急性肌肉拉傷的MRI應(yīng)用進(jìn)展

廖紅莉，代立松，周紅梅，徐向陽

作者單位：華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬梨園醫(yī)院放射科，武漢430077

肌肉拉傷是一種急性間接肌肉損傷，是指肌肉收縮超過其自身的限度引起肌肉、肌腱細(xì)微損傷或撕裂[1]，往往引起受損部位劇烈疼痛、腫脹和活動受限[2]。骨骼肌是運(yùn)動系統(tǒng)的動力部分，通過肌腱與骨骼連接。骨骼肌內(nèi)肌束膜、肌外膜的膠原纖維與肌腱內(nèi)的膠原纖維相連續(xù)。收縮肌肉產(chǎn)生的力通過這些結(jié)締組織和肌腱傳遞到骨骼。肌肉與肌腱相接的部位稱作肌肉肌腱連接處(myotendinous junction，MTJ)，肌肉肌腱在此呈指狀交叉，可緩沖肌肉力量的傳遞[3]。但MTJ承受拉力的能力有限，因此是急性肌肉拉傷的常見部位[4]。

急性肌肉拉傷是最常見的肌肉損傷類型，若未得到及時、有效地康復(fù)治療則會有較高的概率發(fā)生再次拉傷。因此，準(zhǔn)確診斷并制定合理的康復(fù)計劃至關(guān)重要。在大多數(shù)情況下，急性肌肉拉傷可以根據(jù)病史和體格檢查做出初步診斷，但難以對肌肉及其附屬結(jié)構(gòu)的損傷直觀量化。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是一種基于原子核共振原理的成像方式，具有較高的時間、空間分辨率，具有無創(chuàng)性、無輻射及優(yōu)良的軟組織對比度等優(yōu)點(diǎn)，可多平面、多序列、多對比度成像，被認(rèn)為是診斷肌肉損傷的金標(biāo)準(zhǔn)，可評估損傷范圍和程度。此外，近年來包括肌肉MR 彈性成像(magnetic resonance elastography，MRE)、T2 弛豫時間圖(T2 relaxation time mapping)、磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)和擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy，MRS)在內(nèi)的MRI 新技術(shù)在急性肌肉拉傷的評估也具有巨大的潛力，為該疾病的診斷和評估提供微觀的、病理和生理層面的依據(jù)。筆者將對應(yīng)用于急性肌肉拉傷的各項MR技術(shù)進(jìn)行綜述。

1 常規(guī)MRI技術(shù)的應(yīng)用

常規(guī)MRI 技術(shù)目前是臨床上最常應(yīng)用于急性肌肉拉傷診斷的技術(shù)。目標(biāo)肌肉接受MR 多平面采集，其中，軸位圖像有利于顯示受傷的肌肉的橫截面積以及肌肉周圍或筋膜周圍的出血程度，而冠狀位有助于評估損傷的縱向范圍。二者綜合應(yīng)用可以確定損傷部位及嚴(yán)重程度[5]。肌肉組織根據(jù)所采用序列呈現(xiàn)其不同信號強(qiáng)度。通常，由于水分含量低、膠原蛋白含量高，肌肉在T1 加權(quán)像(T1 weighted image，T1WI)呈等信號，而肌腱和腱膜在T1WI 呈低信號。相對于肌肉和純水，脂肪的T1 弛豫時間更短，在T1WI 表現(xiàn)為高信號。因此T1WI 更有助于觀察肌肉解剖結(jié)構(gòu)的變化及慢性病變，如肌肉脂肪化、萎縮及瘢痕。MRI 常規(guī)脂肪抑制T2 加權(quán)像(T2 weighted image，T2WI)常用于急性肌肉拉傷的診斷和評估，根據(jù)結(jié)構(gòu)像做出客觀診斷。由于其T2弛豫時間較短，肌肉在T2WI呈中等信號。肌腱和腱膜含纖維成分較多，質(zhì)子密度低于肌肉，所以在T2WI 信號強(qiáng)度較肌肉組織略低。脂肪具有較高的質(zhì)子密度和較長T2弛豫時間，在T2WI呈高信號。自由水和炎癥導(dǎo)致的組織水腫的組織的T2 弛豫時間長，水分子含量較為敏感的MRI成像序列對肌肉內(nèi)出血及水腫敏感，能清晰顯示肌肉損傷情況，包括脂肪抑制快速自旋回波T2 加權(quán)成像(fast spin echo T2 weighted imaging，F(xiàn)SE T2WI)、質(zhì)子密度加權(quán)成像(proton density weighted imaging，PDWI)、中間加權(quán)成像(intermediate weighted imaging，IWI)以及短時間反轉(zhuǎn)恢復(fù)(short tau inversion recovery，STIR)技術(shù)，特別適用于檢測急性肌肉拉傷或炎性水腫。

