非骨关节炎股骨髁的软骨厚度、软骨下骨密度和活动负荷相关

引言一些研究报道了健康膝盖的结构和功能参数之间的相关性，有时这些相关性与OA的变化。这些观察结果提出了一个新的概念，即膝关节骨性关节炎可能与关节特征之间的不适应有关。然而，同时分析不同领域的多个特征的研究却很少，这使得人们很难完全理解关系在维持关节稳态中的重要性及其在OA发展中的作用。目的评估非OA股骨髁软骨厚度（CTh）、软骨下骨密度（sBMD）和动态负荷之间的相关性。正如通常所做的那样，使用行走过程中的峰值膝盖内收力矩（pKAM）来量化动态负荷，pKAM是负荷在内侧和外侧隔间之间分布的代表。为了分析可比数据，CTh和sBMD表示为内侧与外侧（M/L）比率。因此，本研究验证了CTh M/L比率、sBMD M/L比率和pKAM在非OA股骨髁中呈正相关的假设。方法本研究分析了48名年轻（25.7±4.8岁；22名男性）无症状健康膝关节志愿者的亚组，他们参加了符合HIPPA的IRB批准的洛桑膝关节研究。本研究旨在表征膝关节的结构和功能，特别强调膝关节特征之间的关系。研究方案包括临床评估、放射学成像（双膝负重Schuss和侧位放射学）、，一个随机选择的膝关节的CT成像（通过基于固体钙羟基磷灰石的骨矿物质参考体模校准）和3T MRI。使用16个摄像头的运动捕捉系统和力板进行3D步态记录。CTh是通过在DESS图像上手动分割软骨和骨骼，构建骨骼和软骨的3D网格模型，并计算模型之间的距离来获得的。sBMD是通过将来自DESS分割的骨骼模型与CT图像配准并计算软骨附近3mm骨骼的平均CT强度而获得的。然后计算内侧和外侧髁中六个共同感兴趣区域（ROI）的平均CTh和sBMD，并用M/L比率表示。pKAM是根据应用于基于标记的运动捕捉和力板记录的标准逆动力学程序获得的。数据处理是使用先前验证过的内部软件和算法进行的。CTh M/L比率、sBMD M/L比率和pKAM之间的关系使用Pearson相关性进行评估，α水平先验设置为5%。结果所有具有统计学意义的相关性均为正，表明膝关节的CTh M/L比越大，sBMD M/L比和pKAM越大，反之亦然。具体而言，6个ROI中有5个ROI的CTh和sBMD M/L比率相关（0.31≤r≤0.53；0.001≤p≤0.035），4个ROI中的CTh M/L比率与pKAM相关（0.29≤r≤0.33；0.021≤p≤0.047），1个ROI中sBMD M/L比率与p KAM相关（r = 0.31；p = 0.032）。结论这一假设得到了支持，证实了膝关节的结构和机械特征在非OA膝关节中呈正相关或适应的观点。这项首次显示骨骼、软骨和机械负荷之间相关性的研究深入了解了关节的功能，并强调了根据特征之间的关系而不是单独根据单个特征评估膝关节健康的潜力。本研究中的分析将在未来的研究中扩展到OA膝关节，以确定膝关节特征与OA之间关系的改变。