【摘 要】目的：通過膝關(guān)節(jié)磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）探究股骨遠(yuǎn)端和脛骨近端形態(tài)與前交叉韌帶（anteriorcruciate ligament，ACL）撕裂的相關(guān)性。方法：選擇2018年1月1日至2023年1月31日于重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院行膝關(guān)節(jié)MRI平掃檢查的患者，最終選擇81例ACL完全撕裂患者（病例組）和82例ACL正?；颊撸▽φ战M），比較2組患者股骨和脛骨相關(guān)解剖學(xué)參數(shù)，包括髁間窩高度（intercondylar notch height，INH）、髁間窩寬度（intercondylar notch width，INW）、股骨髁寬度（notch width，NW）、髁間窩角（intercondylar notch angle，INA）、股骨內(nèi)側(cè)髁寬度（medial condyle width，MCW）、股骨內(nèi)側(cè)髁前后徑（medial condyle length，MCL）、股骨外側(cè)髁寬度（lateral condyle width，LCW）、股骨外側(cè)髁前后徑（lateral condyle length，LCL）、脛骨內(nèi)側(cè)平臺寬度（medial tibial plateau width，MPW）、脛骨內(nèi)側(cè)平臺前后徑（medial tibial plateau length，MPL）、脛骨外側(cè)平臺寬度（lateral tibial plateau width，LPW）、脛骨外側(cè)平臺前后徑（lateral condyle length，LPL）、脛骨髁間嵴角（intercondylar eminenceangle，IEA）、內(nèi)側(cè)脛骨平臺角（medial tibial plateau angle，MPA）、外側(cè)脛骨平臺角（lateral tibial plateau angle，LPA），計算髁間窩寬度指數(shù)（intercondylar notch width index，NWI），采用MCW/LCW、MCL/LCL、MPW/LPW、MPL/LPL描述股骨及脛骨內(nèi)外側(cè)骨形態(tài)學(xué)的相對差異，采用MCL/MPL、LCW/LPW、LCW/LPW、LCL/LPL、INA/IEA描述脛股關(guān)節(jié)之間的一致性；對2組患者進(jìn)行單因素和多因素logistic分析，對篩選出的獨立危險因素進(jìn)行Logistis聯(lián)合建模，并行接受者操作特征曲線（receiver operating characteristiccurve，ROC）曲線分析。結(jié)果：①病例組患者INW、NWI、INA、MCL/MPL小于對照組（Plt;0.05）；病例組患者M(jìn)CL、MPL、MPW、MCL/LCL、MPL/LPL大于對照組（Plt;0.05）；②多因素分析顯示，MCL/MPL、NWI是ACL撕裂的獨立危險因素（Plt;0.05）；ROC 曲線顯示，MCL/MPL、NWI 及聯(lián)合模型對ACL 撕裂具有一定的預(yù)測價值，曲線下面積（area under curve，AUC）分別為0.672、0.671、0.734；③2組患者NW、INH、MCW、LCW、LCL、LPW、LPL、MCW/LCW、MPW/LPW、MCW/MPW、LCW/LPW、LCL/LPL、INA/IEA、IEA、MPA、LPA比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05）。結(jié)論：脛股關(guān)節(jié)形態(tài)與ACL撕裂具有相關(guān)性；MCL/MPL越大，NWI越小，ACL撕裂的危險程度越高。

【關(guān)鍵詞】前交叉韌帶；磁共振成像；膝關(guān)節(jié)；脛股關(guān)節(jié)

【中圖分類號】R445.2；R686.5；R322.7+2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【收稿日期】2023-09-25

