三维稳态进动结构相干序列显示膝关节前外侧韧带

朱玉鹏，唐晓燕，孙 磊，王绍华，段 峰，张传玉，于腾波，郝大鹏*

(1.青岛大学附属医院放射科，2.运动医学科，山东 青岛 266061)

膝关节周围韧带结构复杂，近年来，膝关节外侧区的解剖逐渐成为研究热点[1-2]，其中前外侧韧带(anterolateral ligament， ALL)作为膝关节前外侧区的独立韧带，已逐渐被认识。1879年，Paul Segond教授首次描述了ALL，认为其与胫骨外侧近端过度轴移所引发的撕脱骨折相关；直到2007年，Vieira等[3]将其命名为ALL。既往研究[4-6]主要采用MR常规2D序列显示和评价ALL，但显示率各异。Klontzas等[7]采用三维稳态进动结构相干(three-dimensional constructive interference in steady state， 3D-CISS)序列评价ALL，认为显示率较高，但并未描述具体影像学表现。本研究探讨3D-CISS序列结合MPR和CPR技术显示ALL的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2016年8月—2016年10月招募30名健康成人志愿者，其中男20名，女10名，年龄24～36岁，平均(26.5±2.8)岁；身高162～185 cm，平均(171.50±6.07)cm；体质量50～85 kg，平均(65.00±9.39)kg。纳入标准：①无膝关节外伤史；②无膝关节疼痛及关节不稳等症状；③MR常规序列扫描显示膝关节无异常。本研究经我院伦理委员会批准，其试验设计充分考虑了安全性和公平性原则，研究内容不会对志愿者造成伤害和风险。志愿者的招募均基于自愿和知情同意的原则，研究内容和研究结果不存在利益冲突。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Magnetom Skyra 3.0T MR扫描仪，膝关节线圈(HD T/R 8-channel High Resolution Knee Array)。扫描时嘱受试者仰卧，膝关节自然伸直，均扫描右侧膝关节。扫描参数：①3D-CISS序列，TR 8.56 ms，TE 3.91 ms，FOV 15 cm×15 cm，矩阵320×307，重复激发次数1，层厚0.5 mm，层间隔0.1 mm，扫描时间5～6 min；②冠状位脂肪抑制质子密度加权成像(fat suppression proton density weighted imaging， FS-PDWI)，TR 2 600 ms，TE 33 ms，FOV 17 cm×17cm，矩阵320×272，重复激发次数1，层厚4 mm，层间隔0.8 mm，扫描时间1～2 min；③轴位FS-PDWI，TR 5 250 ms，TE 92 ms，FOV 15 cm×15 cm，矩阵320×272，重复激发次数1，层厚4.0 mm，层间隔0.8 mm，扫描时间1～2 min。

1.3 图像分析 由2名具有10年以上骨关节诊断经验的放射科医师分别评价MRI，有分歧时经协商达成一致。采用Siemens工作站，对3D-CISS序列原始图像进行MPR和CPR后处理，获得可同时显示ALL和外侧副韧带(lateral collateral ligament， LCL)的斜矢状位图像及不同角度(沿ALL走行勾画曲线，沿该曲线行CPR，并对重建后图像行多角度旋转存储，包括0°、30°、60°、90°、120°、150°和180°)的冠状位ALL图像，见图1、2。计算冠状位FS-PDWI图像和重建图像(MPR斜矢状位和CPR中显示效果最佳的冠状位)中ALL股骨部、半月板部、胫骨部、半月板附着点、股骨附着点和胫骨附着点的显示率及斜矢状位中ALL与LCL的夹角。

1.4 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。计数资料以频数或率表示，以配对χ2检验比较不同成像方法对ALL显示率的差异。P<0.05为差异有统计学意义，3组间的两两比较则以P<0.017为差异有统计学意义。

2 结果

3D-CISS序列CPR冠状位图像可清晰显示ALL纤维走行方向。ALL表现为细线状结构，起自股骨外侧髁，向前下方走行，远端附着于外侧半月板和胫骨近端外侧面(Gerdy结节和腓骨头顶端之间)；周围可见脂肪组织包绕，内侧走行外侧膝下动静脉(图3)。CPR冠状位图像上ALL可分为股骨部、半月板部和胫骨部3部分，能够清晰显示半月板附着点、股骨附着点和胫骨附着点，其中半月板附着点位于外侧半月板体部上缘(图2B)。MPR斜矢状位图像可清晰显示股骨外侧髁ALL和LCL的共同起点(图1B)，ALL和LCL之间的夹角为(18.34±1.88)°。

FS-PDWI中，ALL表现为线状低信号，两端分别附着于股骨外侧髁及胫骨外侧髁，中部与外侧半月板相附着，内侧走行外侧膝下动静脉，外侧可见LCL和髂胫束走行，周围有脂肪组织包绕(图3)。

