MRI动态增强扫描对不同退变程度膝骨关节炎患者不同负重位点软骨下骨微灌注情况的对比研究

孙国龙，付志明，黄 锐

（广东省珠海市第二人民医院放射科，广东 珠海 519000）

膝骨关节炎病程中机械载荷是主要影响因素，机械载荷使膝软骨下骨处于高转换状态，不仅改变骨形态，还对骨量有一定影响；骨形成与骨吸收之间的动态平衡消失主要表现为骨形成、骨量增加进而导致软骨下骨质硬化［1-2］。软骨下骨的微灌注情况主要指其毛细血管的血流动力学表现，膝骨关节炎中软骨下骨毛细血管异常增生，导致其微灌注异常。目前关于人膝关节软骨下骨微灌注研究与异常高转换状态的关系报道较少［3-4］。MRI动态增强扫描能检测组织微循环并快速成像，故本研究探讨MRI动态增强扫描对不同退变程度膝骨关节炎患者不同负重位点软骨下骨的微灌注情况，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2014年1月至2017年1月在我院就诊的膝骨关节炎患者60例，均行膝关节关节镜检查；并按照关节软骨损伤Outerbridge分级对患者骨关节炎严重程度分级：Ⅰ～Ⅱ级30例为轻度膝骨关节炎组（A组），Ⅲ～Ⅳ级30例为重度膝骨关节炎组（B组）。均选取症状更严重侧的膝关节作为研究对象。纳入标准：①膝骨关节炎诊断符合中华医学会风湿病学分会的《骨关节炎诊断及治疗指南》［5］；②X线检查示内侧间室不同程度变窄；③无严重内科疾病；④无下肢严重血管疾病；⑤无MRI检查禁忌症；⑥签署知情同意书。选取20例健康体检的健康人为对照组，任选一侧膝关节作为研究对象。纳入标准：①无膝关节晨僵、疼痛等症状；②膝关节X线检查K-L分级为0级；③无严重内科疾病；④无下肢严重血管疾病；⑤无MRI检查禁忌症；⑥签署知情同意书。3组年龄、性别、体质量指数（BMI）差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

1.2 仪器与方法 使用GE 1.5 T MRI仪，行冠状位、矢状位、轴位饱和脂肪抑制质子相扫描；选择矢状层面行MRI增强扫描。使用高压注射器注射20 mL Gd-DTPA和20 mL生理盐水，流率3 mL/s，约10 min内行梯度回波T1WI脂肪抑制序列获取36幅同层15次动态增强扫描图像，每次扫描时间为0.33 s；扫描参数：TR 8.04 ms，TE 2.17 ms，层厚2.0 mm，FOV 20 mm×20 mm，翻转角15°，矩阵192×256。动态增强扫描后行矢状位TSE-T1WI增强扫描，扫描参数：TR 500 ms，TE 20 ms，层厚3.0 mm，FOV 180 mm× 180 mm，矩阵320×240，采集次数2。在Leonado平台对膝关节行3D重建，获取矢状位动态增强扫描系列3D图像，生成TIC，以进一步确定内侧、外侧胫骨平台中心，内侧、外侧股骨髁最低点，以此4点为中心，选取4个相近的软骨下矩形ROI，并测量其基础信号强度、强化率、最大斜率。

1.3 统计学方法 采用SPSS 19.0软件进行数据分析，计量资料以±s表示，多组比较先采用单因素方差分析，对有显著差异的指标组间两两比较行SNK-Q检验；计数资料采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 3组软骨下骨基础信号强度比较（表1） 3组患者在膝关节软骨下骨内侧胫骨平台、外侧胫骨平台、内侧股骨远端、外侧股骨远端的基础信号强度差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

表1 3组软骨下骨基础信号强度比较（±s）

表1 3组软骨下骨基础信号强度比较（±s）

注：A组，轻度膝骨关节炎组；B组，重度膝骨关节炎组。

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2.2 3组软骨下骨强化率（表2） B组内侧胫骨平台强化率显著高于A组（P＜0.05）；B组内侧胫骨平台、内侧股骨远端强化率显著高于对照组（均P＜0.05）；3组外侧胫骨平台、外侧股骨远端强化率差异均无统计学意义（均P＞0.05）；A组和对照组内侧胫骨平台、内侧股骨远端的强化率差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

2.3 3组软骨下骨最大斜率比较（表3） B组内侧胫骨平台、内侧股骨远端最大斜率显著高于A组和对照组（均P＜0.05）；3组外侧胫骨平台、外侧股骨远端最大斜率差异无统计学意义（均P＞0.05）；A组与对照组内侧胫骨平台、内侧股骨远端的最大斜率差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

3 讨论

骨关节炎病因复杂，是基因遗传学、生物力学、生物学等多种因素共同导致的关节退行性变。近年研究［6-7］发现，骨关节炎病理过程中涉及全关节所有组织，尤其是软骨下骨的病理性改变可能是启动骨关节炎的因子。豚鼠骨关节炎模型显示软骨下骨的超微结构改变最早，主要表现为软骨下骨密度减少，但其厚度、骨量、高转换有上升趋势［8］。早期反复的力学超载负荷导致股重塑，骨形成大于骨吸收而打破动态平衡，最终发展成骨质增生、骨质硬化及骨赘；钙化层不断增厚形成裂缝，进而伴随血管神经的入侵，骨关节炎病变中，异常的骨重建常伴血管的异常构成，导致骨微灌注的改变［9-11］。

表2 3组软骨下骨强化率比较（±s）

表2 3组软骨下骨强化率比较（±s）

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表3 3组软骨下骨最大斜率比较（±s）

表3 3组软骨下骨最大斜率比较（±s）

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MRI动态增强扫描可获得对比剂在毛细血管网和组织间隙内分布状况的动态信息，从而反映病变微循环、灌注和毛细血管通透性的变化，在肿瘤的检出、预后判断方面应用广泛；可得到TIC，通过分析TIC可获取其最大对比增强率、强化率、增强峰值、最大斜率等参数，进一步反映肿瘤的血流灌注情况［9，12-13］。对比剂的毛细血管灌注量、弥散率与强化率相关，反映机体局部血流灌注、毛细血管通透性等；最大斜率与局部组织的微循环灌注、血流动力学相关，反映毛细血管的孔径、密度等。

本研究把应力传导中心内外侧胫骨平面作为ROI，即膝骨关节炎的典型病理改变区域。结果显示：3组在膝关节软骨下骨内侧胫骨平台、外侧胫骨平台、内侧股骨远端、外侧股骨远端的基础信号强度差异均无统计学意义（均P＞0.05）。B组内侧胫骨平台强化率显著高于A组（P＜0.05）；B组内侧胫骨平台强化率、内侧股骨远端强化率显著高于对照组（均P＜0.05）；B组内侧胫骨平台、内侧股骨远端最大斜率显著高于A组和对照组（均P＜0.05）。随着骨关节炎病情加重，基础信号强度变化不大，但膝关节软骨下骨强化率、最大斜率有所增加，尤其在膝关节内侧损伤严重的间隙增加趋势更显著。这表明膝关节软骨下骨的微灌注主要表现为多进少出，骨关节炎患者软骨下骨毛细血管孔径增粗、密度增大、通透性增加，使单位时间内对比剂能快速通过，并滞留于组织间隙，组织间隙的对比剂量显著高于正常人［14-15］。

综上所述，膝骨关节炎病情加重时，膝关节软骨下骨的微灌注更高，主要表现为内侧胫骨平台及内侧股骨远端的强化率和最大斜率显著增加。

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