MRI诊断膝关节前交叉韧带损伤的研究进展【医学论文】.doc

医学论文-MRI 诊断膝关节前交叉韧带损伤的研究进展【摘要】 膝关节前交叉韧带是膝关节的重要稳定结构，其损伤是临床较为常见而又严重影响膝关节稳定性的运动性损伤，随临床稳定学、影像学及关节镜对前交叉韧带损伤诊断方法的日趋完善，近年来研究较多的磁共振（MRI）因其具有良好的组织分辨率和较高的空间分辨率，已成为目前国内外较为常用的重要影像学检查手段，在前交叉韧带（ACL）损伤的检查中被认为是影像学检查的金标准，同时也为骨关节疾病的诊断开创了新局面. 【关键词】 膝关节；前交叉韧带/损伤；磁共振成像前交叉韧带（anterior cruciate ligament, ACL）损伤是临床较为常见而又严重影响膝关节稳定性的运动性损伤. 其发病率较高，美国人群的 ACL 损伤发病率估计为 1/3000，而从事足球运动者中 ACL 损伤的发病率 60/10 万，滑雪运动者 70/10 万，明显高于一般人群. 我国尚无整体人群发病率的报道，但有作者对我国现役集训运动员进行的调查发现， ACL 的总体发病率 0.43％. 运动员的 ACL 损伤多见于足球、篮球、武术、体操、柔道、摔跤等项目，非运动员ACL 损伤多见于一般性体育项目，如足球、篮球、跳跃性运动项目等. ACL 损伤后早期、正确的诊断无论对临床治疗方案的选择还是预后判断都有重要的意义［1-4］. 目前，临床常用来诊断前交叉韧带损伤的方法主要包括临床稳定学检查，影像学检查以及关节镜检查. 近年，国内外在 ACL 的 MRI 诊断上进行了大量研究，积累了大量经验，现将 ACL 损伤的 MRI 诊断作一综述.1ACL 的解剖ACL 起于胫骨髁间隆突前方凹陷处及外侧半月板前角，向后、上、外成约60°斜行止于股骨外髁内侧面之后部. 韧带长 37 mm~41 mm(平均 39 mm)，宽10 mm~12 mm(平均 11 mm). ACL 股骨附着区在内收肌结节水平下 12 mm, 股骨干后侧皮质延长线后方 8 mm 处［1］；近椭圆形，最长纵径平均约(20.9±2.8) mm，横径约(11.2±1.3) mm；前缘较直近端稍前倾，后缘略呈弧形，与股骨外侧髁后关节缘相距约 4 mm. 胫骨附着区在胫骨平台髁间区的前部，内侧髁间棘表面及前外侧，与外侧髁间棘之间有少量脂肪组织相隔；外形似三角形，前端宽，后端窄，前端外侧有外侧半月板前角的部分纤维加入，后端附着于内侧髁间棘上，且与外侧半月板后角的部分纤维相联. 横径(11.0±1.6) mm，前后长径(17.5±2.9) mm，前缘距胫骨平台前缘为(11.2±2.4) mm. ACL 实质部可分为前内束和后外束，其长度分别为(40.5±4.8) mm 和(17.7±2.9) mm，宽度和厚度分别为(9.4±1.1) mm 和(5.3±0.8) mm，在股骨附着部以下 10 mm~12 mm处开始呈扇形扭曲，并随膝部活动而改变. 由于 ACL 在股骨附着面呈矢状位，而胫骨附着面呈水平位，故韧带从上端至下端以自身的中轴向外旋转约 90°. 其中部最狭窄宽度为(11.49±1.59) mm，厚(4.3±0.49) mm. 膝伸直时，它呈扁带状. ACL 与冠状面、矢状面及横断面间的夹角分别为(33.3±8.1)度, (22.8±9.8)度和(53.6±9.6)度. ACL 虽然解剖形态、空间走向均较复杂但是在断层解剖上仍可得到较好的显示。

