在多中心骨关节炎研究中，基于负重CT图像的基线3D关节间隙宽度与2D关节间隙宽度（JSW）的比较，用于预测膝关节结构在24个月内的恶化情况

膝关节骨关节炎的结构恶化预测研究比较了体位CT（WBCT）的三维关节间隙宽度（3D-JSW）与常规 radiographs的二维关节间隙宽度（2D-JSW）的预测效能，基于MOST队列425膝的24个月随访数据。结果显示，3D-JSW在预测内侧和外侧OARSI关节间隙狭窄（JSN）恶化及MOAKS-CM软骨形态学评分恶化方面与2D-JSW相当。体位CT在骨关节炎评估中仍具潜力，但需更大样本验证。

　　
膝关节退行性病变的影像学评估与预测研究进展

（总字数：2367）

一、研究背景与意义
膝关节骨关节炎（OA）作为全球性流行疾病，其早期干预对改善患者生活质量至关重要。当前临床评估主要依赖传统二维X线测量关节间隙宽度（JSW），但存在测量误差大、对软骨形态评估不足等问题。近年来，三维体重站立计算机断层扫描（WBCT）技术发展迅速，其能够获得无重叠的三维关节解剖结构，为OA评估提供了新视角。本研究基于多中心骨关节炎研究（MOST）数据库，重点比较3D-JSW与2D-JSW在预测膝关节结构恶化方面的效能，为临床影像选择提供依据。

二、研究方法与设计
1. 研究对象
纳入2013-2018年间参与MOST研究的302名受试者（604个膝关节），排除术后关节置换、严重骨质疏松等特殊病例。样本年龄63.2±8.9岁，BMI 28.2±4.8，其中45.9%存在X线可见OA改变。最终分析涉及425个膝关节的OARSI评分和291个膝关节的MRI软骨评分。

2. 影像学评估体系
• 2D-JSW测量：采用标准化后前位X线片，在22.5%（内侧）和75%（外侧）关节水平进行二维测量
• 3D-JSW测量：使用曲贝设备进行体重站立位WBCT扫描，通过三维重建划分8个亚区（中央 medial/tibial、前/后/posterior lateral/tibial）
• OARSI评分：基于X线片进行关节间隙狭窄程度分级（0-3级）
• MOAKS-CM评分：通过MRI评估软骨形态变化，包含5个亚区的联合评分（0.0-3.3）

3. 统计分析方法
采用多变量逻辑回归模型，调整性别、BMI和年龄因素。通过ROC曲线比较预测效能（AUC值），95%置信区间和p值用于统计推断。特别设计了双读者盲法评估流程，确保结果可靠性。

三、主要研究结果
1. OARSI关节间隙评分预测
• 内侧间隙恶化（48/425膝）：2D-JSW（AUC=0.711）优于基础模型（AUC=0.626，p=0.032），但3D-JSW（AUC=0.681）未达显著水平
• 外侧间隙恶化（11/425膝）：3D-JSW（AUC=0.900）与2D-JSW（AUC=0.893）无统计学差异（p=0.814）

2. MOAKS-CM软骨评分预测
• 内侧软骨退化（53/291膝）：2D-JSW（AUC=0.742）优于基础模型（AUC=0.662），3D-JSW（AUC=0.729）未达显著差异
• 外侧软骨退化（34/291膝）：3D-JSW（AUC=0.699）与2D-JSW（AUC=0.692）无统计学差异（p=0.779）

四、关键发现与讨论
1. 影像技术效能比较
• 2D-JSW在内侧预测中表现突出，AUC值比基础模型提高0.085（p<0.05）
• 3D-JSW在内外侧预测中均未达到统计学显著优于2D-JSW
• 软骨形态评分（MOAKS-CM）的预测效能与关节间隙评分具有一致性

2. 工作机制分析
• WBCT的3D重建虽能消除解剖重叠，但其0.37mm的分辨率较现代设备（0.15-0.30mm）存在局限
• 2D测量通过固定测量点（22.5%和75%）获得稳定参考值，而3D-JSW的亚区划分标准尚未完全统一
• 样本中OA患病率较低（45.9%），可能影响统计效力，尤其是外侧病变（仅2.6%恶化率）

3. 技术优势与局限
• WBCT具备独特优势：①无金属植入物限制 ②辐射剂量（0.1mSv）接近常规X线 ③扫描时间仅为MRI的1/10
• 现有测量标准存在改进空间：①3D-JSW的亚区划分与2D测量点未完全对应 ②软骨评分需要更细化的亚区标注
• 预测效能差异可能与测量时相有关：早期OA病变的软骨丢失可能更依赖MRI直接观察

4. 临床启示
• 2D-JSW仍是内侧间隙评估的可靠指标，建议作为临床初筛手段
• WBCT在检测非对称性软骨病变（如前外侧磨损）方面具有潜力，需进一步探索三维参数
• 混合影像策略（X线+WBCT）可能提升预测精度，特别是对早期软骨病变的监测

五、研究局限性
1. 设备限制：采用2013年原型设备，分辨率（0.37mm）低于当前商用WBCT（0.15-0.20mm）
2. 样本特征：平均BMI达28.2，接近肥胖标准，可能影响测量稳定性
3. 预测阈值选择：未探索不同截断值下的诊断效能差异
4. 长期随访不足：24个月观测窗口可能不足以反映影像指标的全周期变化

六、未来研究方向
1. 建立标准化3D-JSW测量协议：建议统一8个亚区的深度测量方法
2. 开发混合预测模型：整合2D-JSW与WBCT的形态学参数（如骨赘体积、骨囊肿密度）
3. 探索影像组学特征：通过WBCT的三维重建数据提取纹理特征和形状参数
4. 增加临床终点关联性：需验证影像指标与疼痛评分、功能受限程度的相关性

七、技术转化前景
WBCT作为新型影像技术，具备以下转化潜力：
• 成本效益：单次扫描费用约为MRI的1/5，适于大规模筛查
• 评估全面性：可同时获取骨赘、软骨、半月板等结构信息
• 动态监测优势：固定屈曲位扫描更符合膝关节实际受力状态
• 设备普及性：现有X线设备经升级改造即可开展WBCT检查

该研究为影像技术选择提供了重要参考：在多数临床场景中，2D-JSW仍具实用价值；而WBCT更适合作为补充手段，尤其在评估软骨亚区病变和骨结构改变方面具有独特优势。未来需建立标准化数据库，开展多中心验证研究，以推动影像技术的临床转化。