膝骨关节炎患者晨僵与活动后僵硬的MRI病变模式关联：基于骨关节炎倡议（OAI）队列的潜类别分析

本研究针对膝骨关节炎（KOA）患者僵硬症状与结构性病变关联不明确的问题，通过分析OAI队列数据，采用潜类别分析（LCA）和膝内匹配病例对照设计，首次系统探索多部位MRI病变共存模式与僵硬的相关性。结果提示半月板病变、滑膜炎和关节积液是僵硬的关键关联因素，而软骨和骨髓病变关联不显著，为KOA症状管理提供了精准影像学靶点。

　　

膝骨关节炎（KOA）作为一种常见的退行性关节疾病，其典型症状之一的“僵硬”常被患者描述为活动困难或关节拘紧感，严重影响日常生活质量。然而，这种主观症状与膝关节内部结构性病变的关联始终是临床研究的难点。传统研究多聚焦于单一病变（如软骨磨损）与疼痛的关联，但僵硬是否由特定病变引发？不同病变共存时如何影响僵硬表现？这些问题尚未得到系统解答。此外，患者对僵硬的感知易受个体因素（如情绪、合并症）干扰，亟需更严谨的研究设计剥离混杂效应。

为攻克这一难题，研究团队依托多中心前瞻性队列“骨关节炎倡议（OAI）”，开展了一项创新性的膝内匹配病例对照研究。他们筛选出149例双侧膝关节WOMAC僵硬评分差异≥1分的患者，以自身对侧膝为对照，通过潜类别分析（LCA）识别MRI病变的共存模式，再采用条件逻辑回归模型解析这些模式与晨起僵硬、静息后僵硬的关系。研究发现，膝关节MRI病变可划分为四类共存模式：Ⅰ类（轻微病变）、Ⅱ类（轻度病变）、Ⅲ类（中度病变）、Ⅳ类（重度病变）。其中Ⅳ类病变以严重的半月板形态异常（MM）、半月板挤出（MExt）、霍法滑膜炎（HFS）和关节积液（EFF）为特征，与晨僵风险显著相关（OR=6.4）；而静息后僵硬在Ⅲ、Ⅳ类病变中风险均显著升高（OR分别为6.1和10.5）。值得注意的是，胫股关节（TFJ）和髌股关节（PFJ）的软骨形态（CartM）与骨髓病变（BML）均未显示与僵硬的独立关联。

关键方法概述

研究利用OAI队列基线至48个月随访数据，采用MRI骨关节炎膝关节评分（MOAKS）系统量化软骨、骨髓、半月板、滑膜等病变程度。通过LCA建模识别病变聚类模式，并以条件逻辑回归控制个体变异，分析病变模式与WOMAC僵硬子项评分的关联。

研究结果

1. 病变共存模式的识别

基于LCA模型，膝关节MRI病变被归纳为四种典型模式：

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  Ⅰ类（轻微病变）：各项病变评分均较低，作为对照组。
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  Ⅱ类（轻度病变）：TFJ-CartM和BML轻度升高，但半月板与滑膜病变不显著。
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  Ⅲ类（中度病变）：TFJ-CartM、BML及PFJ-CartM进一步恶化，但半月板病变仍较轻微。
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  Ⅳ类（重度病变）：半月板病变（MM、MExt）和炎症指标（HFS、EFF）显著突出，而PFJ-CartM与BML反而较Ⅲ类减轻。
  

2. 病变模式与晨僵的关联

与Ⅰ类相比，Ⅳ类病变患者晨僵风险显著增加（OR=6.4, P=0.002），而Ⅱ、Ⅲ类未呈现显著差异。这表明晨僵主要与晚期半月板损伤和滑膜炎症相关。

3. 病变模式与静息后僵硬的关联

Ⅲ类与Ⅳ类病变均显著提升静息后僵硬风险（OR=6.1和10.5），且风险增幅高于晨僵，提示静息后僵硬对病变恶化更敏感。

结论与启示

本研究首次通过病变模式视角揭示：KOA患者的僵硬症状与半月板结构异常、滑膜炎及关节积液密切关联，而非传统关注的软骨或骨髓病变。尤其值得注意的是，静息后僵硬较晨僵更能反映病变严重度，这区别于类风湿关节炎的晨僵机制，凸显KOA僵硬源于力学结构与局部炎症的叠加效应。结果提示临床应优先关注半月板与滑膜状态以缓解僵硬，并为针对病变模式的个体化治疗提供了影像学依据。未来需通过纵向研究验证病变模式与症状的因果关系，并纳入骨赘等未分析病变以完善评估体系。

发表信息

本研究成果发表于《BMC Musculoskeletal Disorders》（2025年卷26期），为KOA症状机制研究提供了新的方法论范式与临床洞察。