膝關(guān)節(jié)是人體最大最復(fù)雜的關(guān)節(jié)。前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）起自股骨外側(cè)髁內(nèi)面后部，穿過髁間窩，止于脛骨髁間嵴前方，是維持膝關(guān)節(jié)前向和旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定的重要結(jié)構(gòu)。ACL損傷在膝關(guān)節(jié)損傷中最為常見[1]。大部分ACL損傷為非接觸性損傷，多為各種急停、變向等運動過程中突然減速或改變方向、股四頭肌收縮產(chǎn)生的過度軸向應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力共同引起的脛骨異常前移和內(nèi)旋所致，在足球、籃球、滑雪等運動項目中多見[2]。ACL完全撕裂是ACL損傷最嚴(yán)重的狀態(tài)，ACL完全撕裂時ACL功能的缺失會使患者膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性降低，生物力學(xué)改變，導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)功能障礙，并可能產(chǎn)生骨性關(guān)節(jié)炎等嚴(yán)重后果，影響患者生活質(zhì)量[3]。

相關(guān)研究表明，ACL完全撕裂受個體解剖、遺傳內(nèi)分泌、神經(jīng)肌肉因素等多種因素的影響，其中，股骨遠(yuǎn)端和脛骨近端的形態(tài)及相互作用與ACL完全撕裂密切相關(guān)，如股骨髁形態(tài)、髁間窩形態(tài)、脛骨平臺形態(tài)等[4-6]。然而，之前諸多相關(guān)研究多是集中于單一的股骨、脛骨形態(tài)學(xué)改變或結(jié)合X線、計算機斷層掃描（computed tomography，CT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）等多種影像學(xué)手段來評估股骨與脛骨解剖改變對ACL完全撕裂的影響，但股骨和脛骨內(nèi)外側(cè)及脛股關(guān)節(jié)骨形態(tài)學(xué)的差異對ACL完全撕裂的影響尚不完全明確[7]；且因為MRI具有無創(chuàng)、軟組織分辨率高等特點，所以臨床上對于懷疑有ACL 完全撕裂的患者多采用MRI進(jìn)行診斷，而非X線或CT檢查。因此，本研究擬基于診斷ACL完全撕裂常用的膝關(guān)節(jié)MRI圖像，多方位地測量股骨遠(yuǎn)端和脛骨近端形態(tài)學(xué)參數(shù)，進(jìn)一步探討股骨和脛骨內(nèi)外側(cè)骨形態(tài)學(xué)的差異及脛股關(guān)節(jié)之間的一致性對ACL完全撕裂的影響，并比較與ACL完全撕裂之間的相關(guān)性，為臨床預(yù)防和治療ACL完全撕裂提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料收集

收集2018年1月至2023年1月于重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院行膝關(guān)節(jié)MRI檢查18～55歲患者的影像資料。病例組納入標(biāo)準(zhǔn)：①因快跑中急停、急轉(zhuǎn)等非接觸機制導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)損傷或不適的患者，病程≤6個月；②經(jīng)MRI檢查或關(guān)節(jié)鏡手術(shù)明確存在ACL完全撕裂的患者；③膝關(guān)節(jié)除ACL撕裂外不存在其他韌帶及肌肉損傷的患者；④患者門診或住院病歷完整，MRI圖像完整、清晰。排除標(biāo)準(zhǔn)：①既往有膝關(guān)節(jié)骨質(zhì)增生、骨關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)感染、關(guān)節(jié)骨折、骨腫瘤等膝關(guān)節(jié)疾病或膝關(guān)節(jié)手術(shù)史的患者；②有股骨滑車發(fā)育不良等膝關(guān)節(jié)明顯發(fā)育異常的患者。最終納入ACL完全撕裂的患者為病例組，男性52 例，女性29 例，膝關(guān)節(jié)共81 例，平均年齡（34.32±8.94）歲。另選取同時期膝關(guān)節(jié)MRI平掃無明顯異常的患者作為對照組，男性41例，女性41例，膝關(guān)節(jié)共82例，平均年齡（36.22±8.24）歲。研究對象均已簽署MRI檢查知情同意書。

1.2 ACL完全撕裂的MRI診斷

正常的ACL 在MRI 矢狀位質(zhì)子密度加權(quán)成像（protondensity weighted imaging，PDWI）序列圖像上表現(xiàn)為連續(xù)的帶狀低信號；ACL完全撕裂時，在MRI矢狀位PDWI序列上表現(xiàn)為ACL 增粗，韌帶低信號纖維不連續(xù)、韌帶內(nèi)出現(xiàn)高信號；ACL走行異常；ACL斷端攣縮等征象[8]，見圖1。

