段麗歡 張雅晨

(1天津市東麗醫(yī)院放射科,天津 300300;2天津市東麗區(qū)軍糧城醫(yī)院放射科)

近年來,膝關節(jié)退行性疾病發(fā)病率逐年升高,嚴重影響了患者的生活健康。膝關節(jié)退行性疾病中,運動相關性關節(jié)損傷占有重要地位[1]。但是目前關于膝關節(jié)退行性疾病的早期診斷和檢測方法一直尚未定論。MRI是一種無創(chuàng)的影像學檢測方法,膝關節(jié)后外側結構(PLC)是位于膝關節(jié)后外側區(qū)域的復雜解剖和功能復合體,由多個肌腱和韌帶組成[2]。通過MRI檢測膝關節(jié)后外側復合體中肌腱的厚度,可以為膝關節(jié)退行性疾病發(fā)生發(fā)展的提供一種檢測指標[3]。本文研究各種原因接受膝關節(jié)磁共振成像檢查的患者作為研究對象,探究基于MRI的膝關節(jié)后外側復合體測量在膝關節(jié)退行性疾病中的應用,現(xiàn)報告如下

臨床資料

1 一般資料:選取2018年6月-2019年12月我院骨科就診的200例膝關節(jié)慢性退行性變的患者。其中男性96例,女性104例,年齡13-56歲,平均年齡為54.87歲(SD=12.45)。

2 方法:MRI檢查。磁共振成像檢查是在1.5T核磁設備(德國西門子)。T1加權SE(TR/TE=600/15 ms,256×512像素,3 mm層厚,3次采集,冠狀位)顯示后外側和外側隔室的軟骨層、副韌帶和半月板中間部分。隨后的質子密度和T2加權SE序列(TR/TE=2000/20/80 ms,256×256像素,3 mm層厚,1次采集)呈矢狀方向,中間夾角為15°,以準確顯示十字韌帶、半月板前后角和髁突軟骨。第3個序列是中等T2加權的3D FISP(TR/TE/翻轉角度=42/12 ms/40,64個分區(qū),1.5 mm層厚),主要是矢狀位,允許重新評估所有檢查結果。為了證明新的MRI技術在檢測退行性關節(jié)疾病方面的影響,可以在200例患者中的100個亞組中測試其他3種技術:T1加權(TR TE=600/15 ms,256×512像素,3 mm層厚)。3次采集,冠狀位,化學位移脂肪抑制,T2加權梯度回波(GE:FLASH。TR/TE/翻轉角度=400/12 ms,20),磁化傳遞對比度(MTC:1400 ms偏移。240 Hz帶寬,8.13 ms)。根據(jù)損傷程度判斷軟骨病變,根據(jù)類型判斷半月板病變。膝后外側結構的測量研究中主要是針對膝外側復合體中后外側副韌帶的厚度,在MRI檢查后,收集每位患者膝關節(jié)后橫斷面圖像,每張圖片請3位在臨床上工作6年以上技師進行檢測,測量后外側副韌帶的厚度,取平均值作為最終數(shù)據(jù)(圖1)。200例患者膝外側復合體中后外側副韌帶的厚度,分別與MRI診斷進行對比,檢測膝外側復合體中后外側副韌帶的厚度對膝關節(jié)退行性改變的診斷意義。

圖1 半月板損傷分級與后外側副韌帶厚度測量

3 統(tǒng)計學方法:利用描述性統(tǒng)計MRI評分,并分析與臨床數(shù)據(jù)和體力活動有關的評分值。相關性通過卡方(x2)檢驗、Bowker檢驗或Spearman秩相關檢驗進行驗證。P＜0.05有統(tǒng)計學差異。

4 結果

4.1 膝關節(jié)退行性改變評分:在臨床癥狀檢查中,200例患者中75%的患者發(fā)現(xiàn)軟骨退行性改變(圖2-1),退行性半月板改變的部位與撕裂部位相同(圖2-2)。對每個關節(jié)的4個半月板區(qū)域進行評估,結果顯示,1280個半月板區(qū)域中有888個(69.4%)完整,10%(n=128)有退行性變,11.4%(n=146)有撕裂,9.2%(n=118)有復雜病變。MRI診斷軟骨和半月板病變的準確率:對200個關節(jié)的每個單獨軟骨表面和半月板區(qū)域進行MRI和臨床癥狀檢查的比較顯示了敏感性和特異性以及預測值,見表1。磁共振成像診斷1級和2級病變的病例分別為14%和32%。更嚴重的缺陷階段(3級和4級)分別敏感地檢測到94%和100%。晚期軟骨局灶性變薄或剝脫(3級或4級),所有序列的敏感性均超過90%(圖2-3)。臨床癥狀下軟骨退行性變分期與MRI分期符合率為75%,1920個關節(jié)面中1435個關節(jié)面分期相同。然而,MRI顯示出低估損傷嚴重程度的傾向(Bowker對稱性檢驗;P＜0.001,顯著)。MRI對半月板撕裂的檢出率低于臨床癥狀檢查,但MRI對半月板退變的檢出率更高(Bowker對稱性檢驗,P＜0.01,有顯著性意義)。使用評分值對膝關節(jié)的總損傷(輕度、中度或重度變化)進行分級,以便比較MRI和臨床癥狀檢查結果,見表2。2種方法的個體評分值之間的總體一致性為81%(200個關節(jié)中有285個),證明MRI允許對關節(jié)損傷進行整體分級。磁共振成像顯示總體傾向于低估關節(jié)損傷的嚴重程度(鮑克試驗;P＜0.001,顯著)。

