膝关节内外翻对软骨质量的MRI-T2 mapping评估：IMI-APPROACH队列研究新见解

《The Knee》：The Impact of varus and valgus alignment on knee cartilage quality assessed by magnetic resonance imaging: insights from the IMI-APPROACH cohort

本研究针对下肢力线异常增加单间室膝骨关节炎(KOA)风险的问题，通过IMI-APPROACH队列156例膝关节的横断面分析，采用MRI T2 mapping技术评估软骨质量。研究发现下肢力线异常，特别是关节内对线异常(JLCA)，与特定间室软骨质量下降(T2值延长)显著相关。研究强调在力线评估中区分骨性对线和关节内对线的重要性，为KOA早期干预提供了新视角。

　　

随着全球人口老龄化和肥胖率上升，膝骨关节炎(Knee Osteoarthritis, KOA)已成为困扰中老年人群的常见进行性关节疾病。据统计，40岁以上人群的KOA患病率高达22.9%，这一数字在过去的几十年里持续攀升，构成了重大的公共卫生挑战。KOA的特征是关节保护性软骨的逐渐破坏，伴随炎症和周围组织改变，导致疼痛、僵硬和活动范围受限。然而，传统的X线片诊断往往在疾病晚期才能发现KOA改变，此时干预效果有限。

在这一背景下，磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)技术中的T2 mapping成为一种强大的工具，能够无创地评估软骨成分。T2值可以反映软骨组织的水含量和胶原纤维取向，延长的T2值通常指示较差的软骨质量。这种技术对胶原浓度变化和胶原基质碎片化高度敏感，为活体软骨退变提供了关键见解。

值得注意的是，下肢力线异常(Lower limb malalignment)的个体发生单间室KOA的风险显著增加。不对称的负荷会导致单一胫股关节间室的软骨退化。下肢力线异常包括骨性对线异常(Bony malalignment)和关节内对线异常(Intra-articular malalignment)。前者指胫骨和/或股骨的形态学异常，后者则涉及膝关节内部的结构异常，如软骨退化、半月板损伤和半月板挤出。有些个体表现出"constitutional varus"(先天性内翻)，即仅存在骨性对线异常而无关节内畸形，这些个体虽然X线片上没有KOA证据，但随时间推移发展KOA的风险增加。

尽管先前的研究已经建立了力线异常与KOA进展的关联，但这些研究大多没有使用T2 mapping技术，也没有区分骨性对线和关节内对线对软骨质量的影响。这种区分至关重要，因为关节内对线异常本身就反映了单间室软骨和/或半月板丢失，是关节退变过程的一部分。

为了解决这一知识空白，来自荷兰乌得勒支大学医学中心骨科的研究团队开展了一项创新性研究，成果发表在《The Knee》期刊上。研究人员利用IMI-APPROACH前瞻性队列的数据，旨在探究膝关节软骨质量(T2值)与下肢力线异常之间的关联，特别关注整体力线异常的关联是否主要受关节内或骨性对线异常的影响。

研究团队采用了多项先进的技术方法。他们从IMI-APPROACH队列中筛选出156例具有完整基线数据的膝关节，该队列包含来自五个欧洲中心的297名KOA参与者。通过膝关节X线片自动分析获得关节线汇聚角(Joint Line Convergence Angle, JLCA)作为关节内对线的衡量指标。利用深度学习方法从低剂量全身CT扫描中自动分割股骨和胫骨，计算机械内侧近端胫骨角(mechanical medial proximal tibial angle, mMPTA)和机械外侧远端股骨角(mechanical lateral distal femoral angle, mLDFA)来评估骨性对线。整体力线则通过机械髋-膝-踝角(mechanical hip-knee-ankle angle, mHKAA)表示。最关键的是，研究人员通过高分辨率MRI进行手动软骨分割，分别计算内侧和外侧间室的浅表层和深层软骨T2值，从而精细评估软骨基质质量。

