MRI診斷膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷的研究進(jìn)展

1、MRI診斷膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶損傷的研究進(jìn)展         07-08-07 16:32:00     作者：傅強(qiáng)，楊柳    編輯：studa20【摘要】  膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶是膝關(guān)節(jié)的重要穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，其損傷是臨床較為常見而又嚴(yán)重影響膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的運(yùn)動(dòng)性損傷，隨臨床穩(wěn)定學(xué)、影像學(xué)及關(guān)節(jié)鏡對前交叉韌帶損傷診斷方法的日趨完善，近年來研究較多的磁共振（MRI）因其具有良好的組織分辨率和較高的空間分辨率，已成為目前國內(nèi)外較為常用的重要影像

2、學(xué)檢查手段，在前交叉韌帶（ACL）損傷的檢查中被認(rèn)為是影像學(xué)檢查的金標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也為骨關(guān)節(jié)疾病的診斷開創(chuàng)了新局面. 【關(guān)鍵詞】  膝關(guān)節(jié)；前交叉韌帶/損傷；磁共振成像前交叉韌帶（anterior cruciate ligament, ACL）損傷是臨床較為常見而又嚴(yán)重影響膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的運(yùn)動(dòng)性損傷. 其發(fā)病率較高，美國人群的ACL損傷發(fā)病率估計(jì)為1/3000，而從事足球運(yùn)動(dòng)者中ACL損傷的發(fā)病率60/10萬，滑雪運(yùn)動(dòng)者70/10萬，明顯高于一般人群. 我國尚無整體人群發(fā)病率的報(bào)道，但有作者對我國現(xiàn)役集訓(xùn)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行的調(diào)查發(fā)現(xiàn)， ACL的總體發(fā)病率0.43. 運(yùn)動(dòng)員的ACL損傷多見于足球、籃

3、球、武術(shù)、體操、柔道、摔跤等項(xiàng)目，非運(yùn)動(dòng)員ACL損傷多見于一般性體育項(xiàng)目，如足球、籃球、跳躍性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目等. ACL損傷后早期、正確的診斷無論對臨床治療方案的選擇還是預(yù)后判斷都有重要的意義1-4. 目前，臨床常用來診斷前交叉韌帶損傷的方法主要包括臨床穩(wěn)定學(xué)檢查，影像學(xué)檢查以及關(guān)節(jié)鏡檢查. 近年，國內(nèi)外在ACL的MRI診斷上進(jìn)行了大量研究，積累了大量經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)將ACL損傷的MRI診斷作一綜述.1ACL的解剖 ACL起于脛骨髁間隆突前方凹陷處及外側(cè)半月板前角，向后、上、外成約60°斜行止于股骨外髁內(nèi)側(cè)面之后部. 韌帶長37 mm41 mm(平均39 mm)，寬10 mm12 mm(

4、平均11 mm).  ACL股骨附著區(qū)在內(nèi)收肌結(jié)節(jié)水平下12 mm, 股骨干后側(cè)皮質(zhì)延長線后方8 mm處1；近橢圓形，最長縱徑平均約(20.9±2.8) mm，橫徑約(11.2±1.3) mm；前緣較直近端稍前傾，后緣略呈弧形，與股骨外側(cè)髁后關(guān)節(jié)緣相距約4 mm. 脛骨附著區(qū)在脛骨平臺(tái)髁間區(qū)的前部，內(nèi)側(cè)髁間棘表面及前外側(cè)，與外側(cè)髁間棘之間有少量脂肪組織相隔；外形似三角形，前端寬，后端窄，前端外側(cè)有外側(cè)半月板前角的部分纖維加入，后端附著于內(nèi)側(cè)髁間棘上，且與外側(cè)半月板后角的部分纖維相聯(lián). 橫徑(11.0±1.6) mm，前后長徑(17.5±2.9)

5、 mm，前緣距脛骨平臺(tái)前緣為(11.2±2.4) mm. ACL實(shí)質(zhì)部可分為前內(nèi)束和后外束，其長度分別為(40.5±4.8) mm和(17.7±2.9) mm，寬度和厚度分別為(9.4±1.1) mm和(5.3±0.8) mm，在股骨附著部以下10 mm12 mm處開始呈扇形扭曲，并隨膝部活動(dòng)而改變. 由于ACL在股骨附著面呈矢狀位，而脛骨附著面呈水平位，故韌帶從上端至下端以自身的中軸向外旋轉(zhuǎn)約90°. 其中部最狹窄寬度為(11.49±1.59) mm，厚(4.3±0.49) mm. 膝伸直時(shí)，它呈扁帶狀. ACL

