應(yīng)用MRI圖像測(cè)量脛骨結(jié)節(jié)至后交叉韌帶距離對(duì)髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)的診治價(jià)值研究*

郭瑞 吳廣巍 許建 張夢(mèng)琪 郭華 劉爍 王志剛**

（新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院1.骨科中心關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)病區(qū)，2.放射影像中心，烏魯木齊 830000）

髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)（patellofemoral instability,PI）指髕骨不能在股骨滑車溝內(nèi)正?；瑒?dòng)而發(fā)生一次或多次半脫位、脫位，產(chǎn)生前膝疼痛、交鎖、脫位感和腫脹等一系列癥狀的疾病[1]，是骨科運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)常見的疾病。PI保守治療失敗后，常需進(jìn)行手術(shù)治療[1]。手術(shù)治療包括近端軟組織修復(fù)和脛骨結(jié)節(jié)位置的矯正，前者如內(nèi)側(cè)髕股韌帶（medial patellofemoral ligament,MPFL）的修復(fù)，后者常為遠(yuǎn)端骨性矯正，如脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)移，內(nèi)移距離常需參考脛骨結(jié)節(jié)-滑車溝（tibial tubercle-trochlear groove，TT-TG）距離[2]。有研究通過MRI測(cè)量脛骨結(jié)節(jié)-后交叉韌帶（tibial tubercle-posterior cruciate ligament,TT-PCL）距離的方法來評(píng)價(jià)脛骨結(jié)節(jié)的外移程度，將TT-PCL距離定義為髕韌帶插入的中點(diǎn)與PCL的內(nèi)側(cè)邊界之間的距離，測(cè)量距離平行于脛骨后髁線[3]。本研究以TT-PCL距離為新的參考指標(biāo)，評(píng)估其對(duì)PI的診斷意義。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：通過醫(yī)療記錄、檢查確診為PI 患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：①缺失MRI、CT 檢查結(jié)果者；②多發(fā)韌帶損傷、骨關(guān)節(jié)炎、髕骨骨折或二分髕骨患者；③既往行膝關(guān)節(jié)骨性手術(shù)、膝關(guān)節(jié)畸形、髕骨不協(xié)調(diào)（髕骨傾斜＞20°）、髕股關(guān)節(jié)軟骨損傷Ⅲ和Ⅳ級(jí)（ICRS 評(píng)分）患者。

通過醫(yī)療記錄搜索2016年12月至2021年2月于我院住院的PI 患者共537 例，經(jīng)入排標(biāo)準(zhǔn)篩查，回顧性收集120 例患者（122 膝）為觀察組，其中男35 例，女85 例，年齡11～44 歲，平均（23.5±9.6）歲，左膝65例，右膝53例，雙膝2例，其中復(fù)發(fā)性髕骨脫位82例。

回顧性收集2016 年12 月至2021 年2 月于我院因任何膝關(guān)節(jié)慢性疼痛、有完整影像學(xué)資料、醫(yī)療記錄中我科醫(yī)師會(huì)診明確無PI的住院患者293例，隨機(jī)抽取120例（134膝）為對(duì)照組，其中男46例，女74例，年齡10～74 歲，平均（32.6±16.7）歲，左膝49 例，右膝57例，雙膝14例。

回顧性收集2016 年12 月至2021 年2 月于我院診斷PI 并行脛骨結(jié)節(jié)抬高內(nèi)移韌帶重建手術(shù)，術(shù)后半年復(fù)查資料完整（復(fù)查記錄患者可完全負(fù)重，正常行走，能參加輕度體育鍛煉且有完整影像學(xué)資料）的患者184例，隨機(jī)抽取120例（122膝）為術(shù)后組，其中男36 例，女84 例，年齡12～42 歲，平均（22.6±8.9）歲，左膝68例，右膝50例，雙膝2例。

