宋雨珂,郭海威,洪志楠,林天燁,何曉銘,何敏聰,陳慶真,魏秋實

(廣州中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)中心,廣東省中醫(yī)骨傷研究院,廣東 廣州 510378)

骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis,OA)是一種以關(guān)節(jié)軟骨退變、軟骨下骨病變及滑膜炎癥為特征的慢性退行性關(guān)節(jié)疾病。隨著臨床研究的深入,力學(xué)因素以及代謝相關(guān)因素與OA發(fā)病顯著相關(guān)[1-2]。有研究顯示,膝關(guān)節(jié)周圍脂肪組織主要通過生物力學(xué)、損傷修復(fù)等效應(yīng)參與膝骨關(guān)節(jié)炎(knee osteoarthritis,KOA)的發(fā)生與發(fā)展[3]。

髕下脂肪墊(infrapatellar fat pad,IPFP)是膝關(guān)節(jié)前方主要的局部脂肪組織,其位于髕腱下方,在股骨髁和脛骨平臺之間,靠近關(guān)節(jié)軟骨表面和滑膜層[4]。IPFP的主要功能包括分配機(jī)械負(fù)荷、填充關(guān)節(jié)的額外空間、限制膝關(guān)節(jié)過度活動、穩(wěn)定髕骨和促進(jìn)滑液分布等[5-6]。同時,IPFP還具有代謝相關(guān)功能包括釋放和分泌炎癥介質(zhì),誘導(dǎo)并加劇關(guān)節(jié)軟骨退變,以及分泌保護(hù)性生化因子、改善關(guān)節(jié)液分布潤滑和保護(hù)膝關(guān)節(jié)[7-9]。目前,IPFP對KOA的影響作用仍然存在一定爭議[10]。既往研究發(fā)現(xiàn),IPFP最大面積和體積的增加對膝關(guān)節(jié)有保護(hù)作用,可以延緩OA的進(jìn)展[11-12]。同時,還有學(xué)者認(rèn)為IPFP可能是導(dǎo)致KOA患者膝前疼痛的重要因素[13],此外IPFP體積的增加會進(jìn)一步增加OA的風(fēng)險[14-15]。以上的諸多研究多從IPFP的體積和面積出發(fā)而很少考慮其信號強(qiáng)度的改變在KOA進(jìn)程中的影響。

膝關(guān)節(jié)退變往往伴隨內(nèi)外翻畸形的改變,尤其以內(nèi)翻畸形多見,同時膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形改變也是導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)快速退變的重要因素,膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形改變可能是由先天性解剖異常因素所導(dǎo)致,也可能是由軟骨、韌帶損傷、骨質(zhì)疏松等所造成的關(guān)節(jié)間隙變窄繼發(fā)導(dǎo)致。有研究顯示下肢力線改變尤其是內(nèi)翻改變的趨勢主要源自膝關(guān)節(jié)內(nèi)[16]。

因此,本研究通過應(yīng)用影像數(shù)字化分析技術(shù)對膝骨關(guān)節(jié)炎患者IPFP高信號進(jìn)行分析,以期明確髕下脂肪墊信號強(qiáng)度改變對于KOA內(nèi)翻畸形改變的影響,探討膝骨關(guān)節(jié)炎內(nèi)翻畸形改變與IPFP高信號之間的關(guān)聯(lián)性,為臨床上開展延緩膝骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展的對應(yīng)治療提供參考。

1 資料與方法

1.1 納排標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn):(1)符合美國風(fēng)濕病學(xué)會的KOA影像學(xué)和臨床表現(xiàn)診斷標(biāo)準(zhǔn)[17];(2)年齡≥40歲。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)影像學(xué)資料不全的患者;(2)有膝關(guān)節(jié)外傷史或患有嚴(yán)重的脊柱側(cè)凸、骨盆傾斜或髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良等關(guān)節(jié)外畸形而影響膝關(guān)節(jié)下肢負(fù)重力線者;(3)既往曾行脊柱、下肢或影響膝關(guān)節(jié)下肢負(fù)重力線手術(shù)者。

1.2 資料收集 回顧性分析2020年5月至2022年5月于廣州中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院就診被診斷為膝骨關(guān)節(jié)炎患者的影像學(xué)及臨床資料。利用住院電子病歷系統(tǒng),記錄患者一般情況如年齡、性別、病程等。利用臨床診斷工作站V5.5影像(中國)系統(tǒng),收集所有患者的膝關(guān)節(jié)X線、MRI、雙下肢全長片影像(AXIOM ARISTOS VX數(shù)字放射成像系統(tǒng),德國)記錄并測量相關(guān)影像學(xué)數(shù)據(jù)如膝關(guān)節(jié)Kellgren-Lawrence(K-L)分級、IPFP面積以及高信號數(shù)據(jù)、下肢力線參數(shù)。相關(guān)影像學(xué)數(shù)據(jù)由2名課題組成員獨立應(yīng)用影像系統(tǒng)長度測量工具以及Image-J軟件評估測量完成。

