羅飛 劉艷東 趙英威 馬超逸 劉超 黃朋舉 耿健 李慶 程曉光

膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶 ( anterior cruciate ligament，ACL ) 起自脛骨髁間隆起的前方內(nèi)側(cè)，斜向后上方走行，止于股骨外側(cè)髁內(nèi)側(cè)，是膝關(guān)節(jié)內(nèi)重要的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，主要作用是限制脛骨過(guò)度向前移位，ACL損傷后常出現(xiàn)脛骨前移。因此，脛骨前移程度不僅可以用來(lái)評(píng)估膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，還可作為臨床診斷ACL 損傷一項(xiàng)重要間接征象，同時(shí)也是 ACL 損傷術(shù)后評(píng)估的指標(biāo)之一。

平臥位磁共振成像 ( magnetic resonance imaging，MRI ) 技術(shù)依然是目前診斷 ACL 損傷最重要、最常用的手段，但平臥狀態(tài)不能準(zhǔn)確反應(yīng)膝關(guān)節(jié)負(fù)重時(shí)的真實(shí)情況，診斷脛骨前移征的敏感性偏低。負(fù)重位 X 線檢查能較準(zhǔn)確反映日常站立位下膝關(guān)節(jié)的實(shí)際功能狀態(tài)，是研究者們?cè)u(píng)估膝關(guān)節(jié)負(fù)重狀態(tài)的常用檢查方法。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，負(fù)重位 MRI 也逐漸開(kāi)始應(yīng)用于臨床，本團(tuán)隊(duì)既往的研究發(fā)現(xiàn)，相比平臥位 MRI，負(fù)重位 MRI 診斷脛骨前移征的敏感性更高。

本研究對(duì)北京積水潭醫(yī)院明確診斷為 ACL 損傷44 例患者的負(fù)重位 MRI 圖像和負(fù)重位下肢全長(zhǎng) X 線片 ( EOS )，進(jìn)行了對(duì)比分析，以評(píng)估兩者對(duì)脛骨的前移程度，探討在負(fù)重狀態(tài)下的兩種檢查方法對(duì)脛骨前移程度的診斷意義。

對(duì)象與方法

一、納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn)

1. 納入標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 2021年 1 月至 2021年 5月，北京積水潭醫(yī)院收治的 ACL 損傷患者；( 2 ) 在24 h 內(nèi)完成負(fù)重位 MRI 及負(fù)重位 EOS 檢查者；( 3 )非接觸性損傷患者；( 4 ) 關(guān)節(jié)鏡下確診為 ACL 完全性損傷者；( 5 ) 資料齊全者。

2. 排除標(biāo)準(zhǔn)：( 1 ) 傷后 ＞ 24 h 者；( 2 ) 患側(cè)膝關(guān)節(jié)合并其它韌帶損傷者；( 3 ) 合并關(guān)節(jié)松弛者；( 4 ) 合并股骨遠(yuǎn)端或脛腓骨近端骨折者；( 5 ) 既往存在患側(cè)膝關(guān)節(jié)手術(shù)史者。

二、基本資料

本研究共納入 44 例，女 14 例，男 30 例，年齡14～53 歲，平均 ( 30±9.9 ) 歲。所有患者均在 24 h內(nèi)完成負(fù)重位 MRI 及負(fù)重位 EOS 檢查，其中 23 例為術(shù)前檢查，21 例為術(shù)后檢查。

三、負(fù)重位 MRI 掃描條件

采用意大利的可站立式 0.25T 低場(chǎng)強(qiáng)磁共振G-scan Brio 儀 ( 百勝公司，G-scan Brio 0.25T，意大利 )。床面與地面呈 87°，患者處于站立負(fù)重位，膝關(guān)節(jié)呈伸直位，雙足分開(kāi)與肩同寬，足尖向前，采用膝關(guān)節(jié)表面線圈，掃描線與股骨內(nèi)外側(cè)髁后緣的連線垂直，掃描范圍包括脛骨內(nèi)、外側(cè)平臺(tái)邊緣，掃描序列采用矢狀位質(zhì)子密度相 ( PD )：回波時(shí)間( TE ) 21.1 ms，重復(fù)時(shí)間 ( TR ) 1500 ms，掃描野 ( FOV )210 mm×210 mm，矩陣 256×216，層厚 4 mm。矢狀位自旋回波序列 ( SE ) TWI 序列：回波時(shí)間( TE ) 22 ms，重復(fù)時(shí)間 ( TR ) 400 ms，掃描野 ( FOV )210 mm×180 mm，矩陣 352×219，層厚 4 mm。