本研究獲得倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者均簽署知情同意書。

1.2 影像采集

1.2.1 CT檢查：所有研究對(duì)象包括兒童，均佩戴X射線鉛帽、鉛衣、鉛圍裙，覆蓋膝關(guān)節(jié)5 cm以上，仰臥于CT檢查床上，雙膝放松并處于伸展位置，雙下肢保持中立位。采用320排螺旋CT進(jìn)行常規(guī)掃描定位，然后平掃，掃描范圍以髕骨為中心點(diǎn)，自髕骨上緣以上2～3 cm至脛骨結(jié)節(jié)下緣以下2～3 cm，層厚1.0 mm，間隔0.7 mm。

1.2.2 MRI檢查：在有專用膝關(guān)節(jié)線圈（HDTR膝關(guān)節(jié)）的Signa HDxt 1.5-T系統(tǒng)設(shè)備（GE medical systems）上進(jìn)行MRI檢查。受試者取仰臥位，足先進(jìn)，線圈中心對(duì)準(zhǔn)髕骨下緣水平，膝關(guān)節(jié)處于專用膝關(guān)節(jié)線圈所允許的最大伸展位。分析矢狀T2（FRFSE-XL），冠狀T2（FRFSE-XL）和軸向T2（FRFSE-XL）序列。矢狀T2 加權(quán)圖像：重復(fù)時(shí)間3400 ms，回波時(shí)間45 ms，矩陣320×256，激勵(lì)次數(shù)2，視野17.0 cm，接受帶寬31.25 kHz，回波鏈長(zhǎng)度12，層厚3.5 mm，空間分辨率0.5 mm。冠狀T2 加權(quán)圖像：重復(fù)時(shí)間3667 ms，回波時(shí)間45 ms，矩陣288×224，激勵(lì)次數(shù)2，視野17.0 cm，接受帶寬31.25 kHz，回波鏈長(zhǎng)度12，層厚3.0 mm，空間分辨率0.6 mm。軸向T2 加權(quán)圖像：重復(fù)時(shí)間4917 ms，回波時(shí)間45 ms，矩陣288×224，激勵(lì)次數(shù)2，視野16.0 cm，接受帶寬31.25 kHz，回波鏈長(zhǎng)度12，層厚3.0 mm，空間分辨率0.3 mm。

1.3 測(cè)量

1.3.1 TT-TG距離的測(cè)量：將CT測(cè)得的圖像數(shù)據(jù)傳入圖像融合技術(shù)軟件（GE 公司Image Combination V6.4.52e）中，在膝關(guān)節(jié)的軸位圖像上選擇兩個(gè)特殊的掃描平面。在股骨滑車的近端，穿過股骨滑車的關(guān)節(jié)軟骨的掃描平面稱為第一掃描平面，即“參考平面”。在股骨外側(cè)關(guān)節(jié)面上的軟骨下骨定位，這個(gè)掃描平面上可以看到輕度硬化或股骨髁間窩頂呈現(xiàn)“羅馬拱門”的形態(tài)。第二個(gè)掃描平面為通過脛骨結(jié)節(jié)近端的平面。將這兩個(gè)掃描平面通過疊加后以股骨后髁的切線作為基準(zhǔn)線標(biāo)記，然后分別過股骨滑車最低點(diǎn)和脛骨結(jié)節(jié)中心點(diǎn)作股骨后髁切線的垂線，兩條垂線的距離即為TT-TG 距離（圖1），單位為毫米。工作站采用精度0.01 mm標(biāo)尺進(jìn)行測(cè)量。

圖1 TT-TG距離的測(cè)量

1.3.2 TT-PCL距離的測(cè)量：將MRI測(cè)得的圖像數(shù)據(jù)傳入圖像融合技術(shù)軟件（GE 公司Image Combination V6.4.52e）中，于膝關(guān)節(jié)軸位圖像上選取3個(gè)特殊的掃描平面。選取脛骨平臺(tái)關(guān)節(jié)面以下、腓骨頭上方的層面作為第一個(gè)掃描平面，即“參考平面”，作出脛骨后髁切線；選取后交叉韌帶與脛骨內(nèi)側(cè)髁接合處為第二個(gè)掃描平面，為可清楚地識(shí)別后交叉韌帶的最深層面，在后交叉韌帶內(nèi)側(cè)緣作標(biāo)記點(diǎn)；第三個(gè)掃描平面為髕韌帶完全顯露的平面，標(biāo)記髕韌帶的中心點(diǎn)。將上述3個(gè)掃描平面通過軟件進(jìn)行疊加，在新圖像上以脛骨后髁切線作為參考線，然后分別過后交叉韌帶的內(nèi)側(cè)緣和髕韌帶的中點(diǎn)作上述參考線的垂線，兩條垂線的距離即為TT-PCL距離（圖2），單位為毫米。工作站采用精度0.01 mm標(biāo)尺進(jìn)行測(cè)量。

