膝关节半月板几何形状变化的初步MRI对比性研究

膝关节半月板几何形状变化的初步MRI对比性研究

孔令伟1，修玉才2，王胜林1，冯震1，金宇1

(1.承德医学院附属医院,河北承德067000

2.中国人民解放军第266医院骨科，河北承德067000)

摘要：目的：对比观察膝骨性关节炎患者和正常人半月板的几何形状变化，并初步探讨其临床意义。方法:选取2013年1月至2014年4月在我院诊断为膝关节骨性关节炎Ⅱ、Ⅲ级患者20例作为骨关节炎组，另选择年龄、性别、体重指数相匹配的正常人12例作为正常组。在膝关节MRI图像上对内、外侧半月板进行定量测量并对比分析。结果:关节炎组内侧半月板60～130度位变厚(P<0.05)，100～130度位的宽度和厚度比值变小(P<0.05)；外侧半月板10～50度及140～170度位变宽(P<0.05)，120～170度位变厚(P<0.05)，30～50度及130～170度位的宽度和厚度比值变大(P<0.05)。结论:本研究为半月板的影像学测量提供了一个新的方法和思路。通过测量发现半月板形状变化与膝骨性关节炎之间具有相关性。

关键词：半月板；磁共振成像；旋转分割；膝骨性关节炎

文章编号：1006-6233(2015)11-1827-05

基金项目:*河北省卫生厅2012年度医学科学研究重点课题计划项目，(编号：20120165)

通讯作者：*E-mail：358620793@qq.com

文献标识码：B

Preliminary Comparative Study on Morphology of Meniscus on MRI

KONGLingwei,etal

(The Affiliated Hospital of Chengde Medical College,Hebei Chengde 067000, China)

Abstract：Objective: Observing the morphological changes of the meniscus between the patients with knee osteoarthritis and normal adults,discussing its clinical significance.Method: 20 cases of patients with knee osteoarthritis (Ⅱ, Ⅲ grade) were selected from our hospital as osteoarthritis group between January 2013 to April 2014, and 12 cases of the normal people were chosen as normal group, the age, sex, body mass index were matched between the two groups. We measured the meniscus on the MRI image of knee and analysis. Result: Compared with the normal group,from 60° to 130° of the medial meniscus is thicker(P<0.05) ,100° to 130° of the ratio of width and thickness is smaller (P<0.05) ; from 10° to 50° and 140° to 170° of the lateral meniscus is wider(P<0.05),from 120° to 170° of the lateral meniscus is thicker (P<0.05), from 30° to 50° and 130° to 170° of the lateral meniscus is bigger (P<0.05). Conclusion: The study provide a new method and train of thought to the study of the meniscus.It found the morphological changes of the meniscus associated with knee osteoarthritis.

Key words: Meniscus;Magnetic resonance imaging;Radial ranges;Osteoarthritis

膝关节骨性关节炎是老年人的常见病、多发病，严重影响患者生活质量。随着生活及医疗水平的提高，膝骨性关节炎患者日益增多，因此探讨膝关节骨性关节炎的发病机制，早期采取干预措施，延缓甚至防止骨性关节炎的发生与发展举足轻重。然而关于其明确发病机制尚不清楚，目前对于半月板的研究多集中在半月板的损伤方面，关于半月板的几何形状变化与膝骨性关节炎的关系极少有文献报道。此外，对半月板形态、大小的影像学测量方法尚存在不足。因此本文通过对膝骨性关节炎患者与正常人的半月板几何形状进行对比观察，目的是探讨其临床意义，并且尝试寻找一种新的影像学研究与测量方法对半月板进行研究。

1资料与方法

1.1观察对象:选取2013年1月至2014年4月间因膝关节症状在我院诊断为膝骨性关节炎Ⅱ、Ⅲ级的患者20例(共20膝)作为骨关节炎组，其中男8例、女12例，左膝关节11例、右膝关节9例，平均年龄52.3±12.8岁，平均BMI 27.21±3.11kg/㎡。另选择年龄、性别、体重指数与之相匹配的健康志愿者12例(共12膝)作为正常对照组，其中男5例、女7例，左膝关节7例、右膝关节5例，年龄平均51.2±10.4岁，平均BMI 27.32±3.08kg/㎡。经统计学检验两组间年龄、性别、体重指数等方面比较差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

