膝關(guān)節(jié)不同體位MR掃描評(píng)價(jià)前交叉韌帶損傷及髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的研究進(jìn)展

金笑，袁慧書

膝關(guān)節(jié)是人體最大、構(gòu)成最復(fù)雜的關(guān)節(jié)，其損傷在臨床上十分常見。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)具有軟組織密度分辨率高、多方位、多參數(shù)成像的優(yōu)勢，在顯示骨與骨髓、關(guān)節(jié)與關(guān)節(jié)軟骨、關(guān)節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)及軟組織等方面優(yōu)于X線及計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography，CT)，在無創(chuàng)性上優(yōu)于關(guān)節(jié)鏡，因此近年來廣泛應(yīng)用于多種膝關(guān)節(jié)損傷的影像學(xué)診斷。以往的膝關(guān)節(jié)MRI檢查多采取患者仰臥位、膝關(guān)節(jié)伸直的體位作為膝關(guān)節(jié)的常規(guī)掃描體位。國內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，膝關(guān)節(jié)不同伸屈位置時(shí)的解剖關(guān)系和運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)使得僅于伸直位掃描進(jìn)行的膝關(guān)節(jié)病變的評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性有待提高，主要反映在前交叉韌帶損傷及髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)上。筆者將對(duì)在不同掃描體位時(shí)評(píng)價(jià)前交叉韌帶損傷及髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)這兩方面的影響進(jìn)行綜述。

1 評(píng)估前交叉韌帶損傷

1.1 ACL解剖與膝關(guān)節(jié)伸屈活動(dòng)的關(guān)系

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)可分為股骨附著區(qū)、中間段及脛骨附著區(qū)，其中股骨附著區(qū)是ACL斷裂的好發(fā)部位。雖然MRI對(duì)ACL完全斷裂的診斷特異性和敏感性高，但較難診斷部分?jǐn)嗔押完惻f損傷。這是由于大多數(shù)醫(yī)院以伸直位作為常規(guī)MRI膝關(guān)節(jié)檢查的體位，而此時(shí)少數(shù)患者的ACL股骨附著點(diǎn)不能被完全顯示。一般認(rèn)為，ACL由兩大纖維束即前內(nèi)側(cè)束(anteromedial bundle，AMB)及后外側(cè)束(posterolateral bundle，PLB)組成[1]。膝關(guān)節(jié)處于伸直位時(shí)，AMB松弛、PLB拉緊，隨著膝關(guān)節(jié)的屈曲，AMB拉緊、PLB松弛。由于AMB較粗大而PLB細(xì)小，ACL的總體長度與AMB的測量相關(guān)性更強(qiáng)[2]，因此屈曲時(shí)觀察ACL更為完整、清晰。傾斜角(elevation angle)是指前交叉韌帶縱軸與脛骨平臺(tái)面之間的夾角。不少研究發(fā)現(xiàn)，AMB的傾斜角在伸直位較大，在膝關(guān)節(jié)屈曲0°～120°范圍內(nèi)逐漸顯著減小[3]。伸直位時(shí)，AMB傾斜角大，矢狀位上ACL的股骨附著點(diǎn)在少數(shù)患者中不能被完全顯示，而這正是ACL斷裂的好發(fā)部位。隨著膝關(guān)節(jié)屈曲，AMB與髁間窩頂區(qū)逐漸分離，ACL股骨附著區(qū)總體也更朝向水平方向，因此可以有效降低ACL損傷的假陰性。

