟件。計(jì)量資料比較分別采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)和配對(duì)t檢驗(yàn)，多組間比較采用單因素方差分析；計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)；相關(guān)性分析采用Spearman相關(guān)系數(shù)模型；診斷效能分析采用受試者操作特征(ROC)曲線。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組軟骨表面高頻超聲參數(shù)的比較

如表1所示，與對(duì)照組相比，觀察組研究對(duì)象URI指標(biāo)更高，RC、軟骨厚度指標(biāo)更低(P<0.05)。

表1 兩組軟骨表面高頻超聲參數(shù)的比較

2.2 兩組BGP、MMP-1水平比較

如表2所示，與對(duì)照組相比，觀察組BGP、MMP-1水平更低(P<0.05)。

表2 兩組BGP、MMP-1水平比較

2.3 膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷患者超聲參數(shù)與BGP、MMP-1水平相關(guān)性

如表3所示，RC、厚度水平與BGP、MMP-1水平呈正相關(guān)(P<0.05)；URI與BGP、MMP-1水平呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)。

表3 膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷患者超聲造影參數(shù)與BGP、MMP-1水平相關(guān)性

2.4 高頻超聲參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷的診斷價(jià)值

如表4所示，與RC、URI、軟骨厚度單項(xiàng)診斷相比，聯(lián)合診斷對(duì)運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷的診斷效能更高(P<0.05)。

表4 高頻超聲參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷的診斷價(jià)值

3 討論

膝關(guān)節(jié)屬于人體中較為復(fù)雜的關(guān)節(jié)，其承擔(dān)著人體運(yùn)動(dòng)的重要功能，在人行走和站立的過程中，都需要依賴膝關(guān)節(jié)區(qū)緩沖減震，且人體中最為重要的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)之一就是膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)[7,8]。伴隨著體育運(yùn)動(dòng)的廣泛推廣，膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的患者正逐年增多，出現(xiàn)損傷還會(huì)涉及關(guān)節(jié)肌肉、韌帶、肌腱等組織，其損傷后引發(fā)患者膝部疼痛，令活動(dòng)受限[9]。而且人們常常忽略膝關(guān)節(jié)復(fù)核結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性、靜力性的穩(wěn)定功能，最終引發(fā)長(zhǎng)期的不良結(jié)局[10]。隨著超聲影像技術(shù)的不斷進(jìn)步，高頻超聲在運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用逐漸廣泛，高頻換能器可以使平面的分辨率大大提升，在某些情況下會(huì)超越核磁共振成像、CT、常規(guī)X線等，突破了檢查在結(jié)構(gòu)中的局限性[11]。

相關(guān)研究運(yùn)用高頻超聲檢查發(fā)現(xiàn)，由于膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷患者軟骨中不同成分的不斷分解，其表面超聲參數(shù)也會(huì)發(fā)生一定改變。正常軟骨組織和損傷軟骨組織之間存在顯著差異[12]。本文研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷患者的URI指標(biāo)更高，RC、軟骨厚度指標(biāo)更低，提示可能是膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷后，患者膠原纖維在軟骨表層會(huì)占據(jù)主要低位，表層膠原纖維會(huì)被分解，進(jìn)而令軟骨表面不平整，最終會(huì)令URI增大；而膝關(guān)節(jié)軟骨組織的改變不僅會(huì)令其表面變得粗糙不平，還會(huì)令RC顯著減少，主要可能是因?yàn)楦哳l超聲信號(hào)漫反射后，界面波幅變小，再有可能是因?yàn)檐浌墙M織結(jié)構(gòu)與成分發(fā)生變化，膠原蛋白分解后，更多的超聲能量被透射吸收，所以會(huì)造成軟骨組織RC的減少[13,14]。隨著膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷的加重，其軟骨表面厚度也會(huì)逐漸極少，這或許也和軟骨退化或蛋白多糖缺失有關(guān)[15]。因此，上述研究結(jié)果均顯示，高頻超聲可以有效發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷情況，并可以將其參數(shù)作為客觀的診斷標(biāo)準(zhǔn)，為膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷的早期診斷提供參考。

既往研究表明，膝關(guān)節(jié)軟骨組織細(xì)胞中都有雌激素受體的存在，當(dāng)雌激素受體水平降低后，軟骨組織細(xì)胞會(huì)分泌出基質(zhì)金屬蛋白酶MMPs，最終造成軟骨基質(zhì)降解的增加，加重軟骨組織損傷程度[16,17]。BGP則是可以檢測(cè)骨細(xì)胞功能的重要指標(biāo)，其主要功能是維持骨細(xì)胞活性，維持骨細(xì)胞正常礦化速率[18,19]。有相關(guān)研究表明，利用高頻超聲對(duì)患者膝關(guān)節(jié)損傷具有顯著的判斷價(jià)值，如王惠等[20]研究表明，訓(xùn)練中常見的一中損傷是膝關(guān)節(jié)損傷，主要是半月板和膝關(guān)節(jié)韌帶的損傷。而高頻超聲檢測(cè)非常簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、快捷，是非常有效的檢查膝關(guān)節(jié)損傷的一種方法[20]。與本文研究一致。本文研究結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷患者BGP、MMP-1水平更低，提示BGP與骨細(xì)胞功能的降低有關(guān)，MMP-1分泌被抑制，令患者正常軟骨組織機(jī)制受損，符合高頻超聲的檢測(cè)結(jié)果。運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷患者RC、軟骨厚度水平與BGP、MMP-1水平呈正相關(guān)；URI與BGP、MMP-1水平呈負(fù)相關(guān)。與RC、URI、軟骨厚度單項(xiàng)診斷相比，聯(lián)合診斷對(duì)運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷診斷效能更高。提示高頻超聲參數(shù)會(huì)有效反映運(yùn)動(dòng)后軟骨組織損傷患者的病變程度，BGP、MMP-1水平的降低會(huì)令超聲參數(shù)的變化更為顯著。本文的創(chuàng)新之處在于將高頻超聲應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的臨床實(shí)踐中，同時(shí)將高頻超聲參數(shù)進(jìn)行了深入分析，并探討其參數(shù)對(duì)BGP、MMP-1指標(biāo)的影響，對(duì)運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷臨床診斷提供了新思路。

綜上所述，高頻超聲參數(shù)聯(lián)合診斷可以有效對(duì)運(yùn)動(dòng)后膝關(guān)節(jié)軟骨組織損傷進(jìn)行判斷，其參數(shù)還與BGP、MMP-1有一定相關(guān)性，在臨床中可以為運(yùn)動(dòng)后軟骨組織損傷患者提供可信的區(qū)間范圍，令臨床診斷更具對(duì)比性。