第一部分痛风性关节炎的MRI影像学评价研究背景:痛风(gout,GT),即尿酸单钠(monosodium urate,MSU)结晶沉积病,是成年人尤其是高龄人群常见的关节疾病,侵蚀几乎所有的人体关节,特别是手、膝、髋、跖趾和脊椎等部位。细胞水平和分子水平的研究表明,GT患者皮下痛风石和软组织-骨界面中发现破骨细胞样细胞,表明破骨细胞激活是GT骨侵蚀的潜在机制,硫酸软骨素(chondroitinsulfate,CS)-4浓度的增加和组织蛋白多糖复合物酶的降解在体外降低尿酸(uric acid,UA)溶解度,这可能导致MSU晶体沉积。由MSU晶体介导的多种细胞和体液免疫激活机制被认为是急性痛风症状发展的关键,包括toll样受体(toll-like receptor,TLR)-2和TLR-4的信号通路的激活,髓样分化因子88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)的表达上调,以及通过TLR-2和TLR-4共享的衔接蛋白CD14和髓样细胞表达的触发受体(myeloid cells trigger receptor expression,TREM)-1的活化等。动物实验研究表明,可溶性UA的增加、营养不足、酒精摄入过量和包括肥胖与代谢综合征的特定疾病均可导致MSU晶体沉积引起的急性炎症反应。影像学技术为GT发生发展机制的研究提供了另一种思路。痛风患者的X射线平片和X射线断层摄像(computed tomography,CT)图像分析表明,骨内痛风石是痛风引起骨侵蚀和关节损害的主要因素,骨侵蚀发展的决定性因素是包括痛风结节在内的MSU结晶的生理特质。3.0T磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)技术研究了痛风引起的软骨损伤和关节炎症、痛风结节形成之间的关系,结果表明评价GT患者软骨损伤的GT MRI软骨评分(gout MRI cartilage score,GOMRICS)和Sharp van der Heijde(SvdH)总评分与关节间隙狭窄程度显著相关,进一步的研究表明GT的软骨损伤通常与骨关节炎和韧带断裂并存,相对不常见,呈局灶性,且与骨侵蚀、痛风石和滑膜炎有关,但一般不会引起骨髓水肿,这强调了 GT独特的病理生理学。由于痛风对关节功能有严重的影响,其与相关类型关节炎之间的相互关系也越来越受到重视。相关研究表明急性痛风与焦磷酸钙晶体沉积(calcium pyrophosphate dihydrate deposition diseaes,CPPD)关节炎在病理生理机制和临床表现之间有高度的相似性。大量GT和骨关节炎(osteoarthritis,OA)病例的研究表明,单个关节的MSU沉积与该关节发生的OA有关,MSU更易沉积于已罹患OA的关节。但由于GT发生发展机制还需要进一步的研究,本部分结合痛风性关节炎的MRI图像,进行回顾性分析,以揭示不同关节痛风性关节炎的MRI影像学特点,为痛风性关节炎的诊疗提供影像学基础。目的:1.研究不同关节痛风性关节炎的MRI表现特点。2.研究GT病程与骨侵蚀、骨髓水肿及痛风结节形成与合并OA之间的相关性。材料与方法:回顾性分析218例患者共393个罹患痛风性关节炎关节的影像学特点,男性211例,女性7例,年龄17至90岁,中位年龄51岁,≤40岁54例,其中24例合并OA,>40岁164例,其中107例合并OA。单关节发病111例,多关节发病107例。病程均在40年内,平均9年。血UA正常者38例,不同程度升高者180例。