圖2 TT-PCL距離的測(cè)量

1.4 質(zhì)量控制

圖像分析在沒有確定患者診斷的情況下進(jìn)行。所有的膝關(guān)節(jié)測(cè)量均由兩位固定檢查員完成，一位檢查員為具有至少5年經(jīng)驗(yàn)的骨科膝關(guān)節(jié)外科醫(yī)師，另一位為具有至少5 年經(jīng)驗(yàn)的肌肉骨骼放射科醫(yī)師。測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，對(duì)每位患者使用相同的標(biāo)志，以此減少測(cè)量之間界標(biāo)選擇引起的偏差和混雜因素。兩位檢查員在2周后進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，以評(píng)估測(cè)量結(jié)果的可靠性。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)和F檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以率表示，組間比較采用卡方檢驗(yàn)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩名檢查員前后2次測(cè)量TT-TG距離、TT-PCL距離結(jié)果比較

兩名檢查員所測(cè)3 組的TT-TG 距離平均值結(jié)果見表1。觀察組兩名檢查員組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（interclass correlation coefficient,ICC）分別為0.922 和0.926，兩者間ICC為0.922；對(duì)照組兩名檢查員ICC分別為0.955 和0.929，兩者間ICC 為0.942；術(shù)后組兩名檢查員ICC 均為0.966，兩者間ICC 為0.965。兩名檢查員內(nèi)與兩名檢查員間均具有較高的一致性。

表1 兩名檢查員前后2次測(cè)量TT-TG距離結(jié)果比較（，mm）

表1 兩名檢查員前后2次測(cè)量TT-TG距離結(jié)果比較（，mm）

兩名檢查員所測(cè)3組的TT-PCL距離平均值結(jié)果見表2。觀察組兩名檢查員ICC 分別為0.820 和0.828，兩者間ICC為0.844；對(duì)照組兩名檢查員ICC分別為0.925 和0.924，兩者間ICC 為0.913；術(shù)后組兩名檢查員ICC 分別為0.827 和0.899，兩者間ICC 為0.866。一致性均較高，說明可靠性好。

表2 兩名檢查員前后2次測(cè)量TT-PCL距離結(jié)果比較（，mm）

表2 兩名檢查員前后2次測(cè)量TT-PCL距離結(jié)果比較（，mm）

2.2 組間TT-TG距離、TT-PCL距離比較

TT-TG 距離：觀察組、對(duì)照組和術(shù)后組的4 次結(jié)果均值分別是（18.53±3.23）mm、（13.59±3.61）mm、（13.81±3.61）mm，3 組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。觀察組的均值明顯大于對(duì)照組和術(shù)后組（P＜0.001）。對(duì)照組和術(shù)后組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.336，表3）。

TT-PCL距離：觀察組、對(duì)照組和術(shù)后組的4次結(jié)果均值分別是（21.78±3.54）mm、（18.89±3.49）mm、（17.46±2.86）mm，3 組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。觀察組的均值明顯大于對(duì)照組和術(shù)后組（P＜0.001）。對(duì)照組和術(shù)后組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.653，表3）。

