在MOST研究中,将3D关节间隙宽度与X光片上的2D关节间隙宽度进行比较,探讨其在预测膝关节骨关节炎疼痛和功能在24个月内恶化的方面的有效性

《Osteoarthritis and Cartilage》:Usefulness of 3D Joint Space Width on Weight-Bearing CT in Comparison with 2D Joint Space Width on Radiographs for Predicting 24-Month Worsening of Knee Osteoarthritis Pain and Function in the MOST Study

【字体: 时间:2025年11月09日 来源:Osteoarthritis and Cartilage 9

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  膝关节骨关节炎三维关节间隙宽度与二维关节间隙宽度的预测价值比较研究。采用多中心队列研究设计,纳入302名(425膝)多因素风险人群,对比基于WBCT的三维关节间隙宽度(3D-JSW)与 radiograph的二维关节间隙宽度(2D-JSWx)预测24个月疼痛及功能恶化的效能。结果显示两种影像学指标均未显著提升疼痛(AUC=0.578 vs 0.511)及功能(AUC=0.617 vs 0.637)预测的ROC曲线下面积,且均未超越人口学特征模型(年龄、性别、BMI)的预测效能。讨论指出WBCT虽在分辨率、结构显示方面优于radiograph,但本研究受样本量限制及影像设备早期版本影响,未能证实三维测量在预后预测上的优势,建议结合多模态生物标志物及长期随访进一步验证。

  这项研究旨在评估一种新型的影像学生物标志物——基于体重承载计算机断层扫描(WBCT)的三维关节间隙宽度(3D-JSW)在预测膝关节疼痛和功能恶化的有效性。研究对象为参与多中心骨关节炎研究(MOST)的302名参与者(共425个膝关节),通过比较3D-JSW与二维关节间隙宽度(2D-JSWx)在放射影像上的表现,探讨哪种方法更适合用于长期随访中对膝关节骨关节炎(OA)相关症状变化的预测。

膝关节骨关节炎是美国最常见的关节疾病之一,影响超过3250万人。这种疾病不仅导致不适,还会显著降低患者的活动能力,影响生活质量。尽管OA在人群中高度普遍,但目前尚无有效的预测手段,能够准确评估患者未来疼痛和功能恶化的可能性。传统的放射影像学在评估OA结构变化方面具有重要地位,但其对疾病进展和症状变化的预测能力有限,主要原因是影像学技术本身的局限性,例如无法有效区分骨结构重叠区域以及对关节位置和受力状态的敏感性不足。

研究采用了两种影像学方法:一种是基于放射影像的二维关节间隙宽度(2D-JSWx),另一种是基于WBCT的三维关节间隙宽度(3D-JSW)。其中,2D-JSWx是在膝关节的特定中线位置进行测量,而3D-JSW则通过WBCT获取的三维影像数据进行计算,能够更全面地反映关节间隙的变化情况。此外,研究还结合了多种临床指标,包括自我报告的WOMAC疼痛评分、20米步行测试、坐起-站立测试以及WOMAC功能评分,用于评估膝关节功能的恶化情况。

研究结果显示,在24个月的随访期间,38个膝关节出现了WOMAC疼痛评分的恶化,但无论是3D-JSW还是2D-JSWx,均未能显著预测这种变化。在AUC(受试者工作特征曲线下的面积)评估中,3D-JSW的AUC值为0.578,而2D-JSWx的AUC值为0.511,两者之间的差异为0.067,但这一差异并不具有统计学意义。同样,在20米步行测试、坐起-站立测试以及WOMAC功能评分方面,3D-JSW与2D-JSWx的表现也未显示出显著差异,AUC值分别为0.585、0.690和0.617,与2D-JSWx的AUC值分别为0.582、0.676和0.637,差异均未达到统计学显著水平。此外,研究还发现,仅基于人口统计学变量(如年龄、性别和BMI)的模型在预测膝关节功能恶化方面同样表现良好,但并未优于影像学指标。

尽管3D-JSW在检测膝关节结构变化方面显示出一定的优势,例如能够提供更准确的三维数据、减少骨结构重叠带来的干扰,并且能够在膝关节处于功能负荷状态下进行评估,但其在预测症状恶化的表现并未显著优于传统的2D-JSWx。这一结果表明,影像学指标在预测临床症状方面可能仍然存在局限性,尤其是在症状恶化数量较少的情况下,研究可能缺乏足够的统计效力。此外,研究中使用的WBCT设备是2015年研发的原型机,其图像分辨率和质量相较于当前更先进的WBCT设备有所不足,这可能也是影响预测效果的一个因素。

研究还指出,膝关节疼痛和功能恶化的预测可能受到多种非影像学因素的影响,例如体重、种族、慢性疾病负担以及肌肉力量、体能、耐力和平衡能力等。这些因素可能在一定程度上掩盖了影像学指标的预测价值。因此,即使3D-JSW在结构变化的检测上具有优势,它在预测症状恶化方面可能仍需与其他临床指标或生物标志物相结合,才能更全面地评估膝关节OA的发展趋势。

尽管研究未能证实3D-JSW在预测膝关节疼痛和功能恶化方面优于2D-JSWx,但WBCT作为一种新兴的影像学技术,仍然展现出巨大的潜力。它不仅能够提供高分辨率的三维影像数据,还能够在较低的成本和辐射剂量下完成,且适用于携带金属植入物的患者。与MRI相比,WBCT的扫描时间更短,且能够更准确地捕捉膝关节在功能负荷状态下的结构变化,这对于临床研究和实际诊疗具有重要意义。

此外,研究中提到的其他影像学技术,如深度学习辅助的MRI分析,虽然在某些方面表现出更好的预测能力,但它们的适用范围和成本限制了其在临床中的广泛应用。相比之下,WBCT可能更容易推广,尤其是在需要快速、经济且非侵入性评估膝关节结构变化的情况下。然而,为了进一步提升其预测价值,研究建议未来应优化WBCT的采集协议,并开发更高效的自动化分析工具,以减少人为误差并提高数据处理的效率。

本研究的样本量较大,且参与者来自具有代表性的人群,这增强了研究结果的普遍适用性。然而,由于研究中使用的设备较为老旧,以及症状恶化数量较少,研究结果的推广能力仍受到一定限制。未来的研究应考虑使用更先进的WBCT设备,并扩大样本量,以进一步验证3D-JSW在预测膝关节OA临床结局方面的价值。

总体而言,这项研究为膝关节骨关节炎的影像学评估提供了新的视角,揭示了3D-JSW与2D-JSWx在预测临床症状方面的相似性,同时也指出了WBCT技术在结构变化检测上的优势。尽管3D-JSW未能在预测症状恶化方面显著优于2D-JSWx,但其在临床实践和研究中的应用仍具有重要意义。随着影像学技术的不断进步,3D-JSW可能在未来的研究中发挥更大的作用,特别是在结合其他生物标志物或临床指标的情况下,进一步提升其在预测膝关节OA临床进展中的价值。
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