四、負(fù)重位 EOS 照射條件

采用法國(guó) EOSimaging 公司的 EOS 全長(zhǎng)機(jī)( EOSimaging 公司，EOSⅢ3.7.5.8463，法國(guó) )，患者站立于機(jī)器中央，被檢測(cè)下肢完全伸直，足尖稍內(nèi)旋，確保髕骨指向正前方，采用狹縫曝光采集技術(shù)，即兩個(gè)正交 90° 的球管同時(shí)自上而下進(jìn)行連續(xù)曝光，管電壓 80 kV，管電流 250 mA，曝光時(shí)間 10～18 s ( 視下肢長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整 )，曝光完成后，軟件自動(dòng)數(shù)字化線性成像，完成圖像拼接，獲得負(fù)重位EOS，操作者也可手動(dòng)進(jìn)入圖像處理界面，找到受照部位的負(fù)重中心，進(jìn)行二次處理，避免圖像失真。

五、脛骨前移距離的測(cè)量

1. 負(fù)重位 MRI 脛骨前移距離的測(cè)量：采用Logan 等的測(cè)量方法，取 TWI 矢狀位圖像，以恰好暴露腓骨頭的層面作為測(cè)量層面。首先沿圖像中顯示的脛骨外側(cè)平臺(tái)作一切線 a，以 a 為參照過(guò)脛骨外側(cè)平臺(tái)最后方皮質(zhì)作 a 的垂線 b；再以股骨外側(cè)髁后方輪廓為參照畫(huà)一正圓，并在該圓的后方作一與b 平行的切線 c，b 和 c 之間的垂直距離即脛骨的前移距離 ( 圖 1 )。b 線位于 c 線前方位正值，反之為負(fù)值。

圖1 取 T1WI 矢狀位圖像，以恰好暴露腓骨頭的層面作為測(cè)量層面。首先沿圖像中顯示的脛骨外側(cè)平臺(tái)作一切線 a，以 a 為參照過(guò)脛骨外側(cè)平臺(tái)最后方皮質(zhì)作 a 的垂線 b；再以股骨外側(cè)髁后方輪廓為參照畫(huà)一正圓，并在該圓的后方作一與 b 平行的切線 c，b 和 c 之間的垂直距離即脛骨的前移距離圖2 負(fù)重位下肢全長(zhǎng)側(cè)位片，以脛骨結(jié)節(jié)下方和踝關(guān)節(jié)上方前后皮質(zhì)中點(diǎn)的連線為脛骨干軸線 a’，過(guò)脛骨平臺(tái)最后緣和股骨髁最后緣分別作 a’ 的平行線 b’ 和 c’，若股骨內(nèi)外側(cè)髁在圖像上不完全重疊，則過(guò)股骨內(nèi)外側(cè)髁最后緣連線的中點(diǎn)處作 c’ 線，b’ 和c’ 之間的垂直距離即脛骨的前移距離Fig.1 Measurement level that exposed the fibular head was set on T1W1 sagittal image. First, line a was drawn along the lateral plateau of the tibia shown on the image. Line b was a vertical line of line a and passed the tibia posterior edge cortex. Then a perfect circle was drawn with the contour of the posterior lateral condyle of the femur as reference, and a tangent line c ( parallel to b ) was drawn behind the circle. The vertical dimension between b and c was the tibial anterior translation distanceFig.2 In the lateral film of lower limbs, the line connecting the midpoints of the front and back cortex below the tibial tubercle and above the ankle joint was the tibial shaft axis a’. Line b’ and c’ were parallel lines of a’ and passed the posterior edge of tibial plateau and femoral condyle respectively. If the medial and lateral femoral condyles did not completely overlap on the image, draw the line c’at the midpoint of the line passing through the posterior edge of the medial and lateral femoral condyles. The vertical dimension between b’and c’ was the tibial anterior translation distance