由于上述ACL獨(dú)特的走行方式、纖維束結(jié)構(gòu)及伸屈活動(dòng)中的變化，常規(guī)MRI在顯示正常ACL結(jié)構(gòu)及其損傷時(shí)的異常征象上難度較大，易造成假陽性或假陰性。主要原因包括：(1)在伸直位時(shí)股骨附著部顯示較寬、平，隨著屈曲角度增大，前交叉韌帶纖維束扭曲，股骨段在矢狀面上變窄，從而能從扇形逐漸變?yōu)閳A柱形的束狀結(jié)構(gòu)[4]，顯示更清晰；(2)正常前交叉韌帶在伸直位時(shí)拉緊，因此股骨附著區(qū)顯示不佳，而隨著屈曲角度增大，股骨段與髁間頂區(qū)分離，髁間窩容積變大，股骨附著區(qū)顯示更清晰；(3)伸直位時(shí)因部分容積偽影的影響，正常的前交叉韌帶內(nèi)可能也表現(xiàn)出MRI信號(hào)不均，出現(xiàn)類似于損傷的表現(xiàn)，從而造成假陽性，而屈曲位可以減少部分容積偽影[5]。

1.2 屈曲角度對(duì)ACL正常結(jié)構(gòu)觀察的影響

以往不少研究表明，在利用MR圖像觀察ACL結(jié)構(gòu)時(shí)，屈曲位相比伸直位有顯著優(yōu)勢。Niitsu等[6]最先進(jìn)行了膝關(guān)節(jié)半曲位(30°～60°，平均45°)的掃描并與常規(guī)伸直位時(shí)的MRI圖像對(duì)比，對(duì)于關(guān)節(jié)鏡證實(shí)為未受損的前交叉韌帶，半曲位圖像在呈現(xiàn)股骨附著區(qū)和中間段上分別以53%和36%的比例優(yōu)于伸直位。Pereira等[7]發(fā)現(xiàn)微曲位(10°～30°，平均17°)的MR掃描圖像相比伸直位在顯示全長和各個(gè)部分都更具優(yōu)越性。陳旭高等[8]發(fā)現(xiàn)90°屈曲時(shí)ACL增粗明顯，PCL、Wrisberg韌帶被拉直，三者在矢狀位上同時(shí)被完整成像的程度較高。Guenoun等[9]首次利用動(dòng)態(tài)MRI研究正常ACL隨膝關(guān)節(jié)伸屈(過伸位、中立位、屈曲45°及屈曲90°位)時(shí)的動(dòng)態(tài)變化，ACL長度、近端附著角(the angle of proximal insertion)及遠(yuǎn)端附著角(the angle of distal insertion)，三者皆隨膝關(guān)節(jié)屈曲角度增大而增大，AMB逐漸拉伸、PLB逐漸縮短。這一結(jié)果提示了ACL的動(dòng)態(tài)軌跡，亦確立了AMB在ACL伸直時(shí)的主要作用。

1.3 屈曲角度對(duì)診斷ACL撕裂的影響

屈曲位所得的MR圖像相比伸直位在診斷ACL斷裂(尤其是部分?jǐn)嗔?上也具有優(yōu)越性。Niitsu等[6]發(fā)現(xiàn)，對(duì)于關(guān)節(jié)鏡證實(shí)為斷裂的前交叉韌帶，半曲位圖像呈現(xiàn)了更清晰的撕裂灶(48%)和韌帶殘端結(jié)構(gòu)(52%)。Muhle等[4]比較了屈曲30°、55°及伸直位時(shí)的MR掃描結(jié)果，發(fā)現(xiàn)屈曲30°和55°位相比伸直位對(duì)前交叉韌帶部分撕裂的診斷更準(zhǔn)確，而55°時(shí)則能更清晰顯示脛骨附著段。對(duì)于ACL損傷繼發(fā)的半月板損傷的評(píng)估則在屈曲位和伸直位上沒有明顯差異。Nenezic等[5]發(fā)現(xiàn)在診斷部分撕裂的ACL時(shí)，屈曲位及斜矢狀位相比常規(guī)伸直矢狀位都具有優(yōu)越性，且屈曲位時(shí)更能精確提示韌帶內(nèi)的高信號(hào)。另外，有時(shí)斜矢狀位未必能與ACL走行完全平行，而使ACL中間纖維束顯示不清，股骨附著區(qū)顯示不佳，因此斜矢狀位也具有其局限性。另外，國內(nèi)外對(duì)于評(píng)價(jià)ACL斷裂合并其他結(jié)構(gòu)損傷的研究仍少，現(xiàn)僅有少數(shù)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)ACL損傷繼發(fā)的半月板損傷的評(píng)估在屈曲位和伸直位上沒有明顯差異[4，10-12]。目前，還尚無文獻(xiàn)利用動(dòng)態(tài)MRI比較損傷的ACL在不同屈膝角度時(shí)的軌跡，這可能是未來進(jìn)一步研究的方向。