急性肌肉拉傷典型的MRI 表現(xiàn)為肌肉水腫、血腫、肌腱撕脫以及部分或全部肌肉撕裂[6]。一般，對水分子含量較為敏感的MRI 成像序列能較好地顯示急性肌肉拉傷。高信號水腫和出血集中在MTJ、肌內(nèi)肌腱周圍或在肌筋膜交界處的肌肉外圍[7]。肌肉間質(zhì)性水腫或出血表現(xiàn)為高信號液體沿肌肉纖維和束延伸，呈典型的羽毛狀外觀。梭狀肌拉傷時，位于肌腹末端的MTJ 處出現(xiàn)局部或沿肌束間隙擴(kuò)散的高信號，軸向T2 加權(quán)脂肪抑制圖像顯示呈“牛眼征”[8]。肌肉拉傷損傷肌腱時，導(dǎo)致明顯的肌肉及肌腱回縮，肌腱部分撕裂的MRI 表現(xiàn)為肌腱局部性中斷，形態(tài)欠規(guī)則，撕裂處呈不均勻長T1、長T2 信號；肌腱完全撕脫時，矢狀位T2 加權(quán)脂肪抑制的MR 圖像顯示撕脫的肌組織向下移位，液體充滿間隙，肌腱斷端攣縮、增粗及信號不均[8]。

2 肌肉MR彈性成像的應(yīng)用

肌肉MR 彈性成像是一種測量人體組織硬度和彈性的MR技術(shù)，被認(rèn)為“影像觸診”。急性肌肉拉傷造成的肌肉撕裂可以通過肌肉彈性減低反映出來。該技術(shù)通過在常規(guī)MR 中增加一套產(chǎn)生機(jī)械振動的激發(fā)裝置，向受檢部位施加振動，對被檢組織內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)位移進(jìn)行成像處理，從而獲得反映受檢組織內(nèi)部的彈性系數(shù)空間分布圖[9]。正常情況下，肌肉在運(yùn)動的過程中其剛度隨肌肉收縮的強(qiáng)度及負(fù)荷的增加而增加。彈性系數(shù)空間分布圖中呈現(xiàn)正?；蜉^高剛度色階。肌肉拉傷造成肌纖維撕裂使肌肉彈性降低或消失，即肌肉的剛度下降。在彈性系數(shù)空間分布圖上，肌肉撕裂部位呈現(xiàn)低剛度色階。因此，彈性系數(shù)空間分布圖可以提供有關(guān)肌肉受損狀態(tài)的力學(xué)性質(zhì)的定量信息，幫助診斷急性肌肉拉傷的損傷情況[10-12]。

3 T2弛豫時間圖

T2弛豫時間圖是一種定量成像技術(shù)，能根據(jù)組織T2值的變化反映組織內(nèi)部成分和生化信息的變化，對各肌肉的損傷程度進(jìn)行半定量分析。該技術(shù)采用多回波快速自旋回波序列，通過計算不同組織的T2 弛豫時間來反映組織的信號強(qiáng)度，即該組織成分的T2 值[13]。將采集不同回波時間獲得的影像再經(jīng)過軟件處理，最終得到T2 mapping 偽彩圖。T2 值與水及肌纖維排列結(jié)構(gòu)有關(guān)。肌腱膠原纖維排列有序、結(jié)構(gòu)完整，T2 值較低；膠原纖維排列和結(jié)構(gòu)紊亂、自由水及其自由度增加，T2升高。急性肌肉拉傷時出現(xiàn)的肌肉水腫、炎癥等改變導(dǎo)致肌細(xì)胞外間隙的自由水增加[14]。所以，急性拉傷的肌肉T2 值較正常肌肉顯著增高。且T2 mapping 偽彩圖的T2 值越高，圖像中色調(diào)越高，肌肉受傷越嚴(yán)重，所以T2 mapping 偽彩圖可反映肌肉損傷的嚴(yán)重程度及損傷部位[15-16]。

