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骨髓水肿与骨关节炎

骨髓水肿与骨关节炎

膝骨关节炎(kneeosteoarthritis,KOA)是一种常见的慢性膝关节疾病,以关节软骨逐渐退化流失为主要病理特征,常导致疼痛和患者关节功能丧失,是中老年人最多见的致残原因之一。当前对OA的治疗主要是以缓解并发症为主,还没有能够逆转治疗疾病进展的药物。

骨髓水肿(bonemarrowlesion,BML)是指软骨下骨小梁中的异常表现,在T2加权饱和脂肪MR图像中表现为高信号区,与其他区域相比更明亮。

BML在膝OA中的作用机制尚不清楚,但在OA进展各阶段都可见到,并随着疾病进展有所改变,已经成为膝OA的一个临床特征。下面从BML的影响表现和评价、及其与膝OA疼痛、OA进展中结构变化和关节置换的关系等方面作一综述。

1BML的影像学表现与评价方法BML结构主要是一些非特异性的异常组织,像骨髓坏死、骨髓纤维化和异常骨小梁等,目前主要是利用T2加权核磁共振成像技术发现和确诊骨髓水肿。

在MRI中的主要表现为软骨下骨松质内边缘不规则的明亮区域。

BML不是静止不变的状态,而是一个动态的过程,会随着疾病进展有所变化,所以需要评价方法或评价系统来评估BML进展程度。

评价方法主要包括BML面积、体积和积分法等。现在面积和体积的评价方法已经很少使用,因为Zhao等的研究发现,按照面积评价,BML和软骨退化(WORMS积分评价法)有关联,改成用体积评价后,这两者之间又没有关系,彼此之间矛盾。

当前使用的积分法主要包括以下三种:全膝关节磁共振成像积分(WORMS),膝骨关节炎积分系统(KOOS)和波士顿利兹膝骨关节炎积分(BLOKS)。

WORMS:WORMS是针对膝OAMRI特征评估疾病进展常用的半定量积分评价方法。其中有对BML的评估,根据BML定义,脂肪抑制自旋回波T2加权图像中,软骨下骨髓信号增强区。

WORMS将膝关节分为14个软骨表面区和1个胫骨脊区。根据每个区域内BML大小比例等划分为4个等级:0级正常,未见骨髓异常;1级轻度,异常区域≤25%;2级中度,异常区域25%—50%;3级重度,异常区域≥50%。

KOOS:KOOS评价系统评估膝OA进展应用较广泛,对疾病进展变化比较敏感,可重复性高,可用来监测治疗效果和OA进展。

根据BML的影像表现,软骨下骨松质内信号增强的区域,起于关节表面向骨内延伸,直径长度不定。根据直径大小分为4个等级:0级,未见骨髓水肿;1级,轻度骨髓水肿(直径5mm);

2级,中度骨髓水肿(5mm直径2cm);3级,重度骨髓水肿(直径2cm)。BLOKS:BLOKS评价法最先由Hunter等提出,和WORMS一样将膝关节划分为15个区域,根据MRI中BML的大小,BML在每个区域中的比例以及BML在包括囊性变等在内骨髓病变区域中比例对BML划分等级。此方法目前没有WORMS和KOOS应用广泛。

2BML与膝OA疼痛关节疼痛是膝OA患者的主要临床表现,也是促使病人来就诊的主要因素,但目前尚不清楚疼痛产生的具体机制。

膝OA的病理特征是关节透明软骨丢失,但透明软骨内没有痛觉神经纤维,而骨髓受到痛觉神经纤维支配,所以骨髓病变可能是导致疼痛的潜在因素。

Creamer等发现给伴有膝疼痛的OA患者关节内注射麻醉剂,其中只有60%的人疼痛有所缓解。这说明关节外其他结构也会导致疼痛,其中最有可能的结构是骨,故有学者猜想疼痛的产生和BML有关。

Felson等报道,伴有疼痛的膝OA患者,其中50%会有BML,在没有疼痛OA患者中这个比例是4%,如果疼痛症状缓解,则同时BML病变程度也会相应下降。

膝关节疼痛越重的病人,BML程度也越严重;BML病变越严重,膝关节疼痛越重。另有证据显示,在X线表现相似的膝OA患者中,有膝关节疼痛患者产生骨髓水肿风险远大于没有膝关节疼痛患者,这些都说明BML与膝OA临床表现疼痛之间密切相关,骨髓水肿的产生进一步促进疼痛发生和发展。有些患者没有疼痛表现,只是在X线检查时发现有关节病变,在这类放射膝OA患者中,有BML与没有BML人群相比,前者产生疼痛症状的风险要远大于后者。对于BML与疼痛的关系也有学者持不同意见。

Catherine等认为BML和膝OA临床表现如疼痛之间没有什么联系,也不能解释疼痛的产生机制,只是对于伴有骨髓水肿、严重关节软骨和软骨下骨皮质缺损的女性OA患者来说,以后发生膝关节疼痛的几率会有所增大。Link等研究结论也表明BML和疼痛这两者间没有相关性。Seah等人认为疼痛的来源和BML无关,BML也不会导致疼痛。此外Torres等也支持此观点,认为BML不足以解释疼痛产生的机制,也不会影响加重疼痛严重程度。

以上这些结论,不论BML与疼痛这两者之间有关还是无关,都是横断面研究的结果,彼此之间互相冲突矛盾,还存在争议,所以还需要纵向研究以进一步确定BML与疼痛之间是否有关,以及有怎样的关系。