表2 臨床癥狀和MRI在膝關節(jié)退行性變評分的相關性

圖2-3 MRI顯示軟骨和半月板退行性改變

表1 MRI診斷軟骨和半月板病變的準確率(%)

圖2-1 膝臨床癥狀檢查中軟骨瘤性關節(jié)改變的頻率和分布1-4級(n=200例)mfc股骨內髁;Ifc股骨外髁;mtp脛骨內平臺;ltp脛骨外平臺

圖2-2 內側和外側半月板前角和后角半月板病變(退變、撕裂、復雜病變)的分布(200例患者1274個區(qū)域)

4.2 臨床及運動史與MRI結果的相關性:患者年齡與退行性關節(jié)病的發(fā)病率和嚴重程度呈正相關(圖2-4a)。既往有嚴重外傷史且膝關節(jié)結構或功能未完全重建的患者,MRI顯示半月板或軟骨有57%的嚴重改變(42例患者中有24例;圖2-4b),在創(chuàng)傷后膝關節(jié)穩(wěn)定無缺損的患者中,僅有26%的患者有嚴重的關節(jié)改變(198例患者中有52例)。體力活動的類型和強度與嚴重關節(jié)退變的頻率沒有直接關系,見表3。頂級聯(lián)賽的活躍運動員(國家、地區(qū)盡管頂級聯(lián)賽運動員的訓練量大于美國運動員,但在MRI上的中度至重度關節(jié)改變甚至少于競技水平較低的運動員(17%vs37%;Fisher精確檢驗,P＜0.0001)。在該組運動員每周進行4-7次訓練,嚴重關節(jié)炎與運動量較少的運動員組相比,在2-3次訓練中發(fā)現(xiàn)損傷的頻率較低(16% vs36%:Fisher精確檢驗,P=0.018)。Tegner評分與關節(jié)損傷頻率無相關性。得分在8-10分之間的運動員,其關節(jié)損傷的發(fā)生率(37%)并不高于得分在4-7分之間的運動員(38%)或得分在1-3分之間的運動員(35%)(Spearman等級相關,P=0.572)。因此,MRI技術能夠準確無創(chuàng)地顯示膝關節(jié)的整體狀況,可用于運動醫(yī)學。

圖2-4a 不同MR技術對軟骨損傷早期(1級和2級病變伴間質和淺表變性)和確定期(3級和4級病變伴變薄和剝脫)診斷的敏感性。SE兩個序列的總靈敏度(SE,512 x 512矩陣,冠狀切片,加上質子密度和T2加權SE矢狀切片)

圖2-4b MRI上中度至重度關節(jié)改變的頻率取決于患者的年齡和b嚴重膝關節(jié)創(chuàng)傷史

表3 膝關節(jié)MRI病變總積分與臨床及體力活動史的相關性研究

4.3 膝關節(jié)后外側復合體(PLC)結構的測量:(1)腘腱(PT)。腘腱干長(31.39±6.11)mm,寬(5.31±0.49)mm,外側束長(16.21±4.02)mm,內側束長(15.76±4.46)mm。在CVH圖像中,PT呈暗紅色,并且在MR圖像中具有低信號強度和清晰邊界。(2)腘腓韌帶(PFL)。PFL的長度為(18.55±4.01)mm,寬度為(2.44±0.62)mm,厚度為(1.68±0.11)mm。橫位MR圖像難以準確識別韌帶,CVH冠狀位圖像顯示低信號強度,形狀與MR冠狀位圖像相同。(3)腘弓韌帶(APL)。側頭較厚較長,長(18.11±3.05)mm,寬(10.10±2.29)mm。內側頭較短,長(12.83±1.4)mm,寬(4.37±0.9)mm。在MR圖像中,它不能與鄰近的關節(jié)囊和脂肪的高信號強度連續(xù)識別和區(qū)分。(4)腓骨副韌帶(FCL)。長(42.12±8.67)mm,寬(4.15±0.16)mm,厚(2.58±0.24)mm。在CVH橫切面圖像上,FCL呈規(guī)則的橢圓形結構,在CVH冠狀面圖像上,FCL長而窄,呈暗紅色。FCL信號強度低,MR圖像邊界清晰。(5)股二頭肌腱(BT)。長度為(69.07±10.94)mm,寬度為(8.37±1.69)mm。在CVH圖像上BT呈暗紅色;在CVH冠狀面圖像上BT窄而長,位于股二頭肌和腓骨頭之間以及APL外側。磁共振圖像上,信號強度低,邊界清晰。(6)腓韌帶(FFL)。FFL長28.27mm,寬5.28mm,在CVH圖像中呈暗紅色;在MR圖像上信號強度低,邊界清晰。見圖2-5、圖2-6。