类风湿因子全部阴性。临床诊断均符合美国风湿病学会(American College of Rheumatology,ACR)2012年痛风诊断标准。所有患者均进行X线检查及MRI检查。每个病变关节行X线正、侧位摄片。MRI检查采用关节线圈,成像层面为冠状位/矢状位和轴位,SE序列、STIR序列。X线平片和MRI主要观察指标:受累关节骨侵蚀、骨髓水肿、关节内和/或周围痛风结节有无、软组织肿胀及关节腔积液。骨侵蚀评分分为0～10分(根据侵蚀骨占被评价骨的容积)。骨髓水肿分为0～3分(根据水肿占骨体积的比例)。病程根据发病时间长短分为≤1年,1<n<3年,3<n≤5年,5<n≤10年及>10年。OA的临床分期方法及标准根据Kellgren-Lawrence分级标准分为5级。应用SPSS17.0统计软件进行统计学分析,探讨不同关节痛风性关节炎骨侵蚀与骨髓水肿、痛风结节之间的关系以及病程与骨侵蚀、骨髓水肿、痛风结节以及合并OA之间的关系。结果:1.痛风性关节炎侵袭的关节共393个,246个关节伴有骨侵蚀,201个关节合并骨髓水肿,260个关节可见关节内和/或周围痛风结节。骨侵蚀分级:0级147个关节,1级135个关节,2级54个关节,3级28个关节,4级4个关节,5级15个关节,6级3个关节,7级1个关节,8级0个关节,9级0个关节,10级6个关节。骨髓水肿分级:0级192个关节,1级172个关节,2级21个关节,3级8个关节。痛风性关节炎病程与骨侵蚀、骨髓水肿及痛风结节计数之间有显著相关性(P<0.05)。2.MRI不同关节骨侵蚀与痛风结节形成之间,均具有统计学意义(P<0.05),但是只有第一跖趾关节骨侵蚀与骨髓水肿之间有统计学意义(P<0.05)。3.痛风性关节炎侵袭的393个关节中有224个关节合并OA,痛风性关节炎病程与合并OA有显著相关性(P<0.05)。结论:1.本课题中痛风性关节炎在第一跖趾关节发生比例最高,其余依次为足背、踝关节、手与腕关节、膝关节、其它跖趾关节、肘关节及肩关节。2.痛风性关节炎病程与骨侵蚀水平、骨髓水肿程度及是否存在痛风结节显著相关。3.不同关节痛风性关节炎的MRI表现既有普遍性,又有特殊性:当存在痛风结节时,各关节骨侵蚀水平均加重;第一跖趾关节骨侵蚀水平与骨髓水肿程度显著相关,而其他关节无显著相关性。4.GT病程与合并OA显著相关。第二部分痛风与骨关节炎的MRI影像学相互关系研究背景:GT和OA是成年人特别是高年龄段人群常见的关节疾病,全身多关节受累,这两种疾病关系密切,但又存在区别。GT的发病机制尚需进一步的研究,目前的共识是高尿酸血症是GT的重要成因,痛风患者在其病程的某个时间点必定存在高尿酸血症,但多数高尿酸血症患者最终并没有发展成GT,对UA结晶和炎症生理反应方面的个体差异可能决定着这一发展进程。由MSU晶体介导的多种细胞和体液免疫激活机制被认为是急性GT体征和症状发展的关键。慢性GT病程则与晶体、免疫细胞对破骨细胞、成骨细胞、软骨细胞的影响有关。全基因组关联研究(genome-wide association studies,GWAS)发现多态性等位基因能够影响GT的发病概率。体重超标、富含肉类和海鲜饮食、含酒精饮料、果糖或蔗糖含量高的碳酸饮料、慢性肾脏疾病以及药物应用都是痛风的可控性危险因素。经典的观点认为OA是机体老化的正常结果,但现代医学研究表明OA由包括关节完整性、遗传因素、局部炎症、机械力及细胞与生物化学过程等多种复杂因素所致。MSU、CPPD、碱式磷酸盐(Basic calcium phosphates,BCPs)和氧化硅(SiliconDioxide,SD)等结晶沉积促进OA的发生、发展。