4 磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像

磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像是唯一能夠檢測活體組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動的無創(chuàng)性方法。通過利用水分子的自由擴(kuò)散運(yùn)動特性進(jìn)行成像，DWI從水分子擴(kuò)散運(yùn)動受限制的方向和程度等信息間接反映組織微觀結(jié)構(gòu)的變化。影響DWI 擴(kuò)散信號的因素主要有b 值、表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)、各向異性、T2 穿透效應(yīng)等。其中，ADC值可被用于肌肉損傷的診斷和評估。肌肉損傷程度越高，纖維斷裂的數(shù)量越多，自由水?dāng)U散程度越大，ADC 越高[17]。因而，水分子擴(kuò)散能力的程度可以反映肌肉拉傷的程度。DWI可以提供有關(guān)組織中流體運(yùn)動的分子信息，能夠反映水分子擴(kuò)散情況及微觀結(jié)構(gòu)變化，診斷急性肌肉拉傷的敏感度及特異度優(yōu)于常規(guī)MRI[18]。DWI 的信號強(qiáng)度取決于組織內(nèi)微觀水平的水分子的隨機(jī)布朗運(yùn)動或自由擴(kuò)散的程度。急性肌肉拉傷導(dǎo)致肌纖維間自由水含量增加，ADC 增高。DWI 上骨骼肌損傷的區(qū)域和大致輪廓表現(xiàn)為不同程度的低信號[19]。目前DWI 多用于特發(fā)性肌炎、骨肌腫瘤等肌肉疾病研究與應(yīng)用，在肌肉創(chuàng)傷方面有待進(jìn)一步探究。

5 擴(kuò)散張量成像

擴(kuò)散張量成像(DTI)是基于水分子的擴(kuò)散運(yùn)動獲取不同組織各向異性信息的磁共振成像技術(shù)[20]。組織中的水分子擴(kuò)散運(yùn)動被完整的細(xì)胞膜阻擋，使水分子沿肌纖維長軸方向運(yùn)動。DTI在DWI基礎(chǔ)上利用水在組織擴(kuò)散，量化肌纖維的方向各向異性和肌肉結(jié)構(gòu)參數(shù)。DTI 對宏觀肌肉的微結(jié)構(gòu)變化非常敏感，能直觀顯示肌肉微觀結(jié)構(gòu)的改變以對肌肉損傷進(jìn)行早期監(jiān)測和量化。正常情況下，肌肉纖維排列有序。急性肌肉拉傷時，斷裂肌纖維的DTI 圖像顯示肌纖維結(jié)構(gòu)排列紊亂，水分子自由擴(kuò)散能力增強(qiáng)，各項參數(shù)發(fā)生改變。λ1表示平行于肌纖維長軸方向的擴(kuò)散系數(shù)，λ2、λ3表示垂直于肌纖維長軸方向的擴(kuò)散系數(shù)，急性肌肉拉傷肌纖維斷裂，水分子受限程度減輕，具體表現(xiàn)為擴(kuò)散張量的三個本征值(λ1、λ2、λ3)升高、平均各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotraphy，F(xiàn)A)顯著降低以及表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC)增大[21]。DTI 還可以動態(tài)檢測肌肉纖維結(jié)構(gòu)，肌纖維斷裂可以通過成像直觀地顯示，從結(jié)構(gòu)和分子運(yùn)動水平情況來表現(xiàn)肌肉損傷形態(tài)和代謝改變，進(jìn)而評估肌肉損傷情況。DTI 具有無創(chuàng)性、在體檢測重復(fù)性等優(yōu)點(diǎn)，對肌肉拉傷的診治具有明顯優(yōu)勢[22-26]。

6 磁共振波譜

磁共振波譜(MRS)是利用磁共振化學(xué)位移現(xiàn)象來測定組成物質(zhì)的分子成分的一種檢測方法，也是目前唯一可測得活體組織代謝物的化學(xué)成分和含量的檢查方法。該技術(shù)根據(jù)代謝物的化學(xué)位移特性分離代謝物來提供有關(guān)組織組成的信息，可以作為通過提供骨骼肌組織生化成分的信息，監(jiān)測體內(nèi)組織代謝來確定肌肉功能的無創(chuàng)性技術(shù)手段。用于波譜研究的原子核有31P、1H、23Na、13C、7Li、19F 等，目前對骨骼肌損傷方面的波譜學(xué)檢測及研究主要集中在1H-MRS 和31P-MRS 兩方面[27]。由于31P 是三磷酸腺苷、磷酸肌酸和無機(jī)磷酸鹽的組成部分，與大多數(shù)肌肉代謝物與能量轉(zhuǎn)換相關(guān)[28]，因此31P-MRS 已被用于研究肌肉能量消耗與運(yùn)動有關(guān)變化的模式，從而間接估計肌肉功能。肌肉損傷會導(dǎo)致其PCr 升高，ATP 下降，因而可以使用31P-MRS定量評價肌肉的損傷程度[29]。

