痛风性膝关节炎关节软骨T2值与软骨损伤的相关性

叶勇军，余日胜，周宝鹤，陈家骏，夏海红，纪建松

1.丽水市中心医院 放射科，浙江 丽水 323000；2.浙江大学医学院附属第二医院 放射科，浙江 杭州 310009

痛风性关节炎是最常见的炎症性关节炎之一，中国大陆地区高尿酸血症和痛风的发生率分别约为13.3%和1.1%，可致使身体机能减退和关节功能损害[1-2]。关节软骨在维持正常关节活动中起着重要的作用，它的损伤是痛风性关节炎的早期病理改变。多数研究中评价痛风性关节炎的方法多为定性或半定量的方法，不能准确反映软骨损伤的程度。T2 mapping能够检测和定量反映早期软骨退化，为目前最常用、具备较高可重复性及可靠性的关节软骨定量MRI技术[3]。本研究通过比较痛风性膝关节炎与健康者关节软骨T2值的差异，探讨其在痛风患者关节软骨损伤中的应用价值。

1 对象和方法

1.1 对象 收集2018年6月至2020年3月丽水市中心医院经临床确诊痛风并伴有膝关节症状患者，入选47例共56个膝关节作为病例组，男38例，女9例；年龄27～58（43.4±13.2）岁。诊断标准严格采用2015年美国风湿病学会/欧洲抗风湿联盟痛风分类标准[4]；排除标准：①骨关节炎、类风湿关节炎及其他膝关节疾病；②膝关节外伤、感染及手术史患者；③长期使用药物的慢性病史的患者。无膝关节疾病的健康志愿者15例共30个膝关节作为对照组，男12例，女3例；年龄25～57（41.5±12.5）岁。所有对象进行MRI常规序列及T2 mapping扫描成像。本研究经医院伦理委员会批准，所有对象均签署知情同意书。

1.2 临床数据采集 检查前均填写基本信息问卷，包括姓名、性别、年龄、现病史、既往史、家族史、个人史、有无吸烟饮酒嗜好等；测量身高、体质量，计算BMI，统计临床痛风分期（急性发作期、间歇期）。

1.3 影像学检查 使用荷兰Philips公司生产的INGENIA 3.0 T磁共振扫描机。嘱研究对象静坐 30 min，行MRI常规序列及T2 mapping扫描，并在进行常规序列检查后，根据所得常规图像排除明显膝关节间隙变窄、骨质增生的患者。常规序列包括：①矢状位T1WI-TSE：TR 500 ms，TE 15 ms；②脂肪抑制质子密度加权像（PDWI-SPIR）：TR 2 202 ms，TE 30 ms；③冠状位PDWI-SPAIR：TR 2 600 ms，TE 33 ms；④轴位PDWI-SPAIR：TR 2 817 ms，TE 30 ms。层厚3 mm，FOV 160×160×95 mm。T2 mapping成像：采用矢状位6回波SE序列扫描，TR 1 000.0 ms，TE分别为13.0、26.0、39.0、52.0、65.0、78.0 ms，FOV 160×160×66 mm，扫描时间712 s。

1.4 评价方法 2位放射科医师回顾性地独立分析MRI图像，对2组获取的所有膝关节MRI常规序列图像按照国际软骨修复协会（international cartilage repair society，ICRS）诊断分级。0级：正常软骨，软骨表面光滑未见缺损，其内信号均匀一致，无形态及信号改变；I级：软骨形态尚正常，表面光滑连续，但其内出现局灶性异常信号影；II级：软骨表面出现较轻不规则、局灶性缺损，但缺损深度未及全层软骨50%；III级：缺损加深，超过全层的50%，但未累及全层软骨；IV级：全层软骨缺失，软骨下骨质裸露，可伴有骨质信号改变[5]。2位放射科医师依据ICRS分级标准在双盲的条件下对膝关节常规序列上痛风的MR改变和关节软骨损伤分级进行评估，意见分歧时由2位医师共同进行讨论研究，获得统一的痛风诊断和软骨损伤分级，将ICRS I-II级划为轻度损伤组，IIIIV级划为重度损伤组。应用图像后处理工作站对所获得的膝关节图像进行后处理，设置生成参数：Noise Level取60%。利用6个自旋回波MR扫描图生成T2灰度图，分别测量髌骨（Patella）、股骨滑车（femoral trochlea，FT）、股骨内侧髁（medial femoral condyle，MFC）、股骨外侧髁（lateral femoral condyle，LFC）、内侧胫骨平台（medial tibia plateau，MTP）和外侧胫骨平台（lateral tibia plateau，LTP）等感兴趣区（region of interest，ROI）软骨的T2值的范围以及使用多边形ROI工具绘制ROI的面积，再用伪彩编码技术转化成T2 mapping伪彩图，见图1。采用全器官磁共振成像评分法测量重复性（whole-organ magnetic resonance imaging score，WORMS）[6]，测量2次取T2平均值作为该区软骨T2值，每个层面的测量需在两个连续矢状面上进行，并包括软骨全层。为了确定研究测量人员内部的重复性，在6周后按随机顺序重复测量关节软骨的T2值。