更深入的研究表明,在罹患OA的关节中,BCPs结晶沉积甚至比CPPD更普遍并且是导致OA加重的因素。钙沉积相关的疾病以及金属蛋白酶活性的改变在软骨降解和OA的发生中也都起到关键作用。大量GT和OA病例的研究发现,单个关节的MSU沉积与该关节是否存在OA有关,相当数量患者的此种受累关节都是GT和OA共存的,即MSU更易沉积于已罹患OA的关节。进一步的研究表明,OA和GT间的关联是局部机械力所致而非机体或遗传因素。MRI作为一种常用且高效的影像学检查手段,相对于其他影像学检查,有着独特的优势。在关节检查方面,MRI对软组织的显示效果明显好于X线平片和CT,而对深部组织的检查优于超声,能够很容易的发现关节囊内沉积的痛风结节,也可以对关节的退变程度进行评估。GT和OA的致病机制是复杂而且有着个体差异的,而探明这种机制对预防和治疗乃至诊断疾病都很有帮助。本部分希望通过对GT与OA病因、发病机制以及进一步的影像学特征进行分析,来探讨GT与OA之间的内在联系,为疾病的治疗提供理论依据。目的:1.分析单纯痛风性关节炎与痛风性关节炎合并OA的分布情况。2.揭示单纯痛风性关节炎与痛风性关节炎合并OA在骨侵蚀、骨髓水肿及痛风结节形成之间的差异与联系。3.探讨GT与OA的相关性。材料与方法:回顾性分析218例患者共393个痛风性关节炎侵袭的关节的MRI影像学特点,单关节发病111例,多关节发病107例。平均病程为9年,血尿酸正常38例,不同程度升高180例,类风湿因子全部阴性,临床诊断均符合ACR2012年痛风诊断标准。对病变关节进行X线检查及MR检查,观察有无骨赘、关节间隙狭窄程度、骨侵蚀、骨髓水肿、痛风结节形成、周围软组织肿胀和关节腔积液等情况。OA的临床分期方法及标准依据Kellgren-Lawrence分级标准。痛风性关节炎不伴有OA表现者为GT组,合并OA表现者为GT合并OA组。骨侵蚀评分分为0～10分(根据侵蚀骨占被评价骨的容积)。骨髓水肿计分分为0～3分(根据水肿占骨体积的比例)。本部分通过分析痛风组与痛风合并OA组在骨侵蚀、骨髓水肿、痛风结节形成之间的差异性,探讨GT合并OA与单纯GT在MRI特点上的差异与联系,从而推进痛风性关节炎与OA之间的相关性的研究。应用SPSS17.0统计软件进行统计学分析。结果:1.GT组与GT合并OA组的骨侵蚀,在第一跖趾关节、其它跖趾关节、踝关节、膝关节差异均具有统计学意义(P<0.05)。2.GT组与GT合并OA组的骨髓水肿,在第一跖趾关节、手与腕关节差异具有统计学意义(P<0.05)。3.GT组与GT合并OA组痛风结节形成,在第一跖趾关节、其它跖趾关节、踝关节、膝关节差异均具有统计学意义(P<0.05)。4.第一跖趾关节、其它跖趾关节、踝关节及膝关节GT组与GT合并OA组间骨侵蚀、痛风结节形成之间差异有统计学意义(P<0.05)。5.第一跖趾关节及手与腕关节GT组与GT合并OA组间骨髓水肿发生率之间差异有统计学意义(P<0.05)。结论:1.在第一跖趾关节、其它跖趾关节、踝关节及膝关节中,GT合并OA组比GT组的骨侵蚀水平更高,存在痛风结节的关节比例更高,但在足背及手与腕关节无差异。2.第一跖趾关节和手与腕关节中,与GT组相比,GT合并OA组骨髓水肿发生率更高,但其它跖趾关节、足背、踝关节和膝关节无差异。3.大部分GT与OA并存,并且GT合并OA组骨侵蚀及痛风结节形成情况较GT组更为严重,由此推断关节罹患OA后更易发生MSU的沉积,GT的MSU沉积所致的慢性炎症亦加重了 OA病变程度及骨侵蚀的发生。