陈旧性前交叉韧带断裂膝关节退变影像学研究

曹向宇　吴迪　徐丛　吕永明　刘文涛　孙勃

[摘要] 目的 探讨陈旧性前交叉韧带（ACL）断裂后股骨髁间窝变化特点，为ACL个体化解剖重建手术方案提供参考。 方法 选择2013年7月～2014年10月承德医学院附属医院骨科收治陈旧性ACL断裂患者40例，均在伤后6个月以上进行手术，以患膝为观察组，健膝为对照组。术前拍摄双膝MR，测量股骨髁宽度（EW）、髁间窝宽度（ICW）和高度（ICH）、髁间窝宽度指数（NWI）及髁间窝形态指数（NSI），进行组间比较，并进行ICW与断裂时间的相关性分析。 结果 观察组ICW值为（14.50±0.88）mm，对照组为（17.19±1.83）mm，两组比较，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。观察组ICH值为（20.78±1.69）mm，对照组为（21.29±1.71）mm，两组比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。观察组EW值为（74.42±2.39）mm，对照组为（74.92±2.42）mm，两组比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。观察组NSI值为（0.70±0.08），对照组为（0.81±0.13），两组比较，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。观察组NWI值为（0.20±0.01），对照组为（0.23±0.03），两组比较，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。患者ICW差值（健侧-患侧）为（2.69±1.56）mm，患膝ACL断裂时间为（32.40±18.25）个月，二者呈显著正相关关系（r=0.951，P < 0.01）。 结论 ACL断裂后股骨髁间窝变窄，主要发生ICW改变，并随时间延长呈加重趋势。在陈旧性ACL重建中应采用个体化重建原则，避免韧带与髁间窝侧壁的撞击。

[关键词] 前交叉韧带断裂；核磁共振；髁间窝宽度；髁间窝宽度指数；髁间窝形态指数

[中图分类号] R684 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）10（a）-0107-04

Imaging study of degeneration in knee after old rupture of anterior cruciate ligament

CAO Xiangyu WU Di XU Cong LU Yongming LIU Wentao SUN Bo

Department of Orthopedics， Affiliated Hospital of Chengde Medical University， Hebei Province， Chengde 067000， China

[Abstract] Objective To investigate the change of femoral intercondylar fossa after old rupture of anterior cruciate ligament （ACL）， in order to provide reference for operation plan of ACL individual anatomy reestablishment. Methods 40 cases of patients with old rapture of ACL treated in Department of Orthopedics， Affiliated Hospital of Chengde Medical University from July 2013 to October 2014 were selected. All patients were given surgery after injury more than 6 months. The knees with old rupture of ACL were taken as the observation group， and the healthy knees were taken as the control group. Before surgery all patiens were given MR image， the epicondylar width （EW） and intercondylar width （ICW）， intercondylar height （ICH）， notch shape index （NSI） and notch width index （NWI） were measured and compared between the two groups， and the relationship between ICW and the time of fracture was analyzed. Results The values of ICW in the observation group and the control group were （14.50±0.88） and （17.19±1.83） mm respectively， with statistically significant difference （P < 0.01）. The values of ICH in the observation group and the control group were （20.78±1.69） and （21.29±1.71） mm respectively， the difference was not statistically significant （P > 0.05）. The values of EW in the observation group and the control group were （74.42±2.39） and （74.92±2.42） mm respectively， the difference was not statistically significant （P > 0.05）. The values of NSI in the observation group and the control group were （0.70±0.08） and （0.81±0.13） respectively， with statistically significant difference （P < 0.01）. The values of NWI in the observation group and the control group were （0.20±0.01） and （0.23±0.03） respectively， with statistically significant difference （P < 0.01）. The deviation of ICWs （healthy side - injured side） of patients was （2.69±1.56） mm， and the time of ruptured ACL in injured knees was （32.40±18.25） months， there was significant positive correlation between them （r=0.951， P < 0.01）. Conclusion After the rupture of ACL， the ICW changes， and femoral intercondylar fossa has stenosis， which aggravated with the time. Principle of individualized reconstruction should be taken in the reestablishment of ruptured ACL， and avoid the hit against between ligament and lateral wall of condyle fossa.