國內(nèi)外許多文獻(xiàn)嘗試了多種多樣的膝關(guān)節(jié)擺位方式。最初，研究者多使用表面線圈，將海綿墊、布團(tuán)等放置于患膝下方以達(dá)到微曲位及半曲位[7，13]，但此類方式所得的角度易隨身高波動(dòng)，誤差較大。除柔性表面線圈外，目前國內(nèi)外也常采用膝關(guān)節(jié)專用線圈進(jìn)行MRI掃描，此時(shí)由于線圈本身為硬材質(zhì)、有一定高度，因此病人實(shí)際上是以膝關(guān)節(jié)微曲位(約17°)[14]進(jìn)行掃描，但目前尚無文獻(xiàn)比較17°微曲位與其他屈曲體位(如30°、45°等)在顯示前交叉韌帶和診斷ACL損傷上的優(yōu)劣。近年來常采用角度固定的非磁性支架及量角器以準(zhǔn)確控制角度在15°、30°、45°等范圍[9，15]。如果要達(dá)到較大屈曲角度，則需要使患者側(cè)臥并處于盡量舒適的狀態(tài)，幫助保持受試膝關(guān)節(jié)的靜止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于身材較高大、體型較肥胖的患者，大角度屈曲位的掃描仍存在一定困難，尚需進(jìn)一步改進(jìn)掃描方法[16]，并規(guī)范多角度掃描的適應(yīng)證、禁忌證等。另外，目前尚無研究表明不同體位對(duì)ACL重建術(shù)后MRI評(píng)估的影響，鑒于動(dòng)態(tài)MRI對(duì)正?；虿±硇缘腁CL變化的揭示作用，這很可能為手術(shù)方式優(yōu)劣的選擇、預(yù)后的功能評(píng)估帶來新的探討。

2 評(píng)估髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)

目前，包括傳統(tǒng)X線片、CT、MRI在內(nèi)的多種影像學(xué)手段均可評(píng)估髕股關(guān)節(jié)的位置及其穩(wěn)定性。早在1977年就有學(xué)者報(bào)道髕骨的位置異常在屈曲20°～30°之間更顯著[17]，這是由于股四頭肌向外作用力的矢量大于向內(nèi)的矢量，且髕骨在此時(shí)還未完全進(jìn)入股骨滑車溝內(nèi)、不能被股骨內(nèi)外側(cè)髁穩(wěn)定，所以此時(shí)髕骨的穩(wěn)定性完全取決于肌肉的緊張度。因此，膝關(guān)節(jié)屈曲至少30°投照的X線軸位片在評(píng)價(jià)髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)上就存在固有的局限性，從而可能錯(cuò)過診斷髕股關(guān)節(jié)排列異常所需的重要臨床提示信息。MRI以其無創(chuàng)性、多層面成像能力及良好的組織分辨率逐漸成為評(píng)價(jià)髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的重要影像學(xué)手段。目前，在傳統(tǒng)X線片上采取的評(píng)價(jià)髕股關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的參數(shù)也被廣泛應(yīng)用在了MRI上，從而定量研究髕骨移位、傾斜、脫位等解剖和運(yùn)動(dòng)特征。