Felson等针对BML与疼痛的关系进行了纵向随访研究。

结果发现随着内侧间室、外侧间室和髌骨间室等各间室内BML范围增大,膝关节疼痛会进一步加重,其中BML的范围大小用WORMS法评价,疼痛用WOMAC标准衡量。同一队列内与对照组相比,基线内无膝关节疼痛,后期出现疼痛的试验组,随访过程中出现BML并积分增大的风险更大。此纵向研究结果能够强有力的证明,不管是放射膝OA还是症状OA,BML是引起膝OA疼痛的因素之一。上述各横断面和纵向研究结果表明,BML的发生发展都与膝疼痛的产生和进展密切相关,是导致疼痛原因之一。目前对膝OA疼痛症状的治疗效果不佳,其主要原因就是不了解疼痛产生的途径,缺少具体治疗目标。清楚了解BML与疼痛之间的关系,可为我们临床治疗疼痛提供新的防线,BML有可能成为新的潜在治疗靶点。阻断或治疗BML的发生发展有可能预防疼痛的产生。

3BML与关节结构改变OA疾病进展过程中伴随有关节软骨缺损、体积减小、厚度降低和关节间隙狭窄等,BML可见于OA进展中的每个阶段,所以进一步探索研究BML与这些结构之间的关系,有助于我们了解BML对OA进展的影响。

3.1BML与软骨缺损:横断面研究中,Baranyay等结果显示,没有临床症状的OA患者中,其中约13%病人膝关节内会出现BML,在内侧间室和外侧间室内,BML还与软骨缺损进展相关联。之前已有研究表明,软骨缺损能够预测软骨丢失,有软骨缺损人群将来软骨丢失的几率增加2倍,OA的病理特征就是关节软骨的丢失。纵向研究发现,症状OA患者中,基线内BML越严重,胫骨软骨体积减小越多,2年内软骨丢失也越多。关节软骨退化的病人,其MRI扫描中常发现骨髓水肿存在,且软骨退化越严重BML发生率越高。Kijowski等观察发现,60%关节软骨退化的病人软骨下有BML存在。BML会显著增加局部关节结构进展的风险,尤其是在受到BML影响的间室。可看出BML与软骨缺损有关,且BML病变越严重,软骨缺损丢失的越多。3.2BML与软骨体积:基线内BML可预测特定区内软骨缺损和软骨体积进展,这说明在软骨体积减小方面,BML和软骨缺损间有相互影响,若基线内软骨缺损越大,同时伴有BML发生,则软骨体积流失越多。

Dawn等发现在胫骨内侧,股骨内侧,胫骨外侧和股骨外侧这个四个区域内,BML可以预测软骨缺损进展和软骨体积减小。在股骨内侧、胫骨外侧和股骨外侧三个区域可预测软骨体积减小。

同时BML范围越大,随着时间推移,软骨缺损越严重,软骨体积减小流失也越多,Dawn等还认为股骨内侧的BML能够预测胫骨内侧软骨缺损进展,所有这些关系表明,BML对相邻的软骨进展有直接的影响。所以BML和软骨体积丢失间存在相互影响,其在软骨体积减小流失中有关键作用。Kothari等发现,在同一亚区,2年内基线内出现BML,其软骨流失增加。另一研究,Roemer等确定随着时间推移BML变化和软骨改变间的相关性,报道称若基线内未见BML则随访发现相邻软骨流失风险降低,而若有新BML出现或BML进一步发展,则相邻软骨流失的风险增加。

Raynauld等用定量检测法研究亚区内BML和软骨体积减小间的关系,发现在内侧间室骨髓水肿积分越高则软骨体积流失越多,但在外侧间室没有这样的联系。

综上可知,BML与软骨体积丢失之间存在相关性,有一定预测能力。3.3BML与关节间隙:OA患者的X线最普遍的表现是关节间隙狭窄,根据K-L积分评价系统,关节间隙越窄积分越高。

Felson等发现,纵向研究中,以内外侧间室的关节间隙评估关节退化和疾病OA进展,BML可以预测局部结构退化,内侧间室有BML,则其内侧进展的风险增加六倍以上,BML出现在外侧间室也会有类似的高风险。此外Felson等的研究以及Radke等也发现类似的结论,两年内BML与关节间隙变窄相关。改为用关节间隙评估OA进展,BML仍然与疾病发生发展相关,OA的治疗目的是阻断或逆转疾病进展,所以从此方面来说,不论是阻断OA进展还是疾病治疗,BML都有很重要的指导意义。

以上从软骨缺损、软骨体积变化和关节间隙等方面论述了BML与OA进展之间的关系,可知BML能够很好的预测OA进展,Pessis等指出,如果患者没有出现BML,则OA病情不太可能进一步发展,这也强调了BML在OA中潜在重要性。及早发现BML,然后治疗阻断其进一步发展,则有可能达到控制疾病进展,甚至治愈的目的。

4BML与膝关节置换对于软骨流失严重,已经处于疾病晚期的膝OA患者,关节置换是最后的治疗手段。但目前对关节置换术的适应症还没有达成共识。由以上论述可以看出,BML已经成为疾病的一种重要特征,与关节疼痛和结构进展都相关。

横断面研究中,Roemer等发现,关节置换治疗的试验组与未进行关节置换治疗的对照组比较,在关节置换治疗前的48个月内,试验组在内侧间室更有可能出现BML。

与对照组相比,全膝关节置换前试验组胫骨或股骨内侧出现BML的可能性增加,但在胫股关节或髌股关节却没有差异,这进一步证明了BML的临床预测能力。

Courtney等研究发现,3年内,有BML与未