6、與冠狀面、矢狀面及橫斷面間的夾角分別為(33.3±8.1)度, (22.8±9.8)度和(53.6±9.6)度. ACL雖然解剖形態(tài)、空間走向均較復(fù)雜但是在斷層解剖上仍可得到較好的顯示。有作者報(bào)道ACL正中矢狀面全長的出現(xiàn)率為82%，顯示其全長的最好層面為正中矢狀面和正中旁1 cm層面. ACL的解剖走行是MRI成像的基礎(chǔ). MRI檢查的掃描方法選擇，圖像分析與ACL的解剖形態(tài)的關(guān)系密不可分.2ACL損傷的病理和MRI成像的基礎(chǔ)2.1ACL損傷的病理在日?；顒?dòng)中,ACL僅承受很小的負(fù)荷,很多數(shù)據(jù)提示,至多達(dá)到斷裂時(shí)負(fù)荷的20%. ACL損傷多發(fā)生在一些膝關(guān)節(jié)異?；?/p>

7、動(dòng)的負(fù)荷中. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在膝關(guān)節(jié)由屈曲40°主動(dòng)伸至完全伸直時(shí),脛骨過度內(nèi)旋時(shí)以及過度的內(nèi)翻及外翻應(yīng)力作用于脛骨上時(shí),ACL承受著最高的負(fù)荷和張力2. ACL多在非接觸運(yùn)動(dòng)中損傷,有人統(tǒng)計(jì)達(dá)78%3,常發(fā)生于落地時(shí)、斜切動(dòng)作時(shí)及急停中等. De Marea等4按受傷的生物力學(xué)機(jī)制及合并的損傷將其分為以下5類:  單純ACL損傷, 多發(fā)生在強(qiáng)迫的伸膝力下伴股骨外髁前部與脛骨平臺(tái)外側(cè)相撞的損傷中,也有一部分發(fā)生在強(qiáng)迫的屈膝力下伴脛骨髁間棘的撕脫骨折中； ACL及內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)的損傷, 多發(fā)生在強(qiáng)迫的屈曲外旋(外翻外旋)中,其中很典型的是ODonoghue三聯(lián)癥,而且外翻力及軸移現(xiàn)象可

8、同時(shí)損傷股脛前的關(guān)節(jié)面； ACL及外側(cè)結(jié)構(gòu)的損傷, 由強(qiáng)迫的屈曲內(nèi)旋力(內(nèi)翻內(nèi)旋)造成,可形成典型的Segond骨折； ACL及內(nèi)外側(cè)結(jié)構(gòu)的損傷, 由不同形式的內(nèi)外翻及旋轉(zhuǎn)力造成； ACL及PCL的損傷, 多發(fā)生于脛骨向后移位和膝過伸中. 有人研究發(fā)現(xiàn)5,在斜切運(yùn)動(dòng)中膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的幅度和次數(shù)遠(yuǎn)大于在跑步中,在一定程度上說明,為什么這些動(dòng)作中更易損傷ACL. 單純性ACL損傷少見，絕大多數(shù)為復(fù)合性韌帶損傷. 損傷的部位以韌帶中段最多見約72%，股骨髁附著點(diǎn)損傷占18%，脛骨附著點(diǎn)損傷占4%. 一般來說，急性撕裂均引起不同程度的水腫和出血，韌帶增粗變形明顯；而較輕微的韌帶內(nèi)撕裂其變形可不顯著.2.2

9、MRI成像的基礎(chǔ)正常ACL因其氫原子被固定在多肽形成的致密網(wǎng)架上不能參與MR成像，故其在任何序列上均為低信號. 交叉韌帶損傷后，多肽網(wǎng)架遭到破壞，氫原子及水腫液在MR成像上表現(xiàn)為韌帶內(nèi)出現(xiàn)高信號. 由于出血、水腫，韌帶腫脹超過正常寬徑，MR成像上表現(xiàn)為韌帶形態(tài)改變. 因此，一旦獲得良好的MRI圖像后即可依據(jù)交叉韌帶內(nèi)有無異常信號、異常信號的位置，交叉韌帶有無形狀改變，周圍結(jié)構(gòu)有無異常改變等來判斷交叉韌帶的損傷及部位.  研究表明MRI診斷ACL完全損傷時(shí)，ACL撕裂原發(fā)征像如ACL形態(tài)信號異常，在矢狀面圖像上敏感度96%，特異度94%；在冠狀面圖像上兩者分別為92%和83%. MRI

