骨关节炎的早期诊断

骨关节炎是一种最常见的慢性退行性病变，以关节软骨的退行性改变和继发性骨质增生为主要病理特点，是在力学因素和生物学因素的共同作用下，软骨细胞、细胞外基质及软骨下骨三者之间分解和合成代谢失衡的结果。

调查发现，骨关节炎已成为主要的致残原因，多发生在膝和髋等负重关节，以髌股关节最为多见。据统计全世界骨关节炎的总患病率约为 15％，其中 50 岁以上人群的发病率达到 50％，最终致残率高达 53％。衰老、肥胖、创伤、劳损、遗传等均是骨关节炎的致病因素，但其确切的发病机制尚不清楚。

目前学术界对膝骨性关节炎早期诊断存在争议。所谓的早期膝骨性关节炎，Luyten 等认为 其应符合以下几项：（1）存在膝关节疼痛；（2）符合Kellgren-Lawrence 放射学标准中的 0 期或Ⅰ期，或者Ⅱ期中有明确骨赘但关节间隙正常者；（3）关节镜或者磁共振检查提示关节软骨变性及损伤。目前的诊断方法通常不能早期发现疾病， 特别是对于早期无明显关节症状的患者。 目前临床上普遍的情况是患者直到骨关节炎进入晚期出现关节损害时才被诊断，尚不能找到一种用于普查早期骨关节炎的诊断方法。 而关节镜一直被认为是评价关节软骨的“金标准”，但因操作复杂、费用昂贵及有创性等一些主客观因素决定了其作为早期诊断工具的困难性。因此临床上迫切需要寻找简单、实用、高效的早期诊断方法。

我们根据文献提供的循证证据，筛查了骨关节炎的危险因素，共9个项目（性别、体重体脂、外伤、下肢力线、日常活动量等），根据临床量表制定的科学原则，制定了骨关节炎临床风险评估量表，目前正在进行专家咨询论证阶段，待发布有关专家共识，有望成为骨关节炎早期诊断有力的临床工具。
核磁共振(MRI)是一种安全无创的检查方法，其具有组织对比性强，空间分辨率高，可进行多序列、多参数、多方位采样，全面显示关节软骨的厚度、轮廓形态和信号改变等优势，迅速成为关节疾病的主要检查方法之一。它可清楚地显示软骨的细微变化，这对早期诊断骨性关节炎具有很大的帮助。

目前有学者通过核磁T2 Mapping技术来定量测量软骨的T2值，以此来定量分析软骨的病变程度，尤其是在骨关节炎的早期，肉眼无法分辨核磁上软骨的病变图像。实际上组织的T2值就是反应组织的含水量，因此这个技术可以早期发现骨关节炎患者软骨的含水量，我们早期的研究发现骨关节炎早期软骨的含水量是明显增加的，随着疾病进展，软骨内的水分逐渐减少（中华风湿病学杂志，2001第5期）。因此骨关节炎早期可以发现软骨的T2值显著增加。

另外在传统的 MRI中，关节软骨表面层和中间层在 T2加权图像中表现为高信号，临床用途主要为评价软骨的中间层和表面层。而关节软骨深层和钙化层的 T2 值较短，平均为 5～10 ms，常规脉冲序列不能获得这种 T2 值范围的数据。随着 UTE 成像的出现，因其脉冲序列的 TE 短于现代临床磁共振设备常规可用的最短 TE 的 10～200 倍，所以可以探测 T2 弛豫时间在几百微秒内的短 T2 组织，能使 TE 达到 8～200 μs，其最早应用于临床肺部成像 。 关节软骨深层，在常规 MRI 中表现为 “黑色”，而在 UTE 图像中则可获得明显高信号，再结合一些抑制长 T2 成分的序列，可以抑制关节软骨表面层和中间层以及软骨下骨骨髓的高信号， 而使短 T2 成分的软骨深层和钙化层突出显示，软骨与软骨下骨的分界变得清楚，这样有利于评价骨关节炎或导致软骨破坏性疾病中软骨的全层缺损，另外还可以判断是否累及软骨的深层和钙化层，因此 UTE 成像在评价软骨深层和钙化层方面起着重要作用。