2. 負(fù)重位 EOS 脛骨前移距離的測(cè)量：采用Dejour 和 Bonnin的測(cè)量方法，取患側(cè)負(fù)重位下肢全長(zhǎng)側(cè)位片，以脛骨結(jié)節(jié)下方和踝關(guān)節(jié)上方前后皮質(zhì)中點(diǎn)的連線為脛骨干軸線a’，過(guò)脛骨平臺(tái)最后緣和股骨髁最后緣分別作 a’ 的平行線 b’ 和 c’，若股骨內(nèi)外側(cè)髁在圖像上不完全重疊，則過(guò)股骨內(nèi)外側(cè)髁最后緣連線的中點(diǎn)處作 c’ 線，b’ c’ 之間的垂直距離即脛骨的前移距離 ( 圖 2 )。b’ 線位于 c’ 線前方位正值，反之為負(fù)值。

所有數(shù)據(jù)均由 2 名放射科醫(yī)師分別獨(dú)立測(cè)量，以兩組數(shù)據(jù)的平均值作為最終測(cè)量結(jié)果。

六、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

一、觀察者間一致性檢驗(yàn)

負(fù)重位 MRI 脛骨前移距離測(cè)量結(jié)果的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)為 0.892 ( 95%，0.811～0.940，＜ 0.05 )，負(fù)重位 EOS 脛骨前移距離測(cè)量結(jié)果的組內(nèi)相關(guān)系數(shù)為0.878 ( 95%，0.787～0.931，＜ 0.05 )，兩組數(shù)據(jù)的觀察者間結(jié)果一致性均較好。

二、兩種影像學(xué)檢查方法差異比較

以 2 位放射科醫(yī)師測(cè)量平均值作為最終結(jié)果，本研究 44 例患者的負(fù)重位 MRI 測(cè)量脛骨前移距離為 ( 8.51±4.31 ) mm，負(fù)重位 EOS 測(cè)量脛骨前移距離為 ( 7.16±4.88 ) mm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (＜0.05 )。按照患者手術(shù)與否進(jìn)行分層，23 例術(shù)前患者負(fù)重位 MRI 測(cè)量脛骨前移距離為 ( 8.00±4.37 ) mm，負(fù)重位 EOS 測(cè)量脛骨前移距離為 ( 6.36±4.66 ) mm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (＜ 0.05 )；21 例術(shù)后患者負(fù)重位 MRI 測(cè)量脛骨前移距離為 ( 9.06±4.29 ) mm，負(fù)重位 EOS 測(cè)量脛骨前移距離為 ( 8.06±5.07 ) mm，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 (= 0.085 ) ( 表 1 )。

表1 負(fù)重位 MRI 與 EOS 測(cè)量脛骨前移距離Tab.1 TAT measured by weight-bearing MRI and EOS

三、兩種影像學(xué)檢查方法相關(guān)性分析

本研究的術(shù)前、術(shù)后兩組數(shù)據(jù)間符合線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)= 0.6885，＜ 0.05，兩者之間具有相關(guān)性 ( 圖 3 )。按照患者手術(shù)與否進(jìn)行分層，24 例術(shù)前患者的 MRI 與 EOS 結(jié)果的= 0.6254，＜ 0.05，兩者間有相關(guān)性 ( 圖 4 )；用兩種影像學(xué)檢查方法測(cè)量 21 例術(shù)后脛骨前移，結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析得出= 0.7514，＜ 0.05，兩者間有相關(guān)性( 圖 5 )。

圖3 整體病例脛骨前移測(cè)量值散點(diǎn)圖Fig.3 Scatter plot of tibial anterior translation of all patients

圖4 術(shù)前病例脛骨前移測(cè)量值散點(diǎn)圖Fig.4 Scatter plot of tibial anterior translation of patients before surgery

圖5 術(shù)后病例脛骨前移測(cè)量值散點(diǎn)圖Fig.5 Scatter plot of tibial anterior translation of patients after surgery

討 論

本研究針對(duì)同一 ACL 損傷的患者在 24 h 內(nèi)完成的負(fù)重位 MRI 和負(fù)重位 EOS 圖像進(jìn)行評(píng)估，測(cè)量并比較兩種影像學(xué)檢查方法下測(cè)得的脛骨前移距離，發(fā)現(xiàn)兩者具有良好的相關(guān)性，且該相關(guān)性在 ACL 重建術(shù)后患者中更顯著 (= 0.7514，＜ 0.05 )。無(wú)論是術(shù)前還是術(shù)后患者，在負(fù)重位 MRI 圖像上測(cè)得的脛骨前移距離均大于負(fù)重位 EOS 圖像所測(cè)得的距離，且在本研究納入的全體患者以及術(shù)前患者中這種差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，術(shù)后差異則無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明整體的差異主要是由術(shù)前患者帶來(lái)的。

