MRI技术诊断膝关节前交叉韧带断裂的序列应用探讨

郭剑华 易海玲

【摘要】 目的：研究并探討磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技术在膝关节前交叉韧带断裂诊断中的临床应用价值。方法：选择2015年1月-2017年10月在本院就诊的75例疑似膝关节前交叉韧带断裂患者为研究对象，所有患者均接受超声、MRI检查，分析其超声、MRI诊断结果。以关节镜诊断结果作为金标准，计算超声、MRI对膝关节前交叉韧带断裂的诊断灵敏度、特异度、准确率、阳性预测值、阴性预测值，再采用Kappa一致性检验，分析超声、MRI诊断结果与关节镜诊断结果之间的一致性。结果：75例疑似患者中，经关节镜确诊58例膝关节前交叉韧带断裂。以关节镜诊断结果为金标准，MRI对膝关节前交叉韧带断裂的诊断灵敏度为96.55%，特异度为94.12%，准确率为96.00%，阳性预测值为98.25%，阴性预测值为88.89%；超声对膝关节前交叉韧带断裂的诊断灵敏度为81.03%，特异度为64.71%，准确率为77.33%，阳性预测值为88.68%，阴性预测值为50.00%；MRI对膝关节前交叉韧带断裂的灵敏度、特异度、准确率、阳性预测值、阴性预测值均高于超声（P<0.05）。经一致性检验，MRI诊断结果与关节镜诊断结果之间的一致性良好（Kappa=0.729），而超声诊断结果与关节镜诊断结果之间的一致性仅为中等（Kappa=0.541）。结论：在膝关节前交叉韧带断裂诊断中，采用MRI诊断可对前交叉韧带断裂予以灵敏、准确检出，其诊断价值显著；在扫描序列应用中，斜矢状位STIR序列显示前交叉韧带良好，可以提高诊断前交叉韧带断裂的准确性。

【关键词】 磁共振成像； 斜矢状位STIR序列； 膝关节； 前交叉韧带断裂

【Abstract】 Objective：To study and discuss the clinical application value of magnetic resonance imaging（MRI） technology in the diagnosis of anterior cruciate ligament rupture of knee joint.Method：75 patients suspected of anterior cruciate ligament rupture in our hospital from January 2015 to October 2017 were selected.All patients were examined by ultrasound and MRI，and the results of ultrasound and MRI were analyzed.Using arthroscopic diagnosis results as the gold standard，the diagnostic sensitivity，specificity，accuracy，positive predictive value and negative predictive value of ultrasound and MRI for the rupture of anterior cruciate ligament of knee joint were calculated.Kappa consistency test was used to analyze the consistency between ultrasonic and MRI diagnostic results and arthroscopic findings.Result：In 75 suspected patients，58 cases of anterior cruciate ligament（ACL） fracture of the knee were diagnosed by arthroscopy.Arthroscopic findings were the gold standard，the diagnostic sensitivity of MRI for the rupture of anterior cruciate ligament of knee joint was 96.55%，the specificity was 94.12%，the accuracy was 96.00%，the positive predictive value was 98.25%，and the negative predictive value was 88.89%；the sensitivity of ultrasound in the diagnosis of anterior cruciate ligament of knee joint fracture was 81.03%，the specificity was 64.71%，the accuracy rate was 77.33%，the positive predictive value was 88.68%，the negative predictive value was 50.00%.The sensitivity， specificity，accuracy，positive predictive value and negative predictive value of MRI to anterior cruciate ligament of knee joint fracture were higher than that of ultrasound（P<0.05）.The consistency between MRI diagnosis and arthroscopic diagnosis was good（Kappa=0.729），the consistency between ultrasound diagnosis and arthroscopic diagnosis was only moderate（Kappa=0.541）.Conclusion：In the diagnosis of knee joint anterior cruciate ligament rupture，the MRI diagnosis of anterior cruciate ligament rupture to be sensitive and accurate detection，its diagnostic value is significant；in the scan sequence in oblique sagittal STIR sequences showed that the anterior cruciate ligament is good，can improve the diagnostic accuracy of anterior cruciate ligament rupture.