2.1 評(píng)價(jià)股骨滑車發(fā)育不良

膝關(guān)節(jié)小角度屈曲位對(duì)于評(píng)價(jià)滑車發(fā)育不良更有特異性。目前常用股骨滑車角(femoral trochlear angle，F(xiàn)TA/sulcus angle，SA)反映股骨髁的解剖學(xué)特征。FTA是股骨滑車溝最低點(diǎn)分別與股骨內(nèi)外側(cè)髁最高點(diǎn)的連線形成的夾角(圖1)，越大提示股骨滑車凹越淺；隨著髕骨在膝關(guān)節(jié)屈曲過程中逐漸進(jìn)入滑車凹并由淺凹向深凹移動(dòng)，F(xiàn)TA逐漸減小[18]。文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，髕股關(guān)節(jié)排列異常的患者與對(duì)照組的FTA在小角度(即＜30°，亦有文獻(xiàn)顯示男性0°～20°，女性0°～10°[19])屈曲時(shí)相比伸直時(shí)的差異更明顯，說明小角度屈曲時(shí)通過測量FTA診斷滑車發(fā)育不良的特異性更高。

2.2 評(píng)價(jià)髕骨脫位/半脫位

膝關(guān)節(jié)屈曲15°～30°位相比伸直位評(píng)價(jià)髕骨脫位/半脫位更準(zhǔn)確，主要有兩方面的原因：(1)小角度屈曲位所得MR圖像對(duì)評(píng)價(jià)髕骨脫位及半脫位更為敏感；(2)可減少由于患者股四頭肌緊張?jiān)斐傻恼`差。

圖1 股骨滑車角。指股骨滑車溝最低點(diǎn)分別與股骨內(nèi)外側(cè)髁最高點(diǎn)的連線形成的夾角 圖2 適合角。指股骨滑車溝最低點(diǎn)和髕骨中央脊的連線與FTA的平分線所形成的夾角 圖3 髕骨傾斜角。指髕骨內(nèi)外側(cè)最突出點(diǎn)與股骨髁后緣軟骨下骨切線的夾角Fig. 1 Femoral trochlear angle, FTA. FTA is the angle formed between lines joining the highest points of the bony medial and lateral condyles and the lowest bony point of the intercondylar sulcus. Fig. 2 Congruence angle, CA. CA is the angle formed by the line bisecting the FTA and the line connecting the apex of the trochlea to the deepest portion of the median groove of the patella. Fig. 3 Patellar tilt angle, PTA. PTA is the angle formed by lines joining the posterior femoral condyles and the maximum width of the patella.

運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，正常人屈膝初期髕骨從起始位置向遠(yuǎn)端滑移的同時(shí)也開始向膝關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)移動(dòng)，屈膝至15°～30°時(shí)，髕骨內(nèi)移逐漸達(dá)到最大，然后轉(zhuǎn)向外側(cè)移動(dòng)，至屈膝40°時(shí)，髕骨又回到中位線上[20]。而髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的患者在膝關(guān)節(jié)屈曲15°～45°時(shí)髕骨中心從初始外移位置持續(xù)向外側(cè)移動(dòng)[21-22]，因此30°時(shí)正常人與患者的差異可能更顯著，這種運(yùn)動(dòng)軌跡的差異同樣體現(xiàn)MR圖像上[23]。評(píng)估髕骨脫位/半脫位時(shí)常用適合角(congruence angle，CA)，即股骨滑車溝最低點(diǎn)和髕骨中央脊的連線與FTA的平分線所形成的夾角(圖2)，此角在平分線的外側(cè)為正值，正值越大說明髕骨越向外移，＞16°可以診斷半脫位[24]。多數(shù)文獻(xiàn)表明，髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的患者與對(duì)照組的CA在屈膝＜30°時(shí)差異較明顯[25]，且屈曲30°時(shí)髕骨半脫位的發(fā)現(xiàn)率高于0°及45°[26]，因?yàn)榇藭r(shí)髕骨的運(yùn)動(dòng)受滑車凹及伸膝裝置的影響尚小，髕骨最不穩(wěn)定；而屈膝＞30°時(shí)，伸膝裝置緊張度增加、滑車凹骨性突起等因素會(huì)減輕髕骨移位，因此輕微的髕骨脫位不能被確切反映出來。