有作者报道 ACL 正中矢状面全长的出现率为 82%，显示其全长的最好层面为正中矢状面和正中旁 1 cm 层面. ACL 的解剖走行是 MRI 成像的基础. MRI 检查的扫描方法选择，图像分析与 ACL 的解剖形态的关系密不可分.2ACL 损伤的病理和 MRI 成像的基础2.1ACL 损伤的病理在日常活动中,ACL 仅承受很小的负荷,很多数据提示,至多达到断裂时负荷的 20%. ACL 损伤多发生在一些膝关节异常活动的负荷中. 实验发现,在膝关节由屈曲 40°主动伸至完全伸直时,胫骨过度内旋时以及过度的内翻及外翻应力作用于胫骨上时,ACL 承受着最高的负荷和张力［2］. ACL 多在非接触运动中损伤,有人统计达 78%［3］,常发生于落地时、斜切动作时及急停中等. De Marea等［4］按受伤的生物力学机制及合并的损伤将其分为以下 5 类: ① 单纯 ACL损伤, 多发生在强迫的伸膝力下伴股骨外髁前部与胫骨平台外侧相撞的损伤中,也有一部分发生在强迫的屈膝力下伴胫骨髁间棘的撕脱骨折中；② ACL 及内侧结构的损伤, 多发生在强迫的屈曲 外旋(外翻外旋)中,其中很典型的是ODonoghue 三联症,而且外翻力及轴移现象可同时损伤股胫前的关节面；③ ACL 及外侧结构的损伤, 由强迫的屈曲 内旋力(内翻内旋)造成,可形成典型的Segond 骨折；④ ACL 及内外侧结构的损伤, 由不同形式的内 外翻及旋转力造成；⑤ ACL 及 PCL 的损伤, 多发生于胫骨向后移位和膝过伸中. 有人研究发现［5］,在斜切运动中膝关节旋转的幅度和次数远大于在跑步中,在一定程度上说明,为什么这些动作中更易损伤 ACL. 单纯性 ACL 损伤少见，绝大多数为复合性韧带损伤. 损伤的部位以韧带中段最多见约 72%，股骨髁附着点损伤占 18%，胫骨附着点损伤占 4%. 一般来说，急性撕裂均引起不同程度的水肿和出血，韧带增粗变形明显；而较轻微的韧带内撕裂其变形可不显着.2.2MRI 成像的基础正常 ACL 因其氢原子被固定在多肽形成的致密网架上不能参与 MR 成像，故其在任何序列上均为低信号. 交叉韧带损伤后，多肽网架遭到破坏，氢原子及水肿液在 MR 成像上表现为韧带内出现高信号. 由于出血、水肿，韧带肿胀超过正常宽径，MR 成像上表现为韧带形态改变. 因此，一旦获得良好的 MRI 图像后即可依据交叉韧带内有无异常信号、异常信号的位置，交叉韧带有无形状改变，周围结构有无异常改变等来判断交叉韧带的损伤及部位. 研究表明 MRI 诊断ACL 完全损伤时，ACL 撕裂原发征像如 ACL 形态信号异常，在矢状面图像上敏感度 96%，特异度 94%；在冠状面图像上两者分别为 92%和 83%. MRI 是 ACL 损伤的重要的检查手段.3ACL 的 MRI 检查技术3.1 磁场强度磁场强度是决定磁共振分辨率的重要参数，目前研究表明对于膝关节疾患低场强和高场强 MRI 的诊断并无明显差异. Jee 等［6］发现 0.2T 与 1.5T 相比，两者之间无差别. 短时低场 MR 对于诊断 ACL 损伤能以短时、低成本获得与高场MR 类似的结果. 高场强可以提高分辨率，但只有在 ACL 撕裂时方能发挥其显著作用［7］.3.2 扫描方法ACL 的 MR 扫描常规以矢状面为主，研究表明矢状面结合冠状面和横断面可以提高 ACL 的诊断率. 近年为了更好的显示 ACL 的解剖结构，斜矢状面扫描，轴位扫描，动态 MRI 扫描、屈曲位扫描以及斜冠状位扫描相继出现. 过去认为矢状面 ACL 异常表现是敏感度和特异度最好的征像［6］. Sasaki 等［8］报道矢状面 SET1WI, GET2WI 扫描结合冠状位 SET1WI 扫描 ACL 诊断准确度可达 97%. 在目前常规 MRI 检查中，矢状面是扫描的常规序列. 同时也有作者报道认为轴位 MR 扫描图像是诊断 ACL 损伤的重要序列. 轴位序列诊断 ACL 撕裂的标准：轴位 T2 像 ACL 预期行程中看不见 ACL 或 ACL 行程中见有高信号. ACL 撕裂的诊断敏感度达 92%, 特异度可达 82%~100%. 同时轴位像对 ACL 的稳定性判断也有重要意义［7-8］. 为清晰显示 ACL 的解剖结构动态 MRI、屈曲位 MRI 分别用于临床. 动态 MRI 矢状面运动序列诊断的敏感度、特异度分别为 96%和 92%，优于静态 3D（敏感度 71%，特异度 88%）诊断，在评价韧带松弛及部分损伤意义较大［9］. 