表3 三組間TT-TG距離與TT-PCL距離比較（，mm）

表3 三組間TT-TG距離與TT-PCL距離比較（，mm）

注：與觀察組比較，△P＜0.001

2.3 TT-TG距離與TT-PCL距離診斷性能參數(shù)比較

在觀察組和對(duì)照組中，TT-TG距離與TT-PCL距離的受試者工作特征（receiver operating characteristic curve,ROC）曲線下面積（area under the curve,AUC）分別為0.839 和0.720。兩者對(duì)PI 的診斷均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001，圖3）。兩者的最佳界值分別為14.5 mm 和20.4 mm。以TT-TG 閾值為14.5 mm，TT-PCL閾值為20.4 mm時(shí)對(duì)兩種檢測(cè)方法的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度進(jìn)行比較（表4）。TT-PCL距離與TT-TG距離相比，在診斷PI特異度方面具有優(yōu)勢(shì)。

表4 TT-TG距離與TT-PCL距離診斷性能參數(shù)的比較

圖3 TT-TG距離和TT-PCL距離受試者工作特征曲線

3 討論

PI 是髕股關(guān)節(jié)常見的疾病之一，最常見的誘因包括滑車發(fā)育不良、高位髕骨、脛骨結(jié)節(jié)的偏側(cè)過度[4]，這些原因均需基于影像學(xué)的檢查來明確。1978年Goutallier 等[5]基于X 線檢查提出解剖學(xué)上脛骨結(jié)節(jié)位于股骨滑車的外側(cè)，因此TT-TG 可以用于髕股關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的測(cè)量，但對(duì)射片質(zhì)量要求較高。隨著TT-TG 距離在臨床中的應(yīng)用逐漸增多，Balcarek等[6]證實(shí)它是PI 的一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者以TT-TG距離作為指導(dǎo)臨床上行脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)移術(shù)的重要參考指標(biāo)。Monk 等[7]認(rèn)為TT-TG 距離大于14.5 mm 便存在PI 的風(fēng)險(xiǎn)。Anley 等[8]研究表明TTTG 距離增大超過20 mm 時(shí)，是臨床上行脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)移術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。但TT-TG 距離可能受到包括年齡、性別、體重指數(shù)、橫斷面圖像和不同程度的膝蓋彎曲的影響[9]，且存在對(duì)異常解剖結(jié)構(gòu)識(shí)別的缺陷，股骨滑車發(fā)育不良會(huì)影響TT-TG 距離的測(cè)量。據(jù)此Seitlinger 等[3]提出了TT-PCL 距離可以作為一種評(píng)估結(jié)節(jié)位置的新方法，對(duì)照組平均TT-PCL 距離為（19.8±3.3）mm，不穩(wěn)定組為（26.0±1.8）mm，并得出24 mm 為成人PI 的閾值。隨著后續(xù)進(jìn)一步的研究，Daynes 等[10]認(rèn)為TT-PCL 距離是PI 患者的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，其正常范圍為7～17 mm，超過20 mm 被認(rèn)為是病理性。

