高频超声参数联合BGP和MMP-1对运动后膝关节软骨组织损伤的诊断分析

李艳江，徐丽娟

1.吕梁学院体育系，山西 吕梁 033000；2.西安高新医院影像科,陕西 西安 710077

膝关节是人体结构中最为复杂的关节之一，同时它也是最容易受伤的关节之一。运动后膝关节软骨组织损伤会累及整个关节，其基本病理变化为软骨及其组织的损伤，组织内产生炎性病变及骨质增生[1,2]。对于膝关节软骨组织损伤而言，通常所采取的检查方式是X线检查，但该检查方式虽然可以显示骨性结构的改变，但对软骨组织病变及结构病变不能很好显示。近年来，高频超声影像机制在骨骼病变及肌肉病变等疾病的诊断中起着至关重要的作用，与其他检测手段相比，高频超声的优点在于可以及时、迅速地提高实时人体器官组织断层图像，获得动态的声像图诊断信息[3,4]。另外，高频超声扫描具有高度灵活性，可以有效获取任意断面图像，且检查费用便宜、无辐射、方便使用，更容易被患者接受[5]。因此，本文特设此次研究，目的是探究高频超声参数与骨γ-羧基谷氨酸蛋白(BGP)、基质金属蛋白酶1(MMP-1)相关性及对运动后膝关节软骨组织损伤的诊断价值，以期拓宽高频超声的临床应用范围。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年10月至2021年10月西安高新医院88例疑似运动后膝关节软骨损伤的患者为研究对象。最终被确诊为运动后膝关节软骨损伤的56例患者作为观察组，其余32例患者作为对照组。观察组患者平均年龄(52.03±1.98)岁；平均体质量指数(BMI)(21.89±1.00)kg/m2；平均病程(15.46±1.20)月。对照组平均年龄(51.62±2.04)岁；平均BMI(21.67±1.12)kg/m2；平均病程(15.15±1.34)月。两组具有可比性(P>0.05)。研究获院医学伦理委员会审批通过，患者及家属知情同意。纳入标准：观察组所有患者均符合《骨科学(2015年版)》[6]中对运动后软骨组织损伤的诊断标准；膝关节内存在游离体、出现滑膜皱襞综合征的患者；半月板损伤者。排除标准：患有类风湿性关节炎、风湿、血友病性关节炎、痛风、化脓性关节炎、牛皮癣性关节炎者；有精神障碍不能配合实验者。

1.2 方法

所有患者均接受高频超声检查，高频超声仪器为Philips公司的高频超声波仪ATLHDI 5000，检查方法为直接接触法，线阵探头频率为5～12 MHz，将检查条件设置为肌肉骨骼。所有患者均呈仰卧位，双膝伸直，将探头置于骸骨上方骸上囊部位，在检查中不断变化屈膝角度，观察患者滑膜表面粗糙度系数(URI)、软骨表面的反射系数(RC)和软骨厚度。完成上述检测后取患者俯卧位，于腘窝处行纵向、横向检查，观察患者股骨、籽骨骸后方软骨面形态及回声状况，以及观察患者有无腘窝囊肿的现象。所有超声检查均由同一名超声科专业医生来完成，由放射科专业医生进行读片。

采用酶联免疫法检测BGP、MMP-1水平。于入组后次日清晨空腹抽取两组患者静脉血3 mL，以3000 r/min、5 cm半径的转速离心处理15 min，将血清分离，将其保存于-70 ℃环境中，待测。将血清样本取出，利用试剂盒酶标板进行检测，首先向反应孔中加入100 μL稀释成功的标准品，在37 ℃恒温箱中孵育2 h，洗涤3次，加入100 μL抗体工作液，在37 ℃恒温环境中孵育60 min，洗涤3次后加入100 μL终止液终止反应，于450 nm波长处测定吸光度，绘制BGP、MMP-1水平曲线。

1.3 统计学方法

数据统计应用SPSS 20.0软件。计量资料比较分别采用独立样本t检验和配对t检验，多组间比较采用单因素方差分析；计数资料比较采用χ2检验；相关性分析采用Spearman相关系数模型；诊断效能分析采用受试者操作特征(ROC)曲线。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组软骨表面高频超声参数的比较