3D-CISS序列MPR、CPR图像及FS-PDWI对ALL各部分及附着点的显示率见表1。3D-CISS序列CPR图像对胫骨附着点和股骨附着点的显示率与MPR图像差异无统计学意义(P=0.554)，3D-CISS序列CPR和MPR图像对胫骨附着点和股骨附着点的显示率均高于FS-PDWI(P均<0.017)。3D-CISS序列CPR图像对ALL胫骨部、半月板部和半月板附着点的显示率均高于FS-PDWI(P=0.023、0.024、0.006)，对ALL股骨部的显示率与FS-PDWI差异无统计学意义(P=0.095)。

表1 不同序列图像对ALL各部分及附着点的显示率[%(例)，n=30]

注：—：3D-CISS序列MPR图像无法分辨

图1 志愿者女，24岁，3D-CISS序列MPR斜矢状位图像 A.定位像，蓝色线为斜矢状位定位线； B.ALL斜矢状位图像，ALL位于前方，斜行走行(箭头)，LCL位于其后方(粗箭)，二者有共同起点(星号)，下方见腓骨头(细箭) 图2 志愿者男，27岁，3D-CISS序列CPR图像 A.虚线表示沿股骨附着点、ALL和胫骨附着点的重建路径; B.CPR图像，ALL(箭头)分为3部分：股骨部、半月板部和胫骨部，可清晰显示ALL半月板附着点(箭)、股骨附着点(白色星号)和胫骨附着点(黑色星号)

图3 ALL对照图 A.示意图； B.FS-PDW序列冠状位图像； C.大体解剖图像 (LFC：股骨外侧髁；LTP：胫骨外侧平台；LM：外侧半月板；P：腘肌腱；AV：外侧膝下动静脉；F：ALL股骨部；M：ALL半月板部；T：ALL胫骨部)

3 讨论

近年来，作为膝关节外侧区的独立韧带结构，ALL逐渐成为研究的热点。2013年以前，研究方向主要集中于解剖学、生物力学及ALL与周围结构的解剖学关系等方面。Helito等[5,8-9]采用解剖学和影像学的方法描述ALL特征，并发现ALL半月板附着点位于外侧半月板前角与体部之间。Van Dyck等[10]回顾性分析ALL损伤患者的影像学资料，认为ALL损伤与外侧半月板损伤密切相关。Macchi等[11]发现ALL股骨附着点位置存在变异，主要位于LCL附着点的近侧端后方或远侧端前方。

解剖学研究与影像学研究对于ALL显示率结果存在差异。解剖学研究[12-16]中，ALL显示率较高(83%～100%)，而影像学研究[4,5,9-11,17-19]中ALL显示率较低(51%～100%)，但Van Dyck等[10]的影像学研究中，ALL显示率达100%。Kosy等[6]研究发现PDWI序列对ALL股骨部、半月板部和胫骨部的显示率分别为59%、94%和94%，而Helito等[9]采用T2WI-FS序列，发现其显示率分别为69.6%、75.7%和39.3%，Macchi等[11]采用T1WI及T2WI-FS获得的ALL显示率为80%、66%和80%。本组FS-PDWI对ALL股骨部、半月板部和胫骨部的显示率分别为73.33%、56.67%和76.67%，与上述研究有所差异，其原因可能与图像质量、膝关节体位及阅片医师经验有关。本组FS-PDWI对ALL半月板附着点、股骨附着点和胫骨附着点显示率分别为50.00%、16.67%和66.67%，股骨附着点显示率较低，其原因可能是ALL与LCL股骨附着点为共同起点，关系密切，难以区分。

随着影像学技术的发展，关于ALL的细微解剖、高分辨率影像学表现和MR扫描技术等方向的研究逐步展开。Klontzas等[7]利用3D-CISS序列结合MPR技术评价ALL，描述了ALL与LCL的关系，但未详细阐述ALL的影像学特征。CISS是基于双激发普通稳态自由进动的序列，采用两次射频激励但相位编码方向不同，进行两组真稳态进动快速成像，将其合二为一，可消除条纹状伪影，多用于内耳水成像、显示脑神经及脊神经根等，也有研究[7]将其用于评价前交叉韧带重建术后功能康复情况。3D-CISS序列结合CPR技术可以获得满意的显示效果。

本组ALL各部分显示率中，CPR图像的显示率高于MPR图像和FS-PDWI，与Helito等[8]的研究结果相符。因ALL斜行走行的解剖学特征，常规单层图像难以完整显示ALL形态，而3D-CISS序列图像可显示ALL的纤维走行等解剖细节，且CPR技术可将不同层面结构进行拉伸、旋转，可在单一层面或两个层面内完整显示ALL。3D-CISS序列MPR斜矢状位图像对ALL 各部分的显示能力较差，但对ALL股骨附着点的显示率较高(93.33%，28/30)。分析原因：①MPR斜矢状位单层图像无法区分ALL各部分；②MPR过程中存在数据缺失。

综上所述，3D-CISS序列结合MPR和CPR技术，可更多显示ALL的解剖细节，为临床进一步认识ALL提供影像学基础。

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