屈曲位 MR 较易识别断裂 ACL 及残端，对于伸直位显示不佳患者可行屈曲位 MR 扫描. ACL 残端有 2 种明显表现：结节状和游离舌状［10］. 常规MRI，加用斜冠状扫描后其准确度、敏感度、特异度分别提高至 97％, 96％和97%，附加斜冠状扫描增加了对 ACL 进行损伤分级的诊断准确率［11］. 3.3 扫描序列Mink 等发现 T2 加权序列前交叉韧带诊断的准确率高于 T1 加权序列. 关节镜 MRI100 例回顾性对照分析表明 3D GE 序列诊断前交叉韧带完全断裂敏感度92%，特异度 96%. 关节镜 MRI217 例回顾性对照分析表明［12］FSE 敏感度96％，特异度 98％，准确度 98％，在常规 SE 报告范围内，FSE 是常规 SE 序列的选择. T1 WI 序列和 3D GE 序列 50 例对照发现：SE 对韧带损伤的敏感度82%，特异度 95%；3D 敏感度 64%，特异度 100%，两者无差别. 对于 ACL 的MRI 扫描，扫描序列的选择较多样化. ACL 常规 MRI 查检多为旋转中立位，层厚4 mm~5 mm，常规的矢状面、冠状面和横断面的 T1，T2 成像. ACL 在正中矢状面附近的 1~2 个层面上可清楚显示全程，MRI 上整条 ACL 在所有序列上均呈粗 1 cm 左右带状低信号影，冠状面 ACL 呈节段状低信号影，ACL 附着点显示较清楚. 交叉韧带的观察以矢状面为主同时应结合冠状面及横断面. 由于 ACL 较细，其解剖走行与矢状面有一定的角度，或扫描角度与韧带走行不平行，常规扫描中部分病例不能良好的显示 ACL. 正确、恰当的运用扫描技术是 MRI 能够准确诊断的重要前提. 近年来国内外也有将斜矢状位扫描列位常规扫描的. 具体的方法可通过 15°倾斜定位或让患者膝关节外展 10°~15°，减少扫描层厚（3 mm），从而大大提高 ACL 损伤的显示率，并有助于 ACL 小撕裂的诊断. 目前文献报道完全性 ACL 撕裂 MRI 诊断准确率达 90％~100％，而 ACL 部分损伤 MRI 诊断的准确率在 47％~85％. 总之，扫描技术是 MRI 检查的重要方面. 只有准确、恰当的运用各种扫描方法，才能有望得到良好的成像、正确的诊断.4ACL 损伤的 MRI 表现完全性 ACL 撕裂 MRI 大多表现典型的 ACL 连续性中断或 ACL 明显增粗伴信号升高，韧带周积液或出血，ACL 松弛呈波浪状改变，与胫骨平台夹角15°，PCL 弯曲指数7 mm，胫股骨典型的骨挫伤等征象. 然而，不全性 ACL 撕裂 MRI 缺乏典型的直接征象和间接征象，诊断难度较大，国外文献报道的准确率在 47％～85％. 国内有作者报道不全性ACL 撕裂的诊断准确率为 57.1％［13］. ACL 撕裂的直接征象包括： ① 韧带连续性中断； ② 韧带松弛、扭曲呈波浪状改变；③ 韧带增粗、边缘毛糙、团块和局部信号显着升高，局部假瘤形成；④ 韧带内弥漫性高信号等. ACL 撕裂间接征象：① ACL 与胫骨平台夹角15°；③ 外侧胫骨平台和股骨外侧髁的挫伤或骨软骨骨折；④ PCL 弯曲指数7 mm；⑥ 外侧半月板后移；⑦ 韧带周围积液或积血等［14］；⑧ 后交叉韧带角＜105°；⑨ 外侧半月板后角后移＞3 mm；⑩ 股骨外侧沟＞1.5 mm 和阳性 PCL 线.4.1MRI 征像对 ACL 损伤的判断意义就 ACL 形态结构改变而言，不全撕裂的 ACL 内局部出血或水肿使韧带增粗变圆，横断面像 ACL 宽径的增大常比矢状面像前后径改变更为显着，尤其在ACL 轻微增粗病例中，在横断面像上观察和测量 ACL 宽径则更突显其重要性. 不全撕裂 ACL 局部信号略微升高的同时伴有局限性韧带增粗，信号升高和韧带增粗多在同一部位. 然而矢状面像上 ACL 与临近脂肪组织的容积效应经常出现信号升高并略有增粗的假象，原本信号升高。