另外，Laugharne等[27]發(fā)現(xiàn)正常人在膝關(guān)節(jié)伸直位且股四頭肌緊張時(shí)測量的髕骨移動(dòng)率(bisect offset，BSO)可超過正常參考值，而在屈曲30°時(shí)無論股四頭肌緊張與否均處于正常區(qū)間內(nèi)。由于病人在進(jìn)行MRI檢查時(shí)心情緊張，可能會(huì)不自覺地收縮股四頭肌，這就導(dǎo)致伸直位BSO測量值升高的假陽性，高估了髕骨外移程度而進(jìn)行不必要的手術(shù)。因此屈曲位可以有效防止股四頭肌收縮或松弛對(duì)測量BSO造成的誤差。

2.3 評(píng)價(jià)髕骨傾斜

國內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在10°～30°時(shí)評(píng)價(jià)髕骨傾斜較為準(zhǔn)確。廣泛應(yīng)用于評(píng)估髕骨傾斜的參數(shù)是髕骨傾斜角(patellar tilt angle，PTA/lateral patellar tilt，LPT)。PTA指的是髕骨內(nèi)外側(cè)最突出點(diǎn)與股骨髁后緣軟骨下骨切線的夾角(圖3)，此角度為正值時(shí)提示髕骨外傾，角度越大提示外傾程度越大，從膝關(guān)節(jié)伸直位到屈曲30°時(shí)PTA逐漸減小。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，45°時(shí)髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者與正常人十分接近[23]，提示在45°時(shí)測量PTA對(duì)診斷髕骨傾斜幾乎沒有臨床意義。另外，類似BSO，正常人在伸直位且股四頭肌緊張時(shí)測量的PTA可以達(dá)到正常值高限，在伸直位時(shí)測得的PTA可能影響臨床判斷[27]。因此，選擇在10°～30°時(shí)測量PTA評(píng)價(jià)髕骨傾斜可能是一個(gè)相對(duì)合適的妥協(xié)[28]。

2.4 評(píng)價(jià)股骨和脛骨相對(duì)位置

在小角度屈曲時(shí)評(píng)價(jià)股骨和脛骨的相對(duì)位置更有優(yōu)越性。目前國內(nèi)外常使用脛骨結(jié)節(jié)-股骨滑車距離(tibial tuberosity-trochlear groove distance，TTTG)反映股骨和脛骨的相對(duì)位置，評(píng)估伸肌裝置的外移。TTTG指選取股骨滑車凹最低點(diǎn)和脛骨結(jié)節(jié)的最高點(diǎn)并測量這兩點(diǎn)間的水平位移，TTTG值的增大是導(dǎo)致髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的一個(gè)可能因素[29]。既往文獻(xiàn)認(rèn)為，不同角度之間的TTTG和參考值不具有可比性，在進(jìn)行MRI檢查時(shí)有必要將TTTG測量時(shí)的屈膝角度標(biāo)明，以防對(duì)手術(shù)指征的判斷造成誤差。Dietrich等[30]比較了健康成年人在膝關(guān)節(jié)屈曲0°、15°、30°時(shí)橫斷面T1加權(quán)自旋回波圖像的TTTG，發(fā)現(xiàn)隨著角度增大，TTTG減小，這可能是由于在膝關(guān)節(jié)接近伸直位時(shí)脛骨外旋的“擰緊”機(jī)制[31]。Figueroa等[32]在膝關(guān)節(jié)屈曲20°時(shí)發(fā)現(xiàn)有髕股關(guān)節(jié)疼痛癥狀的患者與健康人的TTTG之間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。Becher等[23]發(fā)現(xiàn)髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的患者與正常人的TTTG在0°和15°有明顯差異，而在30°、45°時(shí)不顯著。因此推薦在15°時(shí)測量TTTG，因?yàn)榇藭r(shí)病人處于比較舒適的位置并可以使運(yùn)動(dòng)偽影的影響最小化。