【Key words】 Magnetic resonance imaging； Oblique sagittal STIR sequence； Knee joint； Anterior cruciate ligament rupture

First-authors address：Huidong Hospital Affiliated to Guangdong Medical College，Huidong 516300，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2018.20.016

前交叉韧带是膝关节韧带的重要组成部分，一旦前交叉韧带发生断裂，往往会导致膝关节不稳、运动障碍[1-3]，故临床上需对膝关节前交叉韧带断裂进行早期诊断，以便于及时治疗。影像学技术是临床上诊断前交叉韧带断裂的主要手段，常见有超声、MRI，本研究旨在探讨MRI在膝关节前交叉韧带断裂诊断中的临床应用价值，为此，针对75例疑似膝关节前交叉韧带断裂患者进行研究，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2015年1月-2017年10月在本院就诊的75例疑似膝关节前交叉韧带断裂患者为研究对象。纳入标准：因膝关节肿痛、膝关节活动受限、步态不稳而就诊，具有膝关节外伤史，考虑可能为膝关节前交叉韧带断裂；在检查前，均对检查知情同意，签署知情同意书，予以积极配合。排除标准：排除不配合研究、合并其他器质性疾病者。其中男47例，女28例，年龄最小23岁，最大49岁，平均（36.79±12.45）岁。本研究经伦理学委员会批准。

1.2 方法 所有患者均接受超声、MRI检查，超声检查采用美国GE彩色多普勒超声诊断仪，配备7.5 MHz线阵探头，患者采取仰卧位，屈膝90°，屈髋45°，足部保持中立位，将探头置于患者髌腱前方向外沿前交叉韧带走行方向进行扫查，注意观察韧带回声情况。

MRI检查设备为美国GE公司生产的HDe 1.5T超导型磁共振仪，配备膝关节表面线圈，嘱咐患者在检查时躺下采取仰卧位，患侧膝关节保持自然伸直，扫描序列为：横轴位Ax fs PD（TR=2 400 ms，TE=10 ms，FOV为20 cm×20 cm，NEX=3，层厚5 mm，间距1 mm）；冠状位Cor fs PD（TR=2 400 ms，TE=10 ms，FOV为20 cm×20 cm，NEX=3，层厚3 mm，间距1 mm）；矢状位：Sag T1 FSE（TR=500 ms，TE=10 ms，FOV为20 cm×20 cm，NEX=2，层厚4 mm，间距1 mm）、Sag fs T2 frFSE（TR=3 600 ms，TE=80 ms，FOV为20 cm×20 cm，NEX=4，层厚4 mm，间距1 mm）；斜矢状位STIR（TR=4 600 ms，TE=42 ms，FOV为20 cm×20 cm，NEX=3，层厚2.5 mm，间距0.5 mm）。斜矢状位的定位方法为：先常规扫描横断位和冠状位，然后按显示出的前交叉韧带长轴进行斜矢状位的精准定位（图1为左膝，图2为右膝）。

获取图像后，由2名诊断经验丰富的医师单独阅片，做出诊断，如诊断结果不一致，可進行商讨，得出一致结果即可。

1.3 观察指标 以关节镜诊断结果作为金标准，计算和比较超声、MRI对膝关节前交叉韧带断裂的诊断灵敏度、特异度、准确率、阳性预测值、阴性预测值，再采用Kappa一致性检验，分析超声、MRI诊断结果与关节镜诊断结果之间的一致性。

1.4 统计学处理 采用SPSS 21.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验；计数资料以率（%）表示，比较采用字2检验，P<0.05为差异有统计学意义。一致性分析采取Kappa一致性检验，Kappa<0.4即一致性较差，0.4≤Kappa≤0.7即一致性中等，Kappa>0.7即一致性良好。

2 结果

2.1 超声、MRI对膝关节前交叉韧带断裂的诊断结果 75例疑似患者中，经关节镜确诊58例膝关节前交叉韧带断裂，其余17例非膝关节前交叉韧带断裂。超声共检出53例阳性、22例阴性，以关节镜诊断结果为对照，53例阳性病例中有47例真阳性、6例假阳性，22例阴性病例中有11例真阴性、11例假阴性；MRI共检出57例阳性、18例阴性，以关节镜诊断结果为对照，57例MRI阳性病例中有56例真阳性、1例假阳性，18例MRI阴性病例中有16例真阴性、2例假阴性。见表1。

2.2 超声、MRI对膝关节前交叉韧带断裂的诊断灵敏度、特异度、准确率比较 以关节镜诊断结果为金标准，根据表1中超声、MRI诊断数据计算得出，MRI对膝关节前交叉韧带断裂的诊断灵敏度为96.55%，特异度为94.12%，准确率为96.00%，阳性预测值为98.25%，阴性预测值为88.89%；超声对膝关节前交叉韧带断裂的诊断灵敏度为81.03%，特异度为64.71%，准确率为77.33%，阳性预测值为88.68%，阴性预测值为50.00%，MRI对膝关节前交叉韧带断裂的灵敏度、特异度、准确率、阳性预测值、阴性预测值均高于超声（P<0.05），见表2。