7 MRI的應(yīng)用價值

目前，常規(guī)MRI 被廣泛應(yīng)用于急性肌肉損傷的診斷和評估。對于臨床可疑肌肉拉傷的患者，及時確定其受傷肌肉的定位及損傷程度對臨床治療及改善預(yù)后有極大價值。X 線片及CT 對急性肌肉拉傷的成像中作用有限，超聲檢查對急性肌肉拉傷輕微病灶較不敏感，且操作者依賴性強(qiáng)[4]。MRI具有出色的空間分辨率和軟組織對比度，被廣泛用于診斷及評估肌肉創(chuàng)傷[30]。輕度(Ⅰ、Ⅱ度)急性肌肉拉傷的治療存在較大爭議，但急性肌肉拉傷導(dǎo)致肌肉肌腱完全斷裂時通常會采用手術(shù)治療。MRI評估急性肌肉拉傷損傷情況，為治療方案的制訂提供重要信息，并且有助于在術(shù)前幫助外科醫(yī)生精準(zhǔn)定位[18]

MRI 在急性肌肉損傷預(yù)后評估中也發(fā)揮重要作用。一些基于MRI表現(xiàn)的肌肉損傷分級系統(tǒng)(表1)可以用于急性肌肉拉傷隨訪，同時在預(yù)后方面也具有重要參考價值。改良版Peetrons 分級系統(tǒng)[31]是基于原版Peetrons 超聲影像分級系統(tǒng)，其1、2級損傷中，水腫的大小與康復(fù)時長成正相關(guān)；2級損傷的康復(fù)時長較1 級損傷顯著增加[32]。英國田徑運(yùn)動肌肉損傷分級(British Athletics Muscle Injury Classification，BAMIC)[33]和Chan 等[34]提出肌肉拉傷的分級系統(tǒng)都是基于MRI表現(xiàn)。經(jīng)過研究證明，BAMIC中較高等級的損傷往往需要更長的時間才能重回訓(xùn)練或比賽，但較低等級的損傷(如Ⅰ、Ⅱ級損傷)之間所需康復(fù)時間則沒有明顯差異[31]。Pollock等[35]回顧性研究BAMIC 的臨床適用性時，發(fā)現(xiàn)腘繩肌涉及肌腱損傷的運(yùn)動員重返賽場時間較長且出現(xiàn)較高的復(fù)發(fā)率。Waterworth 等[36]研究出急性肌肉拉傷的運(yùn)動員至少缺席一場比賽，與MRI顯示出的多處肌肉受累，MTJ拉傷，深部位拉傷和肌內(nèi)肌腱撕裂之間存在關(guān)聯(lián)。van der Made 等[37]發(fā)現(xiàn)，與沒有肌內(nèi)肌腱受累的損傷相比，肌內(nèi)肌腱完全撕裂和肌內(nèi)肌腱在MRI 上呈現(xiàn)波浪狀的損傷明顯需要更長的康復(fù)時間。Entwisle等[38]發(fā)現(xiàn)涉及股二頭肌遠(yuǎn)端MTJ的損傷提示更長的康復(fù)時間及較高的復(fù)發(fā)率，需要通過MRI 來確定損傷是否涉及該部位以及其損傷程度。除此之外，有研究發(fā)現(xiàn)小腿肌肉拉傷在MRI 上涉及結(jié)締組織(肌膜、肌腱膜、肌內(nèi)肌腱、肌內(nèi)腱膜)損傷往往導(dǎo)致所需康復(fù)時間延長[39]。

表1 基于MRI表現(xiàn)的肌肉損傷分級系統(tǒng)Tab.1 Muscle injury grading system based on MRI findings

8 小結(jié)

綜上所述，急性肌肉拉傷常于高強(qiáng)度運(yùn)動中發(fā)生，借助磁共振影像學(xué)檢查有助于獲得精確診斷，其中檢查方式包括臨床上廣泛使用的常規(guī)MR技術(shù)和極具潛力的MRI新技術(shù)。雖然后者在急性肌肉拉傷的診斷和隨訪方面具有巨大的潛力，但目前多用于實驗研究，臨床上應(yīng)用最廣泛的仍然是常規(guī)MR 技術(shù)。了解肌肉組織的解剖基礎(chǔ)及拉傷機(jī)制，結(jié)合MRI 檢查對急性肌肉拉傷精確診斷、評估預(yù)后，可以為醫(yī)師給出相應(yīng)的康復(fù)計劃提供依據(jù)，幫助傷者盡早恢復(fù)運(yùn)動機(jī)能。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。