2.5 評(píng)價(jià)內(nèi)側(cè)髕股韌帶

內(nèi)側(cè)髕股韌帶(medial patellofemoral ligament，MPFL)提供了限制髕骨向外側(cè)移位約53%的作用力[33]，因此在限制髕骨外移上起著重要的作用，尤其在小角度屈曲位時(shí)更具意義[34]。分析MPFL的長度變化可以協(xié)助髕骨復(fù)發(fā)性脫位的診斷。Arai等[35]在體外通過開放式MRI多角度地(膝關(guān)節(jié)伸直、屈膝30°、60°、90°及120°)研究髕骨脫位病史的患者與健康成人的MPFL長度變化的差異，發(fā)現(xiàn)正常人的MPFL在屈膝60°時(shí)有最強(qiáng)的張力，在0°～60°時(shí)貢獻(xiàn)主要的張力；而患者的MPFL在0°和30°時(shí)長度明顯增加，大于30°時(shí)減小，60°時(shí)損傷的MPFL凸向髕骨關(guān)節(jié)面。這些區(qū)別表明，有髕骨脫位史的患者M(jìn)PFL在0°～60°時(shí)缺乏足夠的張力，特別在0°～30°時(shí)。因此30°時(shí)測量MPFL的長度更具臨床意義。

目前，國內(nèi)外對(duì)不同膝關(guān)節(jié)伸屈角度對(duì)于評(píng)價(jià)髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的影響的研究尚有不同程度的局限性。首先，多數(shù)研究集中于0°～60°屈曲時(shí)的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)于屈曲更大角度時(shí)諸測量參數(shù)的變化研究較少。近年來由于開放式MRI的出現(xiàn)，大角度屈曲位時(shí)髕股關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡或許可以得到更準(zhǔn)確、完整的補(bǔ)充，也可以更便于研究負(fù)重時(shí)髕股關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡。其次，以上評(píng)估髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的測量指標(biāo)參數(shù)大多是為傳統(tǒng)X線片所設(shè)計(jì)的，隨著使用MRI評(píng)價(jià)髕股關(guān)節(jié)解剖及運(yùn)動(dòng)特征的普及，尋找新的更適合MRI檢查的測量指標(biāo)或許是日后的研究方向。另外，作者發(fā)現(xiàn)健康人的各個(gè)參數(shù)在諸多角度時(shí)所呈現(xiàn)的值的差異可以較顯著，因此建立并規(guī)范在不同膝關(guān)節(jié)屈曲角度時(shí)的參考區(qū)間，并在檢查時(shí)標(biāo)明膝關(guān)節(jié)所處的角度是很有必要的，未來將會(huì)需要更多的研究來完善MRI檢查在角度和參數(shù)選擇上的規(guī)范性。

3 結(jié)論

通過比較國內(nèi)外文獻(xiàn)中不同膝關(guān)節(jié)伸屈角度對(duì)評(píng)價(jià)膝關(guān)節(jié)損傷的影響，發(fā)現(xiàn)不同掃描體位在評(píng)價(jià)不同類型損傷時(shí)各有側(cè)重。對(duì)于前交叉韌帶的觀察與評(píng)價(jià)，屈曲位相比伸直位有顯著優(yōu)勢。而對(duì)于髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)，則推薦在小角度屈曲時(shí)評(píng)估多種病變。因此，采取不同屈曲角度的膝關(guān)節(jié)掃描體位有利于減少假陽性及假陰性，為臨床診斷相關(guān)疾病提供更完善的影像學(xué)證據(jù)，未來在進(jìn)一步完善MRI掃描方案上仍有較大的研究空間。