膝骨性关节炎是以关节软骨退变、关节面和其边缘形成新骨为特征的一组非炎症性骨关节病变，其临床表现为关节疼痛和功能障碍。髌韧带是保持髌股关节稳定性的重要结构^[1]，膝关节退变时，是否会合并髌韧带的改变，髌韧带变性的特点如何，对临床正确选择治疗方法非常有意义^[2]。髌韧带的变化在常规MRI图像上难以发现，T2 mapping技术可以早期定量地检测组织T2值，可以无创地评估体髌韧带的组织学改变，进而反映髌韧带的变性情况^[3]。本研究采用MRI定量T2 mapping技术，探讨膝骨性关节炎患者髌韧带T2值是否存在变化，以及髌韧带不同部位的变化是否存在差异，以探究膝骨性关节炎患者髌韧带的变性特点。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2023年9月—10月，招募健康志愿者18例，共31个膝关节，为健康对照组。纳入标准为年龄≤30岁，膝关节无疼痛、晨僵、活动功能受限等临床症状，骨关节炎指数测定（the western ontraio and mcmaster universities osteoarthritis index，WOMAC）的觉模拟评分法（visual analogue scales，VAS）评分=0分。选取同时期就诊于我院关节外科的有膝关节疼痛症状的患者69例，纳入标准：至少有1个膝关节有疼痛、晨僵、活动功能受限等临床症状，且常规MRI扫描各序列图像上髌韧带全程未见异常信号。排除标准：膝关节损伤者及患有其他类型关节疾病者，如类风湿性关节炎、痛风等。其中轻度骨性关节炎组32例，共52个膝关节，VAS评分<80分；重度骨性关节炎组37例，共37个膝关节，VAS评分>120分。本研究经医院伦理委员会批准（2023医伦审131），所有研究对象已知情并签署同意书。三组的一般临床资料数据差异无统计学意义，见表1。

1.2 MRI检查方法

采用美国GE公司的750 3.0T MRI扫描设备，受检者均使用相控阵八通道膝关节专用线圈，采取仰卧位，足先进，膝关节自然伸直状态，髌骨下缘位于线圈中心。扫描序列及扫描参数见表2。

1.3 常规MRI图像解读

观察是否存在膝关节退变表现，包括关节软骨变薄或缺损，骨性关节面中断或局部增厚，关节面下骨质增生、囊变。观察常规MRI扫描各序列图像上，髌韧带是否有异常信号。

1.4 数据测量

使用GE AW4.6工作站自带的Functool软件中的T2 mapping选项进行后处理，将色彩阈值设定为0 ms（用红色表示）-80 ms（用蓝色表示）。采用定量T2 mapping序列扫描，选取髌韧带最大截面积层面，髌韧带平均分为近端（proximal patellar tendon，PPL）、中间（medial patellar tendon，MPL）、远端（distal patellar tendon，DPL）三个区域。在上述三个区域的中心位置，参照伪彩图中信号填充均匀良好的区域，选取三个面积为1 mm²的感兴趣区（regions of interest，ROI），测量出T2值（如图1）。分别由具有6~10年骨肌系统影像诊断经验的2名影像科医师在事先学习并掌握上述测量方法后对ROI的T2 mapping值进行测量。观察者1在间隔2周后再次以同样规则重复测量。

1.5 统计学分析

应用SPSS 26.0软件进行统计分析，采用Shapiro-Wilk检验数据的正态性分布。采用单因素方差分析，比较三组内髌韧带不同区域之间T2值的差异，进一步两两比较采用最小显著差异LSD-t检验。两组比较采用独立样本t检验。观察者间及观察者内测量所得数据的一致性采用组内相关系数（Intraclass correlation coefficient，ICC）进行评价。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 常规MRI扫描显示

健康对照组志愿者未见膝关节退变表现，髌韧带全程未见异常信号。轻度骨性关节炎组、重度骨性关节炎组患者膝关节均可见不同程度退变表现，包括关节软骨变薄或缺损，骨性关节面中断或局部增厚，关节面下骨质增生、囊变。入组的轻度骨性关节炎组、重度骨性关节炎组患者常规MRI序列上髌韧带全程均未见异常信号。

2.2 T2 mapping伪彩图结果

健康对照组髌韧带周边以蓝色为主，中间以绿色为主（如图2）；轻度骨性关节炎组、重度骨性关节炎组髌韧带自周边向中间由蓝、绿、黄色渐变（如图3）。

2.3 观察者间一致性

观察者间和观察者内测量的数据，ICC范围分别是0.76~0.87和0.80~0.94，一致性良好。

2.4 各组髌韧带三个测量区域T2值比较

健康对照组和重度骨性关节炎组内髌韧带三个测量区域T2值之间比较差异无统计学意义（P>0.05），轻度骨性关节炎组内髌韧带三个测量区域T2值之间比较有显著性差异（P<0.05）。轻度骨性关节炎组内，MPL区域的T2值大于PPL及DPL区域的T2值，差异均有统计学意义（P<0.05）。轻度骨性关节炎组PPL、MPL及DPL区域的T2值均高于重度骨性关节炎组，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。