1.3 方法

1.3.1 膝關(guān)節(jié)MRI掃描參數(shù) 所有患者均使用1.5 T磁共振檢查設(shè)備（MAGNETOM ESSENZA）及膝關(guān)節(jié)專用線圈進(jìn)行檢查?；颊哐雠P位、足先進(jìn)，膝關(guān)節(jié)伸直、足中立。掃描膝關(guān)節(jié)橫軸位、矢狀位、冠狀位。掃描參數(shù)：T1 加權(quán)成像（T1weighted imaging，T1WI）：重復(fù)時間（repetition time，TR）277 ms，回波時間（echo time，TE）13 ms；T2 加權(quán)成像（T2weightedimaging，T2WI）：TR 3350 ms，TE 116 ms；PDWI：TR 2200 ms，TE 39 ms；掃描野（field of view，F(xiàn)OV）16 cm，矩陣 256 mm ×256 mm，層厚4 mm。掃描范圍：以髕骨下緣為中心，包括股骨下段1/3至脛骨上段1/3水平。

1.3.2 圖像評估及測量方法 由2名經(jīng)驗豐富的影像科醫(yī)師分別獨立完成ACL 完全撕裂的評估及形態(tài)學(xué)參數(shù)的測量。對ACL是否完全撕裂的評估出現(xiàn)分歧時，以2名醫(yī)師討論結(jié)果為最終結(jié)果。膝關(guān)節(jié)MRI形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)在T1WI序列的冠狀面及矢狀面上進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)取2名醫(yī)生測量結(jié)果的平均值進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。T1WI冠狀位測量參數(shù)包括股骨髁寬度（notch width，NW）、股骨髁間窩寬度（intercondylarnotch width，INW）、股骨髁間窩高度（intercondylar notchheight，INH）、股骨髁間窩角（intercondylar notch angle，INA）、股骨內(nèi)側(cè)髁寬度（medial condyle width，MCW）、股骨外側(cè)髁寬度（lateral condyle width，LCW）、脛骨內(nèi)側(cè)平臺寬度（medialtibial plateau width，MPW）、脛骨外側(cè)平臺寬度（lateral tibialplateau width，LPW）、脛骨髁間嵴角（intercondylar eminenceangle，IEA）、脛骨內(nèi)側(cè)平臺角（medial tibial plateau angle，MPA）、脛骨外側(cè)平臺角（lateral tibial plateau angle，LPA）；T1WI矢狀位測量參數(shù)包括股骨內(nèi)側(cè)髁前后徑（medial condylelength，MCL）、股骨外側(cè)髁前后徑（lateral condyle length，LCL）、脛骨內(nèi)側(cè)平臺前后徑（medial tibial plateau length，MPL）、脛骨外側(cè)平臺前后徑（lateral tibial plateau length，LPL），見圖2。測量后計算相關(guān)參數(shù)，包括股骨髁間窩寬度指數(shù)（intercondylar notch width index，NWI）即INW/NW，以及MCW/LCW、MCL/LCL、MPW/LPW、LCL/LPL、MCW/MPW、MCL/MPL、LCW/LPW、LCL/LPL、INA/IEA。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 25.0統(tǒng)計學(xué)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（xˉ±s）表示，對計量資料是否服從正態(tài)分布采用Shapiro-Wilk檢驗，正態(tài)性資料組間比較采用完全隨機設(shè)計獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料采用例數(shù)與百分比表示，組間比較采用卡方檢驗。將2組間有顯著差異的參數(shù)進(jìn)行共線性診斷。對篩選出無多重共線性的參數(shù)進(jìn)行Z-Score標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后進(jìn)行多因素logistic回歸分析，篩選出ACL斷裂的影響因素并計算OR 值；若篩選出多個因素，則聯(lián)合logistic回歸分析建模，通過接受者操作特征曲線（receiver operatingcharacteristic curve，ROC）曲線進(jìn)一步分析參數(shù)對ACL完全撕裂預(yù)測價值，得出最佳截斷值。用MedCalc軟件進(jìn)行ROC曲線分析和Delong法比較ROC曲線。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié) 果