K-L分級標(biāo)準(zhǔn)[18],Ⅰ級:關(guān)節(jié)間隙可疑狹窄,可能形成骨贅;Ⅱ級:關(guān)節(jié)間隙狹窄并有明確的骨贅形成;Ⅲ級:關(guān)節(jié)間隙明顯狹窄,中度骨贅形成,部分硬化,可能存在骨末端畸形;Ⅳ級:骨贅形成,關(guān)節(jié)間隙嚴(yán)重狹窄,有明顯硬化,骨端明顯畸形。

IPFP數(shù)據(jù)包括MRI矢狀位T2加權(quán)像上髕下脂肪高信號最顯著層面IPFP面積和IPFP高信號面積(見圖1～2);下肢力線參數(shù)是評估膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形的重要參數(shù)包括:髖膝踝角(hip-knee-ankle angle,HKA),即股骨機(jī)械軸與脛骨機(jī)械軸相交形成的內(nèi)側(cè)角;股骨遠(yuǎn)端內(nèi)側(cè)角(medial distal femoral angle,MDFA),即股骨機(jī)械軸與股骨雙髁連線的內(nèi)側(cè)夾角;脛骨近端內(nèi)側(cè)角(medial proximal tibial angle,MPFA),即脛骨平臺關(guān)節(jié)線與脛骨機(jī)械軸的內(nèi)側(cè)夾角;關(guān)節(jié)線夾角(joint line convergence angle,JLCA),即股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線與脛骨平臺關(guān)節(jié)線的夾角(見圖3)。

圖1 髕下脂肪墊區(qū)域面積 圖2 髕下脂肪墊高信號區(qū)域面積

圖3 膝關(guān)節(jié)骨骼參數(shù)測量示意圖

共納入符合標(biāo)準(zhǔn)患者320例(379膝),其中男73例(81膝),女247例(298膝);年齡40～86歲,平均(65.04±8.56)歲;病程(5.37±5.46)年。根據(jù)K-L分級將患者分為輕度退變組(K-L Ⅱ級),中度退變組(K-L Ⅲ級)和重度退變組(K-L Ⅳ級),其中輕度退變組74膝,中度退變組199膝,重度退變組104膝,三組患者在年齡、性別以及病程方面無明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P>0.05,見表1)。

表1 三組一般資料比較

2 結(jié) 果

2.1 不同退變程度IPFP面積以及高信號面積比較 三組IPFP面積組間比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),三組高信號面積組間比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,見表2)。

表2 三組不同退變程度IPFP面積及高信號面積比較

2.2 IPFP面積以及高信號面積與一般情況的相關(guān)性分析 IPFP面積與年齡、病程存在負(fù)相關(guān),差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),與性別存在顯著正相關(guān),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);高信號面積與年齡呈正相關(guān),與病程呈負(fù)相關(guān),差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),與性別存在顯著正相關(guān),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05,見表3)。

表3 IPFP面積以及高信號面積與患者一般情況相關(guān)性分析

2.3 IPFP面積以及高信號面積與下肢力線參數(shù)的相關(guān)性分析 IPFP面積與HKA、MDFA、MPTA呈負(fù)相關(guān),與JLCA呈正相關(guān),差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);IPFP高信號面積與MDFA呈負(fù)相關(guān),與MPTA呈負(fù)相關(guān),差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);IPFP高信號面積與HKA呈顯著負(fù)相關(guān),與JLCA呈顯著正相關(guān),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),表明隨著IPFP高信號面積的增加,HKA會隨之減小,JLCA則會隨之增大,即下肢力線角度可隨著IPFP高信號面積的增加表現(xiàn)為逐漸內(nèi)翻的變化趨勢(見表4)。