目前已有很多临床和动物实验研究发现骨关节炎早期病变主要发生软骨下骨和软骨交界处（也有人称之为骨软骨连接处），本人也在国内学术期刊上有相关论述，国际骨科学杂志2012，33（2）。因此MRI的UTE成像对骨软骨连接处的清晰显示可以早期发现患者的局部异常表现，这对骨关节炎早期诊断具有重要的意义。

但我们也要看到上述两项核磁技术的其缺点，一是价格相对贵一些，二是扫描时间相对长一些，我院目前常规开展这两项技术，每周也只能安排不到10例患者进行检查。即便是国内知名的大型医疗机构开展这两项技术的少之又少，基层及不发达地区的医疗机构则更不可能开展这两项技术。

骨关节炎的早期病理改变主要是关节软骨表面的毛糙，有研究发现高频超声对于膝关节骨性关节炎早期病理变化的诊断具有重要指导意义，它可清晰地显示关节面软骨的厚度及表面是否光滑，其对早期软骨病变的表现为病变区回声增高。 在 Wang 等的一项动物实验中发现，利用超声生物显微镜（UBM）可以清楚地观察关节软骨病变的分级情况， 但对人体软骨病变的观察还需进一步研究。超声生物显微镜是利用高频超声回波成像，采用高频率（50～100 Hz）的超声波探头，可提供高分辨率图像，具有价格低廉，使用方便，无放射损害等特点，现常用于眼科检查。杨依依等利用猪髌骨关节软骨进行的一项实验中发现，定量超声成像（QUI）所分析的软骨表面超声参数URI和RC可以评估退化软骨中蛋白多糖和胶原成分的减少情况， 可为骨性关节的早期诊断提供参考。而 Huang 等提出利用血管内超声（IVUS）或许可代替关节镜对关节软骨进行评定，利用血管内超声探头测量关节软骨厚度及表面放射波振幅，与高频超声系统对比分析，两者具有高相关性。目前超声检查诊断早期骨关节炎仍处于探索阶段。我院骨关节科与超声诊断科也正在密切合作研究，有望近期在超声诊断早期骨关节炎方面有重大突破。
随着分子生物学的发展和研究手段的提高，目前许多研究者在试图寻找用于临床评价骨性关节炎的生物学标志物， 通过检测患者外周血液或关节液等其它体液的相应酶或细胞因子等作为辅助指标早期发现并诊断骨性关节炎。我们对膝骨关节炎患者的血清软骨寡聚基质蛋白（COMP）水平进行检测，结果表明血清 COPM 可作为诊断早期膝骨性关节炎的一个新颖生物标志物（中国骨伤，2012第5期）。COPM是一种细胞外糖蛋白，属于血小板反应素家族，是目前应用最多的关节疾病标志物，是膝骨关节炎病程中关节软骨退行性变和滑膜病变早期阶段的特征性改变。近来关于膝骨关节炎的另外一个热门生物标志物是基质金属蛋白酶-13（MMP-13），属于 MMPs 分类中的胶原酶，又称胶原酶-3，对可直接降解软骨基质中最具特征、含量也最多的Ⅱ 型胶原变性裂解作用最强，通过破坏胶原肽链 GLY794-Leu795 之间的肽键进行启动，继而破坏软骨的拱形纤维结构，最终使关节软骨破坏， 因此 MMP-13 对Ⅱ 型胶原的裂解在骨关节炎发病中起着重要的作用。 目前还有其他一些用于早期诊断骨性关节炎的生物标记物， 如在骨性关节炎发病过程中白介素-1（IL-1）对关节软骨的破坏和热休克蛋70（HSP70）对关节软骨的保护，而IL-6、MMP-1、MMP-3、YKL-40 及 BMP-7等的变化亦在骨性关节炎的发病中表现出来。
迄今为止，早期OA的实验室诊断依据仍是临床工作的难点，尽管一些生物标记物在骨性关节炎的早期阶段明显增高，但许多生物标记物对其进行检测尚不完善，缺乏足够的敏感性，因此真正寻找到骨关节炎特异性的生物标记物并应用于临床诊断还需要进一步大量研究。
5 展望
迄今膝骨关节炎的诊断标准并不适用于早期诊断，因此迫切需要找出早期诊断的方法，我们通过制定骨关节炎风险评估、核磁共振或超声检查结合生化检查，综合判断可以提高对骨关节炎早期诊断效率，最终能为骨关节炎的精准预防和早期治疗提供坚实的基础。