10、是ACL損傷的重要的檢查手段.3ACL的MRI檢查技術(shù)3.1磁場強(qiáng)度ACL的MR掃描常規(guī)以矢狀面為主，研究表明矢狀面結(jié)合冠狀面和橫斷面可以提高ACL的診斷率. 近年為了更好的顯示ACL的解剖結(jié)構(gòu)，斜矢狀面掃描，軸位掃描，動(dòng)態(tài)MRI掃描、屈曲位掃描以及斜冠狀位掃描相繼出現(xiàn). 過去認(rèn)為矢狀面ACL異常表現(xiàn)是敏感度和特異度最好的征像6. Sasaki等8報(bào)道矢狀面SET1WI, GET2WI掃描結(jié)合冠狀位SET1WI掃描ACL診斷準(zhǔn)確度可達(dá)97%. 在目前常規(guī)MRI檢查中，矢狀面是掃描的常規(guī)序列. 同時(shí)也有作者報(bào)道認(rèn)為軸位MR掃描圖像是診斷ACL損傷的重要序列. 軸位序列診斷ACL撕裂的標(biāo)準(zhǔn)：軸位T

11、2像ACL預(yù)期行程中看不見ACL或ACL行程中見有高信號. ACL撕裂的診斷敏感度達(dá)92%, 特異度可達(dá)82%100%. 同時(shí)軸位像對ACL的穩(wěn)定性判斷也有重要意義7-8. 為清晰顯示ACL的解剖結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)MRI、屈曲位MRI分別用于臨床. 動(dòng)態(tài)MRI矢狀面運(yùn)動(dòng)序列診斷的敏感度、特異度分別為96%和92%，優(yōu)于靜態(tài)3D（敏感度71%，特異度88%）診斷，在評價(jià)韌帶松弛及部分損傷意義較大9. 屈曲位MR較易識別斷裂ACL及殘端，對于伸直位顯示不佳患者可行屈曲位MR掃描. ACL殘端有2種明顯表現(xiàn)：結(jié)節(jié)狀和游離舌狀10. 常規(guī)MRI，加用斜冠狀掃描后其準(zhǔn)確度、敏感度、特異度分別提高至97, 96和9

12、7%，附加斜冠狀掃描增加了對ACL進(jìn)行損傷分級的診斷準(zhǔn)確率11. 3.3掃描序列Mink等發(fā)現(xiàn)T2加權(quán)序列前交叉韌帶診斷的準(zhǔn)確率高于T1加權(quán)序列. 關(guān)節(jié)鏡MRI100例回顧性對照分析表明3D GE序列診斷前交叉韌帶完全斷裂敏感度92%，特異度96%. 關(guān)節(jié)鏡MRI217例回顧性對照分析表明12FSE敏感度96，特異度98，準(zhǔn)確度98，在常規(guī)SE報(bào)告范圍內(nèi)，F(xiàn)SE是常規(guī)SE序列的選擇. T1 WI序列和3D GE序列50例對照發(fā)現(xiàn)：SE對韌帶損傷的敏感度82%，特異度95%；3D敏感度64%，特異度100%，兩者無差別. 對于ACL的MRI掃描，掃描序列的選擇較多樣化. ACL常規(guī)MR

13、I查檢多為旋轉(zhuǎn)中立位，層厚4 mm5 mm，常規(guī)的矢狀面、冠狀面和橫斷面的T1，T2成像. ACL在正中矢狀面附近的12個(gè)層面上可清楚顯示全程，MRI上整條ACL在所有序列上均呈粗1 cm左右?guī)畹托盘栍?，冠狀面ACL呈節(jié)段狀低信號影，ACL附著點(diǎn)顯示較清楚. 交叉韌帶的觀察以矢狀面為主同時(shí)應(yīng)結(jié)合冠狀面及橫斷面. 由于ACL較細(xì)，其解剖走行與矢狀面有一定的角度，或掃描角度與韌帶走行不平行，常規(guī)掃描中部分病例不能良好的顯示ACL. 正確、恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用掃描技術(shù)是MRI能夠準(zhǔn)確診斷的重要前提. 近年來國內(nèi)外也有將斜矢狀位掃描列位常規(guī)掃描的. 具體的方法可通過15°傾斜定位或讓患者膝關(guān)節(jié)外展1

14、0°15°，減少掃描層厚（3 mm），從而大大提高ACL損傷的顯示率，并有助于ACL小撕裂的診斷. 目前文獻(xiàn)報(bào)道完全性ACL撕裂MRI診斷準(zhǔn)確率達(dá)90100，而ACL部分損傷MRI診斷的準(zhǔn)確率在4785. 總之，掃描技術(shù)是MRI檢查的重要方面. 只有準(zhǔn)確、恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用各種掃描方法，才能有望得到良好的成像、正確的診斷.4ACL損傷的MRI表現(xiàn)完全性ACL撕裂MRI大多表現(xiàn)典型的ACL連續(xù)性中斷或ACL明顯增粗伴信號升高，韌帶周積液或出血，ACL松弛呈波浪狀改變，與脛骨平臺(tái)夾角<45°，與Blumensaat線夾角>15°，PCL彎曲指數(shù)<3