圖2-5 基于CVH冠狀位圖像的膝關節(jié)三維重建及膝關節(jié)結構的形態(tài)和地形關系

圖2-6 基于CVH橫切面圖像的膝關節(jié)三維重建后視圖及膝關節(jié)結構的形態(tài)和地形關系

4.4 PLC結構的測量與膝關節(jié)退行性疾病診斷的相關性:本研究測量了200個標本股骨遠端前后緣之間的距離。測量數(shù)據(jù)表明,同一人左右膝關節(jié)的數(shù)值相等或有微小差異。6個樣本的測量結果顯示,CVH-1和CVH-5的高度相同,而CVH-2樣本的高度比CVH-1和CVH-5短,并且由于樣本的性別和身高差異,樣本值沒有顯著差異。在膝關節(jié)退行性疾病,男性膝關節(jié)退行性疾病與女性數(shù)據(jù)集相比,左膝關節(jié)遠端外側股骨前后緣的距離分別為71.29 mm和61.88mm,右膝關節(jié)前后緣的距離分別為71.29 mm和61.89 mm。膝關節(jié)退行性疾病膝關節(jié)股骨遠端外側緣前后緣距離為(66.59±5.43)mm。膝關節(jié)退行性疾病男性的距離值大于膝關節(jié)退行性疾病女性。PI.C結構中的FCL和PT與基體的結合是恒定的股骨。從側面FCL置入于股骨外側髁突,PT置入于腋窩。股骨外側髁窩和股骨腱骨交界處通常位于PT的前上方。然而,CVH-5的右膝和膝關節(jié)退行性疾病男性的左膝的重心位于PT的后上方,占10個樣本的20%。(1)FCL常附著于腓骨頭上側后外側關節(jié)面。腱骨結合區(qū)大小不規(guī)則,平均接觸面積為(50.34±38.58)mm2。而膝關節(jié)退行性疾病數(shù)據(jù)集為(69.88±54.88)mm2。FCL腓腱-骨連接點的中心點大多位于腓上關節(jié)面的后外側,只有CVH-1左右膝FCL腱-骨連接點的中心點位于腓上關節(jié)面的外側緣。BT常附著于腓骨上側中后關節(jié)面。腱骨結合區(qū)大小不規(guī)則,平均接觸面積為(62.76±28.37)mm2,CVH數(shù) 據(jù) 為(58.94±27.14)mm2,膝關節(jié)退行性疾病數(shù)據(jù)為(68.50±33.37)mm2。(2)BT腱-骨連接的中心點位于腓骨上側的中后關節(jié)面。PFL常附著于腓骨頭尖。接觸面積小于FCL和BT,平均接觸面積為(16.04±11.43)mm2,CVH數(shù)據(jù)集的平均接觸面積為(11.72±5.83)mm2。其中膝關節(jié)退行性疾病數(shù)據(jù)集的面積為(22.52±15.56)mm2。中心點位于腓骨頭尖。在90%的標本中,FCL腱骨的后上緣與BT腱骨的前上緣相鄰鑒于PFL腱-骨連接處與BT腱-骨連接處不相鄰。FCL中心點與BT肌腱骨功能的距離為(6.85±1.8)2mm。FCL與PFL腱骨交界處中心點間距為(16.27±3.34)mm,BT與PFL腱骨交界處中心點間距為(10.58±3.13)mm。在CVH數(shù)據(jù)集中。FCL與BT、FCL與PEL、BT與PFL骨連接中心點之間的距離為(6.03±0.89)mm。(14.81±3.33)mm。和(10.07±2.47)mm.在膝關節(jié)退行性疾病數(shù)據(jù)集中,FCL與BT、FCL與PFL以及BT與PFL肌腱-骨連接處的中心點之間的距離分別為(8.08±2.29)mm、(18.48±2.07)mm和(11.34±4.24)mm。見圖2-7、圖2-8。表4、表5。