研究结果

参与者特征

研究纳入了156例膝关节，参与者平均年龄66.7±7.0岁，女性占81.4%。根据Kellgren-Lawrence(K&L)评分，24.4%为0级，26.3%为1级，19.9%为2级，26.3%为3级，3.2%为4级。平均mHKAA为179.8±3.0°，29.5%表现为内翻，18.6%为外翻。45.5%的参与者表现出骨性对线异常但无关节内畸形。

Kellgren-Lawrence与T2值的关系

研究发现，与K&L 2-4组相比，K&L 0-1组内侧间室深层软骨T2值显著更短(中位数30.9 ms vs 35.8 ms)，表明软骨质量更好。同样，外侧间室深层软骨也观察到类似差异。然而，内侧和外侧间室的浅层软骨T2值在两组间无显著差异。此外，K&L评分与JLCA呈中度正相关。

对线与T2值的相关性

研究发现，所有三种对线测量方式都显示，内翻膝在内侧间室有较高的T2值(更多软骨退化)，而外翻膝在外侧间室有较高的T2值。具体而言，在内侧间室浅层软骨中，T2值与整体力线(mHKAA)呈弱但显著的负相关(ρ = -0.31)。与骨性对线的相关性非常弱但显著(ρ = -0.19)。与关节内对线(JLCA)的相关性最为显著(ρ = 0.31)。在外侧间室浅层软骨中，T2值与各种对线参数的相关性都非常弱且不显著。在深层软骨中观察到类似的显著相关性模式，但对于骨性对线，未发现统计学显著的相关性。

JLCA正常组的对线与T2值相关性

为了评估单纯内翻或外翻对线对T2相关软骨质量的影响，研究人员分析了71例JLCA值正常(0-2°)的参与者。在这一亚组中，浅层软骨中T2值与骨性畸形仍存在弱(不显著)的相关性，而在深层软骨中，这种相关性几乎不存在且不显著。这表明在无关节内畸形的个体中，单纯骨性对线异常对软骨质量的影响有限。

讨论与结论

这项研究通过先进的T2 mapping技术揭示了下肢力线异常与膝关节软骨质量之间的复杂关系。研究结果表明，下肢力线异常，特别是关节内对线异常，与特定间室的软骨质量下降显著相关。最强烈的相关性出现在关节线汇聚角(JLCA)与软骨T2值之间，而骨性对线的相关性较弱。

这一发现具有重要的临床意义。它强调了在评估膝关节对线时区分骨性对线和关节内对线的必要性，而不是仅仅依赖整体肢体对线(mHKAA)。对于伴有骨性对线异常的 medial KOA，截骨术通常有效，但当对线异常仅为关节内性质时，手术效果较难预测。因此，手术规划不应仅基于mHKAA，必须分别评估骨性和关节内对线。

在constitutional varus(先天性内翻)亚组中，虽然观察到内翻骨性弯曲与内侧间室T2值升高的趋势，但这一发现未达到统计学显著性，可能是由于样本量不足。尽管如此，这一趋势提示MRI T2 mapping可能作为放射学生物标志物，识别具有constitutional malalignment和T2值升高的个体，这些个体可能在未来发展KOA的风险增加。然而，这一假设需要纵向研究来验证。

研究的局限性包括亚组分析统计效力不足、CT扫描在仰卧位而非负重位进行、K&L评分存在观察者间变异等。未来的改进可能包括负重CT扫描、EOS成像或模拟站立CT重建。

总之，这项研究为理解下肢力线异常与早期软骨退变之间的关系提供了重要见解。它强调了在力线评估中区分不同类型对线异常的重要性，并为KOA的早期识别和干预策略提供了新的研究方向。特别是对于constitutional malalignment的个体，T2 mapping可能成为识别KOA高风险人群的有价值工具，从而实现更及时有效的干预，减缓疾病进展。