15、，脛骨前移>7 mm，脛股骨典型的骨挫傷等征象. 然而，不全性ACL撕裂MRI缺乏典型的直接征象和間接征象，診斷難度較大，國外文獻(xiàn)報(bào)道的準(zhǔn)確率在4785. 國內(nèi)有作者報(bào)道不全性ACL撕裂的診斷準(zhǔn)確率為57.113. ACL撕裂的直接征象包括： 韌帶連續(xù)性中斷； 韌帶松弛、扭曲呈波浪狀改變； 韌帶增粗、邊緣毛糙、團(tuán)塊和局部信號顯著升高，局部假瘤形成； 韌帶內(nèi)彌漫性高信號等. ACL撕裂間接征象： ACL與脛骨平臺(tái)夾角<45°； ACL與Blumensaat線夾角>15°； 外側(cè)脛骨平臺(tái)和股骨外側(cè)髁的挫傷或骨軟骨骨折； PCL彎曲指數(shù)<3； 脛骨前移&g

16、t;7 mm； 外側(cè)半月板后移； 韌帶周圍積液或積血等14； 后交叉韌帶角105°； 外側(cè)半月板后角后移3 mm； 股骨外側(cè)溝1.5 mm 和陽性PCL線.4.1MRI征像對ACL損傷的判斷意義就ACL形態(tài)結(jié)構(gòu)改變而言，不全撕裂的ACL內(nèi)局部出血或水腫使韌帶增粗變圓，橫斷面像ACL寬徑的增大常比矢狀面像前后徑改變更為顯著，尤其在ACL輕微增粗病例中，在橫斷面像上觀察和測量ACL寬徑則更突顯其重要性. 不全撕裂ACL局部信號略微升高的同時(shí)伴有局限性韌帶增粗，信號升高和韌帶增粗多在同一部位. 然而矢狀面像上ACL與臨近脂肪組織的容積效應(yīng)經(jīng)常出現(xiàn)信號升高并略有增粗的假象，原本信號升高的不全

17、撕裂ACL也可在與骨皮質(zhì)的容積效應(yīng)作用下而不表現(xiàn)出來. 采取3 mm薄層成像確能減少容積效應(yīng)的影響，但也大幅降低了信/噪比. 橫斷面像同樣能有效地消除容積效應(yīng)的影響15，結(jié)合矢狀面像則能更為可靠地判斷ACL的信號改變. ACL撕裂的間接征象包括PCL彎曲指數(shù)減小、脛骨前移度增加,ACL周圍積液,骨結(jié)構(gòu)改變和其他韌帶半月板病變等. PCL較ACL粗大，在矢狀面MRI像上較少受到容積效應(yīng)和位置的影響，測量PCL的彎曲指數(shù)比較容易和準(zhǔn)確，對于ACL不全撕裂而言，PCL彎曲指數(shù)較脛骨前移度更具價(jià)值. 關(guān)節(jié)滑膜僅被覆ACL前緣，而后緣少有滑膜，特別是ACL上段的滑膜被覆比下段更少. 為此有作者16認(rèn)為A

18、CL無滑膜被覆區(qū)域出現(xiàn)積液或水腫可作為診斷ACL撕裂的征象之一. 但也有作者13對此持反對意見. ACL撕裂后滑膜化易導(dǎo)致誤診，ACL行程內(nèi)出現(xiàn)稍低信號逗號樣纖維束是診斷ACL撕裂的可靠征像16. 膝關(guān)節(jié)ACL撕裂合并脛股骨挫傷或骨折、半月板撕裂、內(nèi)側(cè)副韌帶損傷以及繼發(fā)骨軟骨剝離等病變與損傷機(jī)制. 相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道特別指出MRI見外側(cè)脛股骨挫傷或骨折（特別是脛股骨對吻性挫傷）應(yīng)強(qiáng)烈提示ACL撕裂. 間接征象特異度較高、但敏感度相對低，對證實(shí)診斷有較大幫助，但不能依賴其進(jìn)行診斷；間接征象較可靠的有：骨挫傷、外側(cè)半月板后角后移，脛骨前移. 急性撕裂有特征性的水腫，慢性撕裂則因纖維瘢痕的橋接，MRI可見ACL纖維束完整、低信號、