注：^a与本组的MPL比较，P<0.05，^b与重度骨性关节炎组比较，P<0.05

3 讨论

膝骨性关节炎是常见疾病，我国膝骨性关节炎患病率为18%^[4]，严重影响患者的生活质量，中西医结合多种治疗方法被用来缓解症状^[5]。既往有文献报道，膝骨性关节炎患者的关节软骨、半月板甚至交叉韧带的结构变化^[6-8]，但是尚未见膝关节退变时髌韧带改变的定量研究。

髌韧带是连接髌骨和胫骨的结构，对于膝关节的稳定性和正常功能具有重要作用。主要体现在以下几个方面：一是维持髌骨的位置稳定：髌韧带通过与髌骨及其周围组织的连接，确保髌骨在膝关节的正常位置上稳定。这有助于维持膝关节的正常伸展运动^[2]。二是传递股骨的力量：髌韧带在行走、跑步等活动中起着重要作用，可以将大腿肌群的力量传递给膝关节，帮助保持膝关节稳定，减少关节负荷和压力^[9]。三是改善关节运动效率：髌骨在膝关节运动中起到一个滑动作用，髌韧带的紧张度和适当的张力有助于优化关节的运动效率，减少摩擦损耗^[10]。四是预防髌骨脱位：髌韧带的稳定性对于预防髌骨脱位至关重要，当髌韧带松弛或受损时，髌骨可能会偏离正常位置，导致髌骨脱位，引发疼痛、不稳定感和功能障碍^[1]。即使行全膝关节置换术，髌韧带仍需保留^[11]。

韧带主要由水（总重量的60～80%）和规则致密结缔组织构成。其结缔组织中主要是由胶原蛋白（干重的75%）以及弹性蛋白（干重的10～15%）、蛋白聚糖（干重的1～3%）和成纤维细胞（干重的1.5%）构成。胶原蛋白的构成主要是I型胶原蛋白，约占85%^[12]。韧带变性可导致胶原含量降低，水、蛋白多糖和脂质含量增加，微观结构（即三层螺旋胶原和原纤维）和宏观结构（即纤维和纤维束）水平的胶原组织紊乱^[13]。目前常用的影像检查方法，如常规MRI、超声，仅能从形态学上观察韧带的变化和连续性，但不能发现韧带组织成分的生化改变。

T2 mapping所测得的T2弛豫时间的变化是非特异性的，但研究认为，组织T2值与退行性改变相关的多种因素之间存在相关性，包括炎症、水合作用的改变、大分子含量的变化和胶原纤维的破坏^[14]，这就为研究韧带的变性创造了条件。本研究设立健康对照组，测得健康人髌韧带T2值的基线值，以更好地对比说明骨性关节炎组患者髌韧带是否存在变性。结果显示健康对照组PPL、MPL、DPL三个测量区域的T2值差异均无统计学意义，表明在正常情况下，髌韧带各区域组织结构和生化成分是相似的。而轻度骨性关节炎组髌韧带PPL、MPL、DPL三个测量区域T2值差异有统计学意义，且MPL的T2值大于PPL及DPL的T2值，表明在膝骨关节炎时髌韧带是有序变性的，它的变性从两端开始，中部变性出现较晚。重度骨性关节炎组髌韧带PPL、MPL、DPL三个测量区域的T2值差异均无统计学意义，表明在重度骨性关节炎时，髌韧带各区域变性程度均加重，其内结构趋于一致。

本次研究结果显示，轻度骨性关节炎组、重度骨性关节炎组的髌韧带不同测量区域T2值差异均有统计学意义，轻度骨性关节炎组T2值大于重度骨性关节炎组，表明膝关节退变程度加重时，髌韧带变性程度也会加重。髌韧带的干重主要由高度有序的I型胶原纤维组成，其内嵌在由水、蛋白聚糖、糖蛋白和其他小分子组成的基质中^[15]。正常的髌韧带含水量高，且多是游离水，因此T2值较高；而退变的髌韧带含水量降低，I型胶原纤维暴露，并排列紊乱，造成T2值减小。本研究结果证实，膝骨性关节炎严重程度影响髌韧带T2值降低程度，也就是说，随着膝骨性关节炎加重，髌韧带变性也更明显。

综上所述，应用MRI T2 mapping技术可以定量检测髌韧带的T2值，进一步判定其变性程度。分析本研究结果表明，膝关节退变时，髌韧带也会发生相应改变。髌韧带改变的早期不具有一致性和同时性，髌韧带的变性在两端出现较早，中部出现较晚。但随着膝关节退变的进一步加重，髌韧带各区域的变性最后会趋于一致。在临床诊断及选择膝骨关节炎治疗方法时，需关注髌韧带的改变。

参考文献