图1 男性43岁痛风性膝关节炎患者T2 mapping及其伪彩图

1.5 统计学处理方法 采用SPSS23.0统计软件进行数据分析。计量资料以±s表示，两组间比较用独立样本t检验，3组间比较用单因素方差分析；计数资料用例数表示，3组间比较用χ2检验；使用组内相关系数（intra group correlation coefficient，ICC）对测量数据进行一致性验证：0～0.4可重复性较差，0.4～0.75可重复性一般～良好，＞0.75可重复性较好。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 对照组与轻度损伤组、重度损伤组间基线资料比较 对照组与轻度损伤组、重度损伤组间年龄、性别、BMI及临床分期（急性发作期、间歇期）差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

2.2 组间和组内的T2值测量一致性验证 组间和组内的T2测量值一致性都较好，见表2。

2.3 2组患者各ROI软骨T2值比较 病例组各ROI测量的软骨T2平均值均高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表3。

表1 3组间基线资料比较

表2 组间和组内的T2值测量一致性验证

2.4 对照组、轻度损伤组和重度损伤组软骨T2值比较 轻度损伤组与重度损伤组比各部位ROI T2值差异有统计学意义（P＜0.05）。轻度损伤组和重度损伤组各部位ROI T2值均高于对照组，随着软骨损伤程度的增高T2值也增高，见表4。

3 讨论

本研究结果发现，几乎所有痛风患者膝关节各部位软骨T2值都显著高于健康志愿者，显示痛风患者大部分关节软骨基质异常，提示早期软骨损伤。成分MRI评估关节软骨是目前的研究重点，通过膝关节MRI的组合序列可以在不增加扫描时间的情况下得到T2 mapping图像[7-9]，这大大提高了该技术的临床使用前景。在退变早期软骨形态明显改变前T2值增加，反映胶原纤维各向异性的丧失和胶原分解相关的含水量增加。使用T2的大多数研究集中在膝骨性关节炎上，并显示骨关节炎的严重程度与T2值呈正相关[10]。近年来研究人员运用T1ρ及T2 mapping对类风湿性膝关节炎关节软骨和半月板损伤的测量和评估，提出对炎症性关节软骨和半月板损伤评价的可行性[11]。本研究也证实T2 mapping可以对膝关节软骨定位及定量评价，且研究者组间和组内的一致性很好，具有较高的准确率和可信度。

表3 2组各ROI软骨T2值比较（±s，ms）

组别 膝关节数 Patella FT MFC LFC MTP LTP对照组 30 43.10±5.97 41.21±4.08 45.21±6.48 46.11±5.31 33.11±5.79 34.36±6.34病例组 56 47.83±5.10 45.36±6.52 49.74±6.83 49.16±5.17 38.25±5.66 38.74±6.33 t 3.86 3.176 2.983 2.583 3.982 3.057 P＜0.001 0.002 0.004 0.037 ＜0.001 0.003

表4 3组间各ROI软骨T2值比较（±s，ms）

表4 3组间各ROI软骨T2值比较（±s，ms）

与对照组比：aP＜0.01；与轻度损伤组比：bP＜0.01

组别 膝关节数 Patella FT MFC LFC MTP LTP对照组 30 43.10±5.97 41.21±4.08 45.21±6.48 46.11±5.31 33.11±5.79 34.36±6.34轻度损伤组 38 46.53±4.10 44.34±3.55 48.55±5.11 48.49±5.76 37.27±5.81 37.98±6.22重度损伤组 18 50.68±5.11ab 47.23±4.34ab 52.32±3.87ab 52.43±5.54ab 41.45±4.43ab 42.36±5.41ab F 12.136 6.356 7.256 6.562 11.054 6.376 P＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001

痛风性关节炎是一种是由单钠尿酸结晶（monosodium urate，MSU）沉积到关节间隙导致若干促炎细胞因子的分泌和中性粒细胞聚集引起的炎症性疾病[2]。MSU晶体对软骨细胞的活性和功能有明显的抑制作用，可以迅速降低软骨细胞的活力。MSU晶体和软骨细胞之间的相互作用可能通过降低软骨细胞活性和促进分解代谢状态而导致痛风软骨损伤[12]，表现为正常软骨结构破坏及软骨细胞缺失，对水的通透性升高，同时蛋白多糖含量减少、体积增大，含水量升高，最终表现为T2值增高。CHHANA等[13]发现痛风患者关节软骨细胞中mRNA相关性的II型胶原蛋白表达降低和软骨基质蛋白多糖含量减少，用MSU晶体培养的软骨外植体在关节表面的软骨细胞死亡率比对照组更高，这与本研究结果一致，与健康志愿者相比，痛风膝关节炎患者T2显著增高，提示关节软骨结构破坏、含水量增高。由于没有更长期的随访，不能排除这种改变是暂时性的，有必要进行进一步前瞻性研究。

研究表明，T2值与软骨退变的程度呈正相 关[14-15]。本研究显示痛风性膝关节炎关节软骨损伤T2值变化与骨性关节炎软骨退变的规律类似，结果证明T2值可区分正常软骨和痛风性膝关节炎损伤软骨，以常规序列关节软骨损伤ICRS分级为标准，软骨损伤程度严重处的软骨T2值明显增高，随着损伤程度的增高，T2值明显增高，提示通过测量软骨T2值可以监测和评估软骨损伤。本研究中痛风早期的患者较多，在关节软骨未发生形态学改变时T2值已经升高，表明T2 mapping有助于痛风性膝关节炎软骨损伤的早期诊断。