ACL 損傷導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)發(fā)生松弛，引起脛骨的過(guò)度前移，患者在行 ACL 重建手術(shù)之前，膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定的情況持續(xù)存在，患者在兩次檢查間歇中不可避免地會(huì)進(jìn)行下肢活動(dòng)，膝關(guān)節(jié)周圍肌肉收縮即可引發(fā)脛骨的移位，即使限制檢查的間隔時(shí)間( 24 h )，但也無(wú)法完全避免這種情況的發(fā)生，這或許可以解釋為何術(shù)前患者的負(fù)重位 MRI 測(cè)量結(jié)果與負(fù)重位 EOS 結(jié)果之間存在差異。而對(duì)于進(jìn)行 ACL 重建的術(shù)后患者，手術(shù)可以明顯改善膝關(guān)節(jié)的前后松弛情況，消除不穩(wěn)定的癥狀，避免了兩次檢查間歇中因活動(dòng)導(dǎo)致的脛骨移位，在這種情況下，兩種不同影像學(xué)檢查方法下測(cè)得的脛骨前移距離沒(méi)有明顯差異。

但膝關(guān)節(jié)不穩(wěn)定時(shí)的肌肉收縮引發(fā)的脛骨移位在兩種檢查結(jié)果中應(yīng)該是隨機(jī)的，無(wú)法解釋為何負(fù)重位 MRI 圖像上測(cè)得的脛骨前移距離始終大于負(fù)重位 EOS 圖像所測(cè)得的距離。這或許與兩種影像學(xué)方法的成像方式不同有關(guān)。下肢全長(zhǎng)片屬于 X 線圖像，實(shí)質(zhì)上是一種重疊圖像，是三維到二維的投影，反映的是下肢結(jié)構(gòu)的整體情況，在全長(zhǎng)片上測(cè)量時(shí)，顯示的脛骨平臺(tái)和股骨髁最后緣即為膝關(guān)節(jié)真實(shí)的最后緣。MRI 成像為斷層成像，每幅圖像僅能顯示相應(yīng)層面的組織結(jié)構(gòu)，本研究以恰好暴露腓骨頭的層面作為測(cè)量層面得出的脛骨前移距離是該層面的脛骨后緣相對(duì)股骨后緣前移的距離，而非整體前移距離。

脛骨外側(cè)平臺(tái)較內(nèi)側(cè)稍小，后緣比脛骨整體后緣略靠前，股骨內(nèi)外髁的最后緣則幾乎處于同一冠狀面上，因此在脛骨偏外側(cè)層面測(cè)得的前移距離會(huì)略大于以脛骨平臺(tái)和股骨髁整體最后緣為參考測(cè)得的前移距離，也就是 MRI 測(cè)量值會(huì)略大于 X 線下肢全長(zhǎng)片測(cè)量值。ACL 除了限制脛骨前移還有限制膝關(guān)節(jié)內(nèi)旋的作用，ACL 損傷的術(shù)前患者膝關(guān)節(jié)可能存在一定程度內(nèi)旋，脛骨外側(cè)平臺(tái)則在脛骨整體前移的基礎(chǔ)上還存在一個(gè)旋轉(zhuǎn)后的輕微前移，Logan等的試驗(yàn)也證明了膝關(guān)節(jié)外側(cè)對(duì)脛骨前移位的貢獻(xiàn)大于內(nèi)側(cè)。術(shù)后患者一定程度恢復(fù)了 ACL 功能，從而限制膝關(guān)節(jié)內(nèi)旋，也就解釋了為什么術(shù)前患者的 MRI 與 X 線的測(cè)量差值比術(shù)后患者更為顯著( 表 1 )。

膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性檢測(cè)是膝關(guān)節(jié)功能評(píng)價(jià)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定能力可分為靜力性穩(wěn)定和動(dòng)力性穩(wěn)定，靜力性穩(wěn)定主要是由膝關(guān)節(jié)韌帶和關(guān)節(jié)囊維持，動(dòng)力性穩(wěn)定則是由膝關(guān)節(jié)周圍肌肉協(xié)調(diào)收縮來(lái)維持。目前膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性檢測(cè)方法主要是圍繞靜力性穩(wěn)定展開(kāi)的，包括使用 KT-2000、Kneelax 3在內(nèi)的膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性測(cè)試儀測(cè)量膝關(guān)節(jié)被動(dòng)松弛度，行常規(guī) MRI 檢查測(cè)量脛骨前移距離，均是在平臥位狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)膝關(guān)節(jié)處于完全放松的狀態(tài)，不受重力的影響，肌肉收縮狀態(tài)也與日常站立時(shí)大不相同，所得出的結(jié)果并不能完整評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)負(fù)重狀態(tài)下的真實(shí)情況，此前本團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果也表明平臥位 MRI 對(duì)脛骨前移征的檢出率不如負(fù)重位 MRI，證明平臥狀態(tài)下進(jìn)行膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)存在較大局限。

目前，如何評(píng)價(jià)負(fù)重或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)的情況仍是學(xué)界的一大難題，對(duì)此學(xué)者們探索了多種方式，負(fù)重位 X 線片是應(yīng)用較多的一類手段，一般是在短節(jié)段膝關(guān)節(jié) X 線側(cè)位片上進(jìn)行測(cè)量，參考線僅為脛骨干近端軸線，本研究采用下肢全長(zhǎng)側(cè)位片，以脛骨全長(zhǎng)軸線為參考，測(cè)得的數(shù)據(jù)更為真實(shí)可靠。隨著技術(shù)的革新，負(fù)重位 MRI 開(kāi)始進(jìn)入人們的視野，進(jìn)行負(fù)重位 MRI 掃描不僅能夠了解膝關(guān)節(jié)韌帶的情況，還能較真實(shí)地反映負(fù)重時(shí)膝關(guān)節(jié)的狀態(tài)，其在臨床和科研中的應(yīng)用逐漸增多。本研究發(fā)現(xiàn)負(fù)重位 MRI 和負(fù)重位 EOS 在評(píng)價(jià) ACL 損傷患者的脛骨前移情況的相關(guān)性較好，特別是對(duì) ACL重建術(shù)后的患者，兩者的測(cè)量結(jié)果沒(méi)有顯著差異。負(fù)重位 MRI 在評(píng)估 ACL 損傷方面有很多優(yōu)勢(shì)，但因其尚未普及，且掃描時(shí)間較長(zhǎng)，部分患者難以承受，使用起來(lái)受到一定條件限制，相較之下，X 線檢查較為簡(jiǎn)便、快捷，對(duì)于沒(méi)有條件行負(fù)重位膝關(guān)節(jié) MRI 檢查的機(jī)構(gòu)，可以將常規(guī)平臥位 MRI 與負(fù)重位 X 線結(jié)合起來(lái)，亦能較好地評(píng)估 ACL 損傷患者站立時(shí)的脛骨前移情況，從而較全面地了解膝關(guān)節(jié)不同狀態(tài)下的穩(wěn)定性，對(duì)指導(dǎo)臨床治療有一定幫助。

本研究的局限性：( 1 ) 本研究為橫斷面研究，缺乏縱向?qū)Ρ?，無(wú)法評(píng)價(jià)負(fù)重位 MRI 和負(fù)重位 EOS測(cè)量脛骨前移程度在患者膝關(guān)節(jié)功能恢復(fù)和遠(yuǎn)期預(yù)后方面是否存在價(jià)值以及兩者的價(jià)值有無(wú)差異；( 2 )行負(fù)重位 MRI 檢查時(shí)被檢者的足尖向前以維持長(zhǎng)時(shí)間的站立，而照射下肢全長(zhǎng)時(shí)為了保證確保髕骨指向正前方則采用足尖輕度內(nèi)旋的體位，這可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，但足尖內(nèi)旋時(shí)少有膝關(guān)節(jié)周圍肌肉參與，且內(nèi)旋角度較小，影響可以忽略不計(jì)；( 3 ) 缺乏臨床資料和測(cè)量數(shù)據(jù)，如 KT-1000 側(cè)側(cè)差值、Lysholm 評(píng)分等，對(duì)膝關(guān)節(jié)松弛度、功能評(píng)價(jià)不夠全面，但研究主要是想探討兩種影像學(xué)檢查在評(píng)估脛骨前移時(shí)差異和相關(guān)性，其它問(wèn)題有待日后進(jìn)一步研究。