本研究中首先對(duì)兩種距離測(cè)量在兩位檢查員內(nèi)和檢查員間進(jìn)行了一致性檢驗(yàn)，ICC均大于0.8，表明測(cè)量值有良好的可靠性。其中TT-TG距離的檢查員間的ICC≥0.922，與Brady 等[11]的研究結(jié)果相似；TTPCL 距離的檢查員內(nèi)和檢查員間的ICC 略低于TTTG距離，但均≥0.820，與Friedman 等[12]的研究結(jié)果一致。其次，對(duì)3組研究對(duì)象的TT-TG距離、TT-PCL距離進(jìn)行組間比較，觀察組和對(duì)照組TT-TG 距離平均值差異可達(dá)4.94 mm，對(duì)于PI的診斷具有重要指導(dǎo)意義；術(shù)后組TT-TG距離的平均值與對(duì)照組的相似，考慮手術(shù)糾正了患膝脛骨內(nèi)旋畸形，行脛骨結(jié)節(jié)內(nèi)移恢復(fù)了TT-TG距離，這一術(shù)后結(jié)果與王震宇等[13]的研究一致，說明TT-TG 可間接評(píng)價(jià)手術(shù)治療的效果。觀察組和對(duì)照組TT-PCL 距離平均值差異可達(dá)2.89 mm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，因此對(duì)PI 同樣具有診斷意義。本研究首次報(bào)道了術(shù)后組TT-PCL的平均值，與對(duì)照組的相似，考慮與手術(shù)內(nèi)移脛骨結(jié)節(jié)有關(guān)，提示TT-PCL 亦可間接評(píng)價(jià)手術(shù)效果。本研究認(rèn)為TTTG 距離與TT-PCL 距離對(duì)PI 的診斷均有意義，TTTG 距離ROC 曲線下面積可達(dá)0.839，優(yōu)于TT-PCL 距離的0.720，驗(yàn)證了在診斷PI方面TT-TG距離有更好的診斷效能，這與Su 等[14]的研究結(jié)論一致。本研究人群中TT-TG 距離的最佳閾值為14.5 mm、TT-PCL距離的最佳閾值為20.4 mm，這一結(jié)果與Friedman等[12]研究結(jié)果相近。TT-PCL距離在診斷PI特異度方面較TT-TG 具有優(yōu)勢(shì)，能更好的檢出PI 陰性患者。TT-TG 距離的測(cè)量有易受膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)或滑車形狀的影響等缺陷，而TT-PCL距離的測(cè)量受關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的影響小[15]，能更好的代表TT 側(cè)偏化的準(zhǔn)確測(cè)量值[15,16]，同時(shí)可用于評(píng)估脛骨結(jié)節(jié)截骨術(shù)中的內(nèi)移需求。通過MRI 檢查測(cè)量TT-PCL 距離可作為用來評(píng)價(jià)脛骨結(jié)節(jié)相對(duì)的外移程度的參考指標(biāo)，在MRI 上能同時(shí)觀察髕股關(guān)節(jié)內(nèi)韌帶的損傷情況，也可作為術(shù)后間接評(píng)價(jià)手術(shù)效果的指標(biāo)。

對(duì)于PI 手術(shù)治療方式的選擇，目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究存在爭(zhēng)議。TT-TG在PI患者手術(shù)方式的選擇上可能具有指導(dǎo)作用。多項(xiàng)回顧性研究顯示單純內(nèi)側(cè)髕股韌帶重建術(shù)對(duì)于PI 患者有良好的治療效果，術(shù)后髕股關(guān)節(jié)再脫位率及并發(fā)癥發(fā)生率低，患者滿意度高[17,18]。Frings 等[19]研究認(rèn)為初次PI 患者如合并有TT-TG 病理性增大等高危復(fù)發(fā)因素，建議行手術(shù)治療。Franciozi 等[20]認(rèn)為復(fù)發(fā)性PI 患者TT-TG 為17～20 mm時(shí)，脛骨結(jié)節(jié)前內(nèi)側(cè)截骨術(shù)聯(lián)合髕股內(nèi)側(cè)韌帶重建，能獲得更好的功能結(jié)局評(píng)分和髕骨動(dòng)力學(xué)指標(biāo)。TT-PCL在此方面尚需進(jìn)一步研究。

本研究不足之處：本研究為單中心研究，結(jié)果可參考性有限，還需要大樣本多中心的研究來證實(shí)TTPCL 距離對(duì)PI 診斷及治療的指導(dǎo)作用；本研究未對(duì)PI不同癥狀表現(xiàn)的亞型進(jìn)行分層研究，TT-PCL 對(duì)各亞型的診斷價(jià)值需進(jìn)一步研究。另外，本研究沒有對(duì)膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行測(cè)量，沒有分析膝關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)對(duì)TT-TG距離的影響，但TT-PCL不受膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑車形狀的影響，這可能得以解釋有研究者認(rèn)為TTPCL 距離是PI 患者的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，但仍需進(jìn)一步研究。

綜上所述，病理性TT-TG 距離是鑒別PI 的一個(gè)很好的參數(shù)，雖有缺陷，測(cè)量結(jié)果易受多重影響，但目前TT-TG距離對(duì)診斷PI仍然具有重要意義。通過MRI 測(cè)量的TT-PCL 距離為PI 的診斷提供了新的方法，并具有良好的診斷效能，對(duì)術(shù)后效果的評(píng)價(jià)也有重要的意義。