[Key words] Anterior cruciate ligament rupture； MRI； Intercondylar width； Notch width index； Notch shape index

膝关节前交叉韧带（ACL）因其解剖结构及功能的特殊性，使其在膝关节韧带损伤中发生率最高，达36.9%～60.9%[1-2]。既往较多的研究均提示，ACL损伤后可引起一定程度上的股骨髁间窝狭窄，影响手术的治疗效果[3-7]。临床工作中，术中因股骨髁间窝增生狭窄影响骨道定位操作时，需要行髁间窝成形术，因此，ACL断裂后髁间窝狭窄情况应引起临床医生的重视。针对这一情况，本研究通过MRI成像对ACL断裂后股骨髁间窝解剖形态变化进行分析，为ACL断裂患者的临床治疗提供参考和思路。

1 资料与方法

1.1 一般资料

收集2013年7月～2014年10月承德医学院附属医院（以下简称“我院”）骨科收治的ACL断裂患者临床资料，经诊断为单侧膝关节ACL断裂共120例，选择其中40例陈旧性损伤且健侧膝关节无退变患者进行研究，患者均无其他膝关节疾病史，且无职业限制。其中，男28例，女12例；年龄22～51岁，平均为（35.68±9.85）岁；患膝ACL断裂时间为6～71个月，平均为（32.40±18.25）个月；左膝ACL断裂16例，右膝24例。本研究均取得我院伦理委员会通过及患者、家属的知情同意。

1.2 纳入标准

①病程超过6个月；②术前已进行患膝MRI检查，具有完整测量数据资料；③术前健侧膝关节没有明显退行性改变；④明确存在ACL断裂，根据伤情采取相应治疗措施；⑤既往无膝关节结核、化脓性关节炎、风湿或类风湿性关节炎及肿瘤或肿瘤样病变等膝关节疾病病史；⑥既往无患膝关节外伤或相关手术史。

1.3 实验分组

将患者术前X线及MRI资料完整者患侧膝关节作为观察组，健侧膝关节作为对照组。

1.4 检查设备

测量采用西门子公司Magnetom ESSENZA 1.5T超导型磁共振（MRI）机，德国西门子公司核磁共振成像（MRI）诊断设备，专用膝关节相控布阵表面线圈，强度为1.5 T。

1.5 测量方法

患者采取仰卧位，双膝屈曲10°，髌骨下缘位于专用膝关节相控布阵表面线圈中心，扫描截面，并与股骨内外侧髁后缘平行，且与股骨髁间窝顶垂直，从而获得冠状位T2WI图像，其TR/TE=2000 ms/105 ms（偏转角30°～45°）。在冠状位SE序列T2WI像中，选取能清晰显示股骨髁间窝形态与外侧髁腘肌腱沟，且股骨内外侧髁由前至后能保持连续性的图像进行测量；设定连线Ⅰ为股骨内、外侧髁关节软骨面的最低点，然后在腘肌腱沟水平作线Ⅱ与线Ⅰ平行，其中线Ⅱ与股骨髁间窝内、外侧壁交点间的距离（cd段）为髁间窝宽度（ICW），线Ⅱ与股骨内、外侧髁边缘交点之间的距离（ab段）为股骨髁宽度（EW）。在髁间窝最高点作与线Ⅰ垂直的线Ⅲ，其长度为髁间窝高度（ICH）；髁间窝宽度指数（NWI）为ICW/EW，即cd与ab的比值；髁间窝形态指数（NSI）为ICW/ICH，即cd与线Ⅲ长度的比值。见图1。所有测量由同一名影像科医师完成。

左：受伤的膝关节；右：健康的膝关节

图1 膝关节髁间窝参数测量

1.6 统计学方法

采用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析，计量资料数据用均数±标准差（x±s）表示，两组间比较采用t检验；相关性分析采用Pearson相关检验；以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组髁间窝宽度、髁间窝高度、股骨髁宽度比较

观察组ICW较对照组存在不同程度变小现象，且差异有高度统计学意义（P < 0.01）。观察组ICH及EW与健侧比较，差异均无统计学意义（均P > 0.05）。

2.2 两组髁间窝宽度指数及髁间窝形态指数比较

观察组NWI、NSI均较对照组减小，差异有高度统计学意义（P < 0.01）。

2.3 髁间窝宽度与韧带断裂时间的相关性分析

患者ICW差值（健侧-患侧）为（2.69±1.56）mm，患膝ACL断裂时间为（32.40±18.25）个月，相关性分析显示，二者呈显著正相关关系（r=0.951，P < 0.01）。