如表1所示，与对照组相比，观察组研究对象URI指标更高，RC、软骨厚度指标更低(P<0.05)。

表1 两组软骨表面高频超声参数的比较

2.2 两组BGP、MMP-1水平比较

如表2所示，与对照组相比，观察组BGP、MMP-1水平更低(P<0.05)。

表2 两组BGP、MMP-1水平比较

2.3 膝关节软骨组织损伤患者超声参数与BGP、MMP-1水平相关性

如表3所示，RC、厚度水平与BGP、MMP-1水平呈正相关(P<0.05)；URI与BGP、MMP-1水平呈负相关(P<0.05)。

表3 膝关节软骨组织损伤患者超声造影参数与BGP、MMP-1水平相关性

2.4 高频超声参数对运动后膝关节软骨组织损伤的诊断价值

如表4所示，与RC、URI、软骨厚度单项诊断相比，联合诊断对运动后膝关节软骨组织损伤的诊断效能更高(P<0.05)。

表4 高频超声参数对运动后膝关节软骨组织损伤的诊断价值

3 讨论

膝关节属于人体中较为复杂的关节，其承担着人体运动的重要功能，在人行走和站立的过程中，都需要依赖膝关节区缓冲减震，且人体中最为重要的关节运动之一就是膝关节运动[7,8]。伴随着体育运动的广泛推广，膝关节软骨损伤的患者正逐年增多，出现损伤还会涉及关节肌肉、韧带、肌腱等组织，其损伤后引发患者膝部疼痛，令活动受限[9]。而且人们常常忽略膝关节复核结构的动力性、静力性的稳定功能，最终引发长期的不良结局[10]。随着超声影像技术的不断进步，高频超声在运动医学中的应用逐渐广泛，高频换能器可以使平面的分辨率大大提升，在某些情况下会超越核磁共振成像、CT、常规X线等，突破了检查在结构中的局限性[11]。

相关研究运用高频超声检查发现，由于膝关节软骨组织损伤患者软骨中不同成分的不断分解，其表面超声参数也会发生一定改变。正常软骨组织和损伤软骨组织之间存在显著差异[12]。本文研究结果发现，运动后膝关节软骨组织损伤患者的URI指标更高，RC、软骨厚度指标更低，提示可能是膝关节软骨组织损伤后，患者胶原纤维在软骨表层会占据主要低位，表层胶原纤维会被分解，进而令软骨表面不平整，最终会令URI增大；而膝关节软骨组织的改变不仅会令其表面变得粗糙不平，还会令RC显著减少，主要可能是因为高频超声信号漫反射后，界面波幅变小，再有可能是因为软骨组织结构与成分发生变化，胶原蛋白分解后，更多的超声能量被透射吸收，所以会造成软骨组织RC的减少[13,14]。随着膝关节软骨组织损伤的加重，其软骨表面厚度也会逐渐极少，这或许也和软骨退化或蛋白多糖缺失有关[15]。因此，上述研究结果均显示，高频超声可以有效发现运动后膝关节软骨组织损伤情况，并可以将其参数作为客观的诊断标准，为膝关节软骨组织损伤的早期诊断提供参考。

既往研究表明，膝关节软骨组织细胞中都有雌激素受体的存在，当雌激素受体水平降低后，软骨组织细胞会分泌出基质金属蛋白酶MMPs，最终造成软骨基质降解的增加，加重软骨组织损伤程度[16,17]。BGP则是可以检测骨细胞功能的重要指标，其主要功能是维持骨细胞活性，维持骨细胞正常矿化速率[18,19]。有相关研究表明，利用高频超声对患者膝关节损伤具有显著的判断价值，如王惠等[20]研究表明，训练中常见的一中损伤是膝关节损伤，主要是半月板和膝关节韧带的损伤。而高频超声检测非常简便、经济、快捷，是非常有效的检查膝关节损伤的一种方法[20]。与本文研究一致。本文研究结果显示，运动后膝关节软骨组织损伤患者BGP、MMP-1水平更低，提示BGP与骨细胞功能的降低有关，MMP-1分泌被抑制，令患者正常软骨组织机制受损，符合高频超声的检测结果。运动后膝关节软骨组织损伤患者RC、软骨厚度水平与BGP、MMP-1水平呈正相关；URI与BGP、MMP-1水平呈负相关。与RC、URI、软骨厚度单项诊断相比，联合诊断对运动后膝关节软骨组织损伤诊断效能更高。提示高频超声参数会有效反映运动后软骨组织损伤患者的病变程度，BGP、MMP-1水平的降低会令超声参数的变化更为显著。本文的创新之处在于将高频超声应用在运动后膝关节软骨损伤的临床实践中，同时将高频超声参数进行了深入分析，并探讨其参数对BGP、MMP-1指标的影响，对运动后膝关节软骨组织损伤临床诊断提供了新思路。

综上所述，高频超声参数联合诊断可以有效对运动后膝关节软骨组织损伤进行判断，其参数还与BGP、MMP-1有一定相关性，在临床中可以为运动后软骨组织损伤患者提供可信的区间范围，令临床诊断更具对比性。