2.3 诊断结果一致性 经一致性检验，MRI对膝关节前交叉韧带断裂的诊断结果与关节镜诊断结果之间的一致性良好（Kappa=0.729），而超声诊断结果与关节镜诊断结果之间的一致性仅为中等（Kappa=0.541）。

2.4 典型病例图像 患者，女，年龄45岁，因外伤后膝部不适1月而就诊，怀疑为膝关节前交叉韧带断裂，见图3。患者，男，年龄37岁，因外伤后膝部疼痛1周而就诊，怀疑为膝关节前交叉韧带断裂，见图4。

3 讨论

膝关节是人体关节中组织最大、解剖结构最复杂的关节，也是最容易受损的关节之一，而前交叉韧带是膝关节中重要的结构组成，是维持膝关节稳定、支撑膝关节活动的重要韧带，但在运动剧烈或其他活动时，由于膝关节受到外翻扭转应力，容易导致膝关节前交叉韧带断裂[4-6]。膝关节前交叉韧带发生断裂后，患者的膝关节稳定性减弱，膝关节活动功能受限，如患者未及时治疗，容易引起膝关节软骨退变，伴发膝关节炎，对患者的身心健康均较为不利[7-11]，因此，临床上需对膝关节前交叉韧带断裂进行及时治疗，而在治疗前，需明确膝关节前交叉韧带损伤情况，以制定科学的治疗方案。

关节镜是临床上诊断膝关节前交叉韧带断裂的主要方法，但在关节镜检查时，需将关节镜插入至患者关节内，会对患者的机体造成一定的创伤，故临床上还应积极寻找无创诊断方法，以作为关节镜检查前的初步诊断手段[12-15]。

影像学技术是膝关节前交叉韧带断裂的常用诊断手段，其中，超声是膝关节前交叉韧带断裂的常用检查手段，可对膝关节内解剖结构、前交叉韧带断裂部位及范围予以显示，操作简便，可重复，但其图像分辨率存在一定的局限性，诊断结果易受到个人主观经验的影响。MRI是一种常见的影像学检查方法，其软组织分辨率在现阶段存在的多种影像学检查方法中最高，可通过对膝关节韧带进行多序列扫描成像，获取膝关节韧带多个平面的图像，对膝关节韧带是否存在损伤予以反映[16-19]。由于MRI对软组织具有较高的分辨率，在扫描时可清晰显示膝关节韧带情况及细微结构改变，有利于排除脂肪对影像图的干扰，且MRI检查具有无创性，检查操作相对方便[20-23]。此外，由于正常韧带中氢原子处于多肽形成的致密网上，无法参与到MRI成像中，其韧带显示为低信号，而在韧带损伤后，多肽致密网遭到破坏，氢原子往往会在MRI图像中显示为高信号，经斜矢状位STIR序列扫描，可对前交叉韧带与周围组织的关系予以清晰勾勒，其组织对比度相对较高，可弥补普通矢状位扫描时无法连续显示前交叉韧带走向这一局限性，可在同一层面中显示受损前交叉韧带，还可区分前交叉韧带与周围组织信号，灵敏反映韧带完整情况和水肿情况[24-26]。

本研究发现，MRI对膝关节前交叉韧带断裂的诊断灵敏度、特异度、准确率、阳性预测值、阴性预测值均高于超声（P<0.05），进一步经一致性检验后发现，MRI诊断结果与关节镜诊断结果之间的一致性良好（Kappa=0.729），这说明MRI对膝关节前交叉韧带断裂诊断的灵敏度、特异度以及准确率与关节镜诊断接近，加上MRI检查具有无创性，故在临床诊断膝关节前交叉韧带时，可先采用MRI检查进行初步诊断，如MRI无法明确伤情，再实施关节镜检查，有利于减少患者接受关节镜检查的概率，不仅可节省检查时间，还可使患者更加乐意配合。

综上所述，在膝关节前交叉韧带断裂诊断中，采用MRI诊断可对前交叉韧带断裂予以灵敏、准确检出，其诊断价值显著，尤其是在斜矢状位STIR序列中，可对前交叉韧带状况予以良好，有利于提高诊断前交叉韧带断裂的准确性。

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（收稿日期：2018-01-26） （本文编辑：张爽）