1.2纳入与排除标准:纳入标准：①骨关节炎组：年龄>40岁、男女不限、左右侧膝关节不限；体重指数在25～35kg/m2；经美国风湿病学会(ACR)1986年提出的膝骨性关节炎临床诊断标准及Kellgren Lawrence grade(KLG)X线分级标准评定为骨性关节炎Ⅱ、Ⅲ级患者。②正常对照组：年龄>40岁、男女不限、左右侧膝关节不限；体重指数在25-35kg/m2；过去1个月无膝关节疼痛，关节活动无疼痛、弹响及关节僵直；影像学无骨性关节炎表现(KLG0)。排除标准：半月板Ⅲ度以上损伤或大量关节积液影响测量准确性的病例；盘状半月板；严重内外翻畸形及骨质破坏；膝部肿瘤及瘤样病变。

1.3MRI检查与图像处理方法:采用德国Siemens avanto 1.5T超导MRI扫描仪对所有研究对象膝关节进行检查。使用膝关节专用线圈。检查者在非负重状态下取仰卧、膝关节自然伸直位，足先进且足尖外旋15度。扫描序列：T2-trufi3d-we-tra-p3-iso。扫描参数：Fovread：150mm、Fovphase：100 %、Slabs：1、Slab group:1、Slice thickness：0.6mm、TR：10.73ms、TE：4.75ms、Averages：1。将平扫的薄层轴位图像上送到西门子后处理工作站，应用矢、冠、轴三轴定位方法分别对内外侧半月板进行后重建，然后以半月板前后角连线为基线，以同侧半月板前、后角连线中点为圆心，规定半月板前角前方为0度，后角后方为180度，以10度间隔分别对内、外侧半月板进行旋转分割，在分割后所得图像上对半月板的宽度和厚度进行测量。

1.4测量方法:利用工作站测量工具在分割后所得的图像上对半月板各部位的宽度和厚度进行定量测量，测量值精确到0.01cm。每个图像测量两次,由同一人完成,取其均值作为最终测量数据。测量每个层面上半月板外缘最厚处记为半月板厚度，测量每个层面上半月板游离缘顶点到其外缘最突出点的距离记为半月板宽度。

2结果

2.1两组内侧半月板MRI测量结果见表1。

表1　膝骨性关节炎组与正常对照组内侧半月板测量结果 ±s)

有统计学意义者为60～130度位的内侧半月板厚度，膝骨性关节炎组大于正常对照组(P<0.05)；100～130度位的内侧半月板宽度和厚度比值，膝骨性关节炎组小于正常对照组(P<0.05)。所有测量部位的半月板宽度两组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2两组外侧半月板MRI测量结果见表2。

表2　膝骨性关节炎组与正常对照组外侧半月板测量结果

有统计学意义者为10～50度和140～170度位的外侧半月板宽度，膝骨性关节炎组大于正常对照组(P<0.05)；120～170度位的外侧半月板厚度，膝骨性关节炎组大于正常对照组(P<0.05)；30～50度及130～170度位的外侧半月板宽度和厚度比值，膝骨性关节炎组大于正常对照组(P<0.05)。

3讨论

3.1MRI 3D序列薄层扫描联合三维重建及旋转分割方法在膝关节半月板形状测量中的应用价值:磁共振在膝关节半月板的研究中有着不可替代的作用,现已经成为临床上诊断半月板疾病首选的无创性检查方法。通过MRI不仅可以对半月板的宽度、高度进行测量,甚至可以三维重建,从而能够更准确的估计移植半月板形状和大小[1]。目前文献对正常半月板形状及大小的研究报道较多，测量方法大多是在核磁矢状面或冠状面图像上对半月板的前角、体部及后角进行测量来评估半月板的几何形状及大小[2～4]。本研究采用MRI 3D序列薄层扫描联合三维重建及旋转分割方法对人体膝关节半月板进行研究，不以半月板前角、体部、后角对半月板进行划分，实现了对半月板任意部位的宽度和高度定量测量，对半月板有着更全面的观察，为今后对半月板形状、大小的影像学研究提供了一个新的检查方法和思路，可以进行进一步研究。