2.1 各組基線資料比較

ACL 完全撕裂組（病例組）和ACL 正常組（對照組）患者的年齡、性別、側(cè)別相比差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05），見表1。

2.2 2組患者間膝關(guān)節(jié)影像學(xué)參數(shù)比較

2 組患者NW、INH、MCW、LCW、LCL、LPW、LPL、MCW/LCW、MPW/LPW、MCW/MPW、LCW/LPW、LCL/LPL、INA/IEA、IEA、MPA、LPA 比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05）。病例組患者INW、NWI、INA、MCL/MPL 低于對照組（Plt;0.05）；病例組患者M(jìn)CL、MPW、MPL、MCL/LCL、MPL/LPL大于對照組（Plt;0.05），見表2。

2.3 多因素logistic回歸分析結(jié)果

對上述單因素分析Plt;0.05的所有陽性指標(biāo)進(jìn)行共線性診斷，相關(guān)參數(shù)容忍度大于0.1、VIFlt;2可以認(rèn)為組內(nèi)參數(shù)之間不存在多重共線性。篩選后，為進(jìn)一步減小數(shù)據(jù)離散誤差和不均衡性，將數(shù)據(jù)進(jìn)行Z-Score標(biāo)準(zhǔn)化處理；最終將INA、NWI、MPW、MCL/LCL、MPL/LPL、MCL/MPL 納入多因素Logistic回歸分析模型中。結(jié)果顯示，MCL/MPL及NWI減小是ACL撕裂的獨立危險因素，見表3。

2.4 ROC曲線分析

基于表3分析的結(jié)果，采用ACL完全撕裂的獨立危險因素MCL/MPL及NWI進(jìn)行l(wèi)ogistic聯(lián)合建模，并行ROC曲線分析。結(jié)果顯示，該聯(lián)合模型最佳截斷值為0.46，靈敏度79%，特異度57.3%，AUC=0.734，95%CI=0.660～0.800，Plt;0.01。另外，ROC曲線分析結(jié)果顯示，MCL/MPL最佳截斷值為1.09，靈敏度44.44%，特異度82.93%，AUC=0.672，95%CI=0.593～0.743，Plt;0.01；NWI最佳截斷值為0.22，靈敏度53.09%，特異度74.39%，AUC=0.671，95%CI=0.593～0.742，Plt;0.01。進(jìn)一步Delong 法ROC 曲線比較結(jié)果顯示，MCL/MPL 和NWI 的ACU 相比，Z=0.106，P=0.912；MCL/MPL 和聯(lián)合模型的AUC相比，Z=1.713，P=0.087；NWI 和聯(lián)合模型的AUC 相比，Z=1.876，P=0.061，見圖3。

3 討 論

ACL損傷是最常見的膝關(guān)節(jié)損傷之一，ACL完全撕裂是最嚴(yán)重的ACL損傷。ACL完全撕裂會導(dǎo)致患者膝關(guān)節(jié)運動能力下降，并引起繼發(fā)關(guān)節(jié)軟骨及半月板等組織的損傷。關(guān)節(jié)鏡下ACL重建術(shù)是目前治療ACL完全撕裂的主要手段，但重建術(shù)后患者膝關(guān)節(jié)運動水平仍然不能恢復(fù)到損傷前，且重建失敗率居高不下[2]。雖然ACL 損傷的風(fēng)險多而復(fù)雜，且多種因素往往同時存在、相互影響；但相對應(yīng)地，當(dāng)發(fā)現(xiàn)ACL損傷的危險因素時，可以通過干預(yù)其中的某些因素而降低ACL完全撕裂的發(fā)生率[12]。因此，正確識別ACL 損傷的危險因素并有效預(yù)防ACL完全撕裂十分重要。