3 讨论

ACL与股骨髁间窝在解剖上关系密切，它起自股骨外髁内侧面的后面部分，附着点形似新月形，向前内侧止于胫骨，附着点位于胫骨髁间前区和内侧髁间结节之间。一项病例对照研究显示，ACL在膝关节的活动范围、力学支持和功能评价方面均与股骨髁间窝密不可分[8]。对于ACL重建手术，髁间窝形态将直接影响术中骨道定位及重建效果[9]。

影像学的准确诊断（术前对影像学资料进行精确的模板测量）对疾病的早期诊断及早期手术具有重要的指导性作用，对选择适当的或最优的手术方式具有重要的参考作用[10-13]。采用影像学检查技术精确测量股骨髁间窝各参数，如ICW、NSI及NWI，可以帮助医生较为准确地了解ACL断裂引起髁间窝狭窄的具体程度，并对术前准备和膝关节功能重建术式的选择及远期的预后等具有指导性意义。以往学者使用MRI检查测量股骨髁间窝形态时，大多采用股骨标准轴位法进行扫描，但由于在髁间窝顶部纵轴线和股骨的纵轴线之间存在一个30°～45°的夹角[14-15]，会引起股骨髁间窝的前后出口重叠，因此真实的髁间窝形态并不能如实测量出来。本研究在进行MRI扫描时，采用的扫描线平行于髁间窝顶部纵轴线，即通过髁间窝穿通位进行MRI扫描，以便能够得到更准确的髁间窝参数测量值。以往有关测量ICW的研究大多采用髁间窝最窄处、髁间窝高度中点处和腘肌腱沟水平处作为测量位置，不同的测量位置会影响测量结果。若采用髁间窝最窄处、髁间窝高度中点处作为测量位置，则会由于测量位置难以掌握而造成较大误差；而腘肌腱沟解剖位置固定（试验），测量误差相对较小。因此，在本实验中以腘肌腱沟水平作为测量位置。本研究通过对40例患者股骨髁间窝各参数进行MRI测量，结果显示，观察组ICW与对照组相比明显减小（P < 0.01），但观察组ICH和EW与对照组相比无明显差异（P > 0.05），观察组NSI及NWI均明显低于对照组（P < 0.01）。

股骨髁间窝宽度及高度之比代表了NSI，比值越大表示髁间窝越趋同于圆形，而比值较低的患者的ACL功能无法正常发挥。这是因为伸直膝关节时，ACL由于无法放松而导致紧绷，大部分韧带则会处于髁间窝前部分，导致狭窄的髁间窝空间不足。而NSI越大，表示膝关节伸直时，髁间窝可为ACL提供足够的空间。因此，ACL断裂患者在进行ACL重建时，重建韧带在髁间窝内将被NSI所影响。本研究结果证实，ACL断裂后患侧NSI显著减小，同时NWI也明显减小，但患侧组ICH和EW没有明显变化。

膝关节在运动过程中，ACL相关结构可维持其稳定性。ACL断裂后，膝关节稳定性受到极大的影响，髁间窝前方可出现撞击，使得部分部位出现骨赘增生。本研究中，ACL断裂后膝关节出现不稳的现象使ICW发生狭窄，与国外既往研究[16]相似，证实了ACL对膝关节稳定性具有重要的维护作用，并与膝关节骨性关节炎相关[17-20]。此外，身高、体重等因素均可诱发髁间窝狭窄，ACL断裂导致的不稳也与髁间窝狭窄具有密切关系，但是未排除关节退变等因素。本研究中，入选的受试者健侧均未出现关节退变现象，患侧髁间窝各参数的比较均以健侧为参照，剔除了ACL断裂外因素对髁间窝各参数的影响，凸显了ACL断裂这一因素与髁间窝狭窄的关系。本研究结果显示，ACL断裂患者ICW差值与ACL断裂时间具有正相关关系，提示随着病程的发展，患者髁间窝狭窄程度严重化。本研究所采取的是关节镜下解剖单束重建，对于股骨侧止点采用中心位定位法，术中去除部分残存韧带寻找股骨外髁间棘（住院医师嵴）及分叉嵴，采用住院医生嵴后侧足印中心为骨道中心点，因此，对于陈旧性ACL断裂患者，ICW变窄有时需要进行髁间窝成型，影响解剖定位标志，需要采用其他（如Watanabe髁中定位法）股骨骨道定位方法。建议陈旧性ACL重建应采用个体化重建原则，避免韧带与髁间窝侧壁的撞击。

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（收稿日期：2016-07-03 本文编辑：程 铭）