3.2半月板几何形状变化与膝骨性关节炎的关系:半月板严重损伤的治疗一直是临床的难题，目前半月板移植被认为是最有前景的治疗手段，现在全世界已有超过4000例的半月板移植报道[5]。手术的成功的关键之一是选择合适的半月板移植材料及对半月板形态、大小进行正确的评估，因此目前对正常半月板大小测量的研究较多，而关于正常半月板与膝关节骨性关节炎患者半月板的对比研究极少报道。

本研究通过测量发现内侧半月板宽度两组间比较无统计学差异。而内侧半月板60～130度位半月板厚度，膝骨性关节炎组相对于正常对照组增大；100～130度位的半月板宽度和厚度比值，膝骨性关节炎组相对于正常对照组变小。外侧半月板10～50度位及140～170度位的半月板宽度，膝骨性关节炎组较正常对照组增宽；120～170度位的半月板厚度，膝骨性关节炎组较正常对照组变厚；30～50度及130～170度位的外侧半月板宽度和厚度比值，膝骨性关节炎组较正常对照组大。说明膝骨性关节炎患者的内、外侧半月板形状发生了变化，且这种形状变化与骨性关节炎具有相关性。我们推论膝骨性关节炎患者内、外侧半月板的这种形状变化可能是半月板在传导应力过程中代偿所致。

黄加张[4]认为年龄、身高、体重与半月板三维参数无明显相关性，陈兴灿[6]研究认为正常半月板厚度与年龄相关。因此本研究采取对性别、年龄及体重指数进行匹配后的对比研究。通过测量我们发现膝骨性关节炎患者的半月板形状相对于正常人发生了变化，且这种形状变化与膝骨性关节炎具有一定相关性。但这种形状变化并不是表现为半月板所有部位的宽度或厚度变化，而是发生在半月板的某些部位上。因此我们认为可以将半月板厚度、宽度及其二者的比值作为评价半月板退变的一项指标进行研究，探讨其与骨性关节炎的相关性。

3.3本研究的不足与展望:本研究所用MRI序列为三维轴位扫描序列，此序列不受体位限制，使患者感觉更舒适,更容易完成检查且在半月板的研究方面具有明显优势，但扫描时间较长，约14min，目前尚不能作为临床上常规扫描序列。另外，本研究不能直接得出半月板这种形状变化与膝骨性关节炎的发生发展之间的因果关系，日后可进行大量病例的前瞻性研究来观察。

参考文献：

[1]Haut TL, Hull ML, Howell SM. Use of roentgenography and magnetic resonance imaging to predict meniscal geometry determined with a three-dimensional coordinate digitizing system[J].Orthop Res, 2000,18(2):228～237.

[2]Erbagci H, Gumusburun E, Bayram M, et al. The normal menisci: in vivo MRI measurements[J].Surg Radiol Anat, 2004,26(1):28～32.

[3]李静,张建新.正常半月板MRI测量及临床意义[J].医学影像学杂志,2008,18(6):652～655.

[4]黄加张,顾小华,王旭,等.人体正常半月板MRI三维定量测量及临床意义[J].中国医学计算机成像杂志,2005,11(1):51～54.

[5]冯华,张辉,洪雷,等.半月板移植的早期临床疗效分析[J].中华骨科杂志,2010,30(4):351～356.

[6]陈兴灿, 潘永清,刘淼,等.正常和损伤膝关节半月板低场MRI研究(附损伤半月板关节镜所见比较)[J].中国临床医学影像杂志,2005,16(12):710～712.