學(xué)者們常用INW及NWI描述髁間窩的狹窄程度，且NWI 可以減小個體差異的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，ACL撕裂組患者的INW及NWI更小，NWI減小是ACL 撕裂的危險因素，AUC 為0.671，95%CI=0.593～0.742，最佳截斷值為0.22，這與之前的多數(shù)學(xué)者研究結(jié)果一致，這可能是因為狹窄的髁間窩易與ACL發(fā)生撞擊，加之狹窄髁間窩內(nèi)ACL的尺寸更小，從而使得薄弱的ACL更易發(fā)生損傷[13]。且狹窄的髁間窩也是ACL重建術(shù)失敗的危險因素，故有學(xué)者主張在ACL重建時對狹窄的髁間窩進(jìn)行成形手術(shù)[14]。但Muneta T 等[15] 則認(rèn)為NWI≤0.20 和NWIgt;0.20 的髁間窩的ACL 各測量指標(biāo)間無明顯差異，NWI小的髁間窩其ACL并不一定就小?？紤]這可能與研究人種、測量方法等不同有關(guān)。Al-Saeed O等[5]和K?z?lg?z V[16]認(rèn)為A型髁間ACL損傷發(fā)生率最高，髁間窩角在一定程度上也可以體現(xiàn)不同形態(tài)的髁間窩。此次研究結(jié)果顯示，ACL撕裂組的INA髁間窩角較對照組更小，這表明狹窄的髁間窩側(cè)壁突出導(dǎo)致ACL受到慢性損傷，所以在膝關(guān)節(jié)過伸或外翻等導(dǎo)致ACL張力過大的動作時更容易造成ACL的撕裂。

ACL對限制脛骨前移及內(nèi)旋有重要作用。股骨與脛骨相對旋轉(zhuǎn)的增加，使ACL張力增大，可能是導(dǎo)致ACL損傷的關(guān)鍵因素。Pradhan P等[17]認(rèn)為，脛骨內(nèi)側(cè)髁間嵴體積的減少可能與其楔形形狀的減少有關(guān)，從而使脛骨相對于股骨的平移限制減少，這就要求ACL對脛骨位移的約束作用更大，增加了ACL的負(fù)荷和受傷的風(fēng)險。Cay N等[10]的研究顯示，所有ACL病理組的LPA和INA平均值均顯著升高，這表明較淺的外側(cè)脛骨平臺會導(dǎo)致ACL的張力增加，這可能是ACL損傷的危險因素。而本次研究發(fā)現(xiàn)ACL撕裂與脛骨平臺角之間無明顯相關(guān)性，這可能與二維測量導(dǎo)致對脛骨髁間嵴三維結(jié)構(gòu)評估不足有關(guān)，需要進(jìn)一步經(jīng)不同方法的對比驗證以及多中心研究明確。

本研究單因素分析結(jié)果表明，ACL撕裂與較大的MCL有關(guān)。為降低個體差異的影響并探究股骨內(nèi)側(cè)與外側(cè)髁形態(tài)差異的大小，本研究計算了MCL/LCL，發(fā)現(xiàn)病例組該比值大于對照組，這提示ACL撕裂患者與ACL 正?；颊呦啾?，股骨內(nèi)側(cè)髁相對更長、外側(cè)髁相對更短。對于脛骨內(nèi)外側(cè)平臺形態(tài)學(xué)參數(shù)的測量及計算也得到了類似的結(jié)果，ACL撕裂組MPW、MPL 及MPL/LPL 大于對照組。這可能是因為較大的股骨內(nèi)側(cè)髁和較小的外側(cè)髁可能使股骨相對于脛骨外旋，影響股骨與脛骨的相對運動，產(chǎn)生額外的脛骨內(nèi)旋力矩，增加ACL的張力[18]。