圖2-7 股骨FCL和PT腱骨連接點之間的距離測量方案。(A)股骨-股骨連接的側視圖,顯示股骨FCL和股骨-股骨連接中心點之間的距離為18.5 mm。(B)單束單隧道測量方案。(C)股骨雙束雙隧道測量方案。(D)CVH股肌腱骨功能側視圖:股骨FCL與PT肌腱骨功能中心點的距離平均為7.73mm。(E)針對中國人股骨單隧道測量方案。選擇FCL與PT腱骨結合部中心點的中間位置作為隧道點

表4 CVH和膝關節(jié)退行性變患者中PLC股骨相關結構的測量

表5 CVH和膝關節(jié)退行性變患者中PLC腓骨相關結構的測量

討 論

雖然MRI已用于運動員關節(jié)變化的一些流行病學研究,但該方法在該領域正變得越來越重要。主要是特定的運動員群體,如職業(yè)足球和籃球運動員、慢跑運動員、長跑運動員和青少年足球運動員。研究表明,在半月板和軟骨重建過程的信號變化更頻繁地在高度活躍的人比不太活躍的人明顯[4]。Brunner等人觀察到55%的職業(yè)籃球運動員半月板的信號變化,Heilmeier[5]等人觀察到只有25%的非運動員半月板的信號變化。半月板變化與體力活動之間的關系進一步表明,只有10%的活動個體在體力勞動后信號強度增加,而50%的未經訓練的個體在體力勞動后信號強度增加[6]。此外,Xia[7]等人顯示,在1年的持續(xù)體力活動期間,縱向對照組半月板的信號強度增加。缺乏關節(jié)鏡檢查是對這些研究結果的一個重要異議,這使得很難估計MRI表現(xiàn)的臨床和病理生理學意義。慢營養(yǎng)組織中的信號變化甚至可能是生理適應過程的標志。在MRI上識別早期退行性變需要一種可靠的參考方法。

生理應激和關節(jié)運動對慢營養(yǎng)性關節(jié)的營養(yǎng)和功能至關重要。但是過度勞累會對軟骨和半月板造成持續(xù)性損傷[8]。體力勞動可以支持或損害緩慢的組織,沒有限制尚不清楚。楊君[9]等人在MRI上觀察到股骨髁軟骨厚度的增加,這是年輕足球運動員經過幾年的廣泛訓練后對活動的生理適應的標志,好幾年了軟骨平均比對照組厚25%。另一方面,在老年足球運動員明顯退行性關節(jié)改變已被觀察到。

磁共振成像可以可靠地檢查慢性關節(jié)病變,無創(chuàng)檢測和分級。隨著磁共振成像技術的日益普及和新技術的發(fā)展,磁共振成像技術必將在運動醫(yī)學和流行病學研究中發(fā)揮重要作用[10]。這種方法只有在能夠敏感地檢測出退化的早期階段時才會被廣泛接受。本文通過對每位對象的一般人口學資料,包括年齡、性別、身高、體質量等。將MRI圖像與中國國人可視圖像(CVH)進行對比研究。PLC數(shù)據(jù)主要由腓側副韌帶(FCL)、腘腓韌帶(PFL)、腘弓狀韌帶(APL)、腘肌腱(PT)、腓腓韌帶(FFL)和股二頭肌腱(BT)組成。這些結構的起源或插入位置彼此接近,共同維持了PLC的穩(wěn)定性。FCL、PT與股骨有固定附著,FCL、BT、PFL與腓骨有固定附著。各結構的肌腱和骨骼連接處形態(tài)不一致,接觸面積也不相同,肌腱和骨骼連接處的位置相似。CVH數(shù)據(jù)集的所有測量值均小于膝關節(jié)退行性疾病數(shù)據(jù)集。在腱骨交界處,中心點之間的平均距離為(8.84±1.62)mm,〔CVH數(shù)據(jù)集中為(7.73±)1.44mm,膝關節(jié)退行性疾病數(shù)據(jù)集中為(9.50±1.38)mm〕。PT和FCL起源于股骨外側髁。APL呈“Y”形的發(fā)生率為100%。其外側頭和后外側頭分別起源于靠近股骨外側髁的纖維囊的后外側部和后外側下部。FCL、BT、APL、PT、PFL和FFL在腓骨頭后外側有相鄰的插入。通過MRI測量膝關節(jié)后外側復合體中后外側副韌帶的厚度提示對比后外側副韌帶的厚度測量數(shù)據(jù)和膝關節(jié)評分系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),后外側副韌帶的厚度和膝關節(jié)損傷程度呈負相關(P＜0.01)。然而,后外側副韌帶的厚度較單純MRI,提示半月板退行性變數(shù)量更多,相關性更加密切(P＜0.01)。MRI檢測后外側副韌帶的厚度是一種有效的無創(chuàng)成像方法,可以準確定位和量化軟骨和半月板的慢性關節(jié)改變,為膝關節(jié)退行性改變的監(jiān)測提供了一種新的測量方法。