表4 IPFP面積以及高信號面積與下肢力線參數(shù)的相關(guān)性分析

3 討 論

髕下脂肪墊也稱為Hoffa的脂肪墊,是膝關(guān)節(jié)內(nèi)最大的脂肪組織,是膝關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥因子和脂肪因子的重要來源,由Hoffa于1904年首次描述[19]。關(guān)于IPFP形態(tài)學(xué)方面有研究顯示IPFP形態(tài)學(xué)體積以及面積與年齡、身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)等并無任何相關(guān)性[20]。此外還有研究表明,KOA患者和無KOA患者的IPFP形態(tài)大小差異并無統(tǒng)計學(xué)意義[21],這與本研究所得出的不同退變等級KOA患者的IPFP面積差異無統(tǒng)計學(xué)意義的結(jié)果類似。一項關(guān)于IPFP形態(tài)與KOA相關(guān)性的橫斷面研究顯示[22],IPFP體積與面積與脛骨軟骨體積呈正相關(guān),與骨贅呈負(fù)相關(guān),軟骨損傷、骨贅形成往往會加速KOA進(jìn)展,而IPFP信號強(qiáng)度變化可以預(yù)測KOA的發(fā)展和預(yù)后。IPFP在KOA患者中具有炎癥浸潤、血管化和小葉間隔厚度的增加等病理表現(xiàn)。同時,與皮下脂肪組織相比,IPFP表現(xiàn)出纖維化和血管化增加、更多淋巴細(xì)胞浸潤小葉間隔和更小的脂肪小葉[15,23]。KOA進(jìn)展過程中會逐漸形成關(guān)節(jié)周圍骨贅,而這些骨贅也會進(jìn)一步刺激IPFP內(nèi)小血管的擴(kuò)張,從而引起脂肪間質(zhì)水腫、炎性細(xì)胞浸潤,顯微鏡下可見IPFP表面滑膜細(xì)胞增生,MRI影像則表現(xiàn)為高信號?，F(xiàn)有研究[24-25]證實KOA患者IPFP高信號的改變與軟骨缺損存在顯著相關(guān)性,隨著OA的不斷進(jìn)展,IPFP高信號的強(qiáng)度評分也會隨之增高,這與本研究的結(jié)果一致。全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)是治療晚期KOA的有效方式,Wang等[14]發(fā)現(xiàn)IPFP高信號改變可預(yù)測KOA患者5年內(nèi)需要進(jìn)行全膝關(guān)節(jié)置換的風(fēng)險,表明IPFP高信號強(qiáng)度改變不僅在疾病的進(jìn)展中起作用,在評估KOA患者終末期的疾病嚴(yán)重程度中也起一定作用。

隨著KOA的進(jìn)展,下肢往往會出現(xiàn)力學(xué)方面的失平衡,主要表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)的內(nèi)外翻畸形。下肢力線是評估下肢力學(xué)平衡的重要參數(shù),HKA是股骨機(jī)械軸與脛骨機(jī)械軸相交形成的內(nèi)側(cè)角,JLCA是股骨遠(yuǎn)端關(guān)節(jié)線與脛骨平臺關(guān)節(jié)線的夾角,兩者是判斷膝關(guān)節(jié)內(nèi)外翻畸形的重要角度。HKA越小則膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形越嚴(yán)重,JLCA則正好相反,JLCA越大則內(nèi)翻畸形越嚴(yán)重。下肢力線的改變會導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)負(fù)荷應(yīng)力的改變,從而加速KOA進(jìn)展,下肢力線的改變受諸多因素影響,如外傷、年齡、BMI、骨質(zhì)疏松等[26]。本研究結(jié)果顯示:IPFP高信號面積與HKA呈負(fù)相關(guān),與JLCA呈正相關(guān),表明隨著IPFP高信號面積的增加,HKA會隨之減小,JLCA則會隨之增大,即膝關(guān)節(jié)可能表現(xiàn)為逐漸的內(nèi)翻畸形,說明IPFP高信號也可能是影響下肢力線改變的一個重要因素。既往研究證實IPFP是膝關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥的重要來源,MRI影像中的高信號是IPFP炎性浸潤的主要表現(xiàn),結(jié)合本研究結(jié)果,筆者認(rèn)為,導(dǎo)致IPFP高信號的炎癥因素是影響膝關(guān)節(jié)內(nèi)翻畸形改變的主要因素。IPFP高信號會逐步引起關(guān)節(jié)軟骨、滑膜等關(guān)節(jié)內(nèi)組織的炎癥反應(yīng),持續(xù)的關(guān)節(jié)內(nèi)炎癥反應(yīng)會進(jìn)一步導(dǎo)致關(guān)節(jié)內(nèi)機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生變化并最終導(dǎo)致下肢力線的改變[27]。

綜上所述,本研究通過對IPFP面積進(jìn)行定量化評估分析發(fā)現(xiàn),IPFP高信號面積與膝關(guān)節(jié)退變程度以及內(nèi)翻畸形角度具有一定相關(guān)性,其可能是膝骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)展的一個潛在因素。本研究為回顧性研究仍然存在一定局限性,如未納入正常組進(jìn)行對比分析,沒有對患者數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)的隨訪分析,未來仍需進(jìn)一步隨機(jī)對照研究以提供更高的證據(jù)等級支持。