之前的研究用關(guān)節(jié)一致性衡量組成關(guān)節(jié)的骨骼是否配合良好[4，19]。關(guān)節(jié)一致性取決于關(guān)節(jié)面的三維形狀。在健康膝關(guān)節(jié)中，脛股關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)一致性較低。脛股關(guān)節(jié)一致性增加會導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)外側(cè)更多地平移運動；且內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)接觸面積的增大可以造成關(guān)節(jié)松弛，影響股骨與脛骨的相對運動，使步態(tài)和負(fù)重位點的變化，最終造成ACL 張力負(fù)荷過大[20]。本研究結(jié)果顯示，ACL撕裂組患者M(jìn)CL/MPL更小，更接近于1，其也是ACL 撕裂的獨立危險因素，AUC 為0.672，95%CI=0.593～0.743，最佳截斷值為1.09，這說明ACL撕裂組患者股骨與脛骨內(nèi)側(cè)關(guān)節(jié)一致性較高，接觸面積的較大。因此本研究認(rèn)為，更大的股骨內(nèi)側(cè)髁和脛骨內(nèi)側(cè)平臺增加了脛股關(guān)節(jié)的一致性，這可能使股骨與脛骨之間產(chǎn)生更大的旋轉(zhuǎn)，從而增加了ACL撕裂的風(fēng)險。

本研究在對參數(shù)進(jìn)行共線性診斷時，發(fā)現(xiàn)多個參數(shù)之間存在明顯的多重共線性。為減小個體差異以及探討股骨與脛骨之間一致性對ACL撕裂危險程度的影響，在具有共線性的參數(shù)間只保留了MCL/MPL 及NWI。本研究用DeLong 法將MCL/MPL、NWI 及MCL/MPL 與NWI 聯(lián)合模型對ACL 完全撕裂的預(yù)測效能進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，聯(lián)合模型的AUC 高于單獨指標(biāo)MCL/MPL 及NWI，但該聯(lián)合模型與MCL/MPL 及NWI 的AUC 差異無明顯統(tǒng)計學(xué)意義（Pgt;0.05）。因此，本研究結(jié)果表明，該聯(lián)合模型對于提高ACL完全撕裂的預(yù)測效果價值有限，MCL/MPL和NWI單指標(biāo)也可以較好地對ACL完全撕裂進(jìn)行預(yù)測。

本次研究尚存在不足之處。本研究是回顧性研究，未能夠充分收集患者的查體資料，如身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）等，而BMI也與膝關(guān)節(jié)的形態(tài)相關(guān)。半月板作為股骨與脛骨之間的結(jié)構(gòu)，其形態(tài)與二者之間力的傳遞密切相關(guān)，本研究缺乏對其形態(tài)學(xué)的評估，尚需在后續(xù)的研究中補充。本研究采用二維MRI參數(shù)評估股骨及脛骨相關(guān)形態(tài)學(xué)參數(shù)，而這些結(jié)構(gòu)是三維立體結(jié)構(gòu)，二維參數(shù)不能準(zhǔn)確估計其形態(tài)，但可以大致體現(xiàn)其形態(tài)變化的趨勢。在以后的研究中，可使用三維MRI圖像進(jìn)行比較，以得到更準(zhǔn)確的信息。

綜上所述，股骨遠(yuǎn)端和脛骨近端形態(tài)學(xué)參數(shù)、股骨和脛骨內(nèi)外側(cè)骨形態(tài)學(xué)的差異及股骨與脛骨形態(tài)學(xué)之間的一致性與ACL 完全撕裂有關(guān)，MCL/MPL 比值越低，表明股骨與脛骨之間的一致性越高，NWI 越小，表明股骨髁間窩越窄；MCL/MPL 和NWI是ACL完全撕裂的獨立危險因素，對ACL完全撕裂具有一定的預(yù)測價值。因此，本研究結(jié)果提示，臨床應(yīng)該關(guān)注這些具有ACL完全撕裂獨立危險因素的患者，為早期預(yù)防ACL完全撕裂提供參考。

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（責(zé)任編輯：周一青）