胫骨结节-后十字韧带距离定位髌股关节不稳患者胫骨结节位置的研究

郭瑞 刘烁 郭华 吴广巍 郭栋 李坤*

(1.新疆维吾尔自治区人民医院骨科中心关节与运动医学病区，乌鲁木齐 830000；2.新疆维吾尔自治区人民医院放射影像中心，乌鲁木齐 830000)

髌股关节不稳（patellofemoral instability,PI）指髌骨不能在股骨滑车沟内正常滑动，使髌骨一次或多次发生半脱位、脱位、髌骨滑动轨迹异常，而产生的一系列症状的疾病[1]，是骨科运动医学常见的疾病[2]。常导致髌股关节软骨面磨损，甚至出现退行性变，进而出现膝前痛、膝关节不适、髌股关节摩擦音、交锁感、髌骨错动感及上下楼或蹲起困难等症状[3]。PI保守治疗失败后，常需要手术治疗。手术治疗的思路通常包括近端软组织修复，如内侧髌股韧带（medial patellofemoral ligament,MPFL）的修复，另一思路为胫骨结节的矫正，通常行远端骨性矫正，内移距离常需参考TT-TG距离[4]。最近Seitlinger等[5]描述通过MRI测量胫骨结节-后十字韧带（tibial tubercle-posterior cruciate ligament,TT-PCL）距离的方法，将TT-PCL距离定义为髌韧带插入的中点与PCL的内侧边界之间的距离，测量距离平行于胫骨后髁线。该研究将TT-PCL距离作为一个新的参考指标，来评价胫骨结节相对的外移程度，为临床上胫骨结节内移提供参考依据。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选取2016年12月至2017年12月于我院住院的髌股关节不稳患者20例为观察组，其中男4例，女16例，年龄11～44岁，平均（24.1±10.5）岁，左膝11例，右膝9例，复发性髌骨脱位10例，习惯性髌骨脱位10例。纳入标准：确诊为髌股关节不稳患者。排除标准：①存在MRI、CT检查禁忌证患者，包括身体内装有心脏起搏器及神经刺激器的患者，体内有动脉瘤夹的患者，眼球内金属异物患者，高烧患者，昏迷、神志不清、精神异常、严重外伤、幽闭恐惧症患者；②多发韧带损伤，骨关节炎，髌骨骨折或二分髌骨患者；③既往行膝关节骨性手术，膝关节畸形，髌骨不协调（髌骨倾斜＞20°），髌股关节软骨损伤3和4级（ICRS评分）患者；④不宜接触X射线者，如孕妇、血液系统疾病患者。

选取2016年12月至2017年12月于我院因膝关节慢性疼痛住院的患者20例为对照组，其中男9例，女11例，年龄19～74岁，平均（36.2±13.8）岁，左膝12例，右膝8例。纳入标准：存在任何膝关节慢性疼痛，但无髌骨脱位或髌骨半脱位病史的住院患者。排除所有存在MRI、CT检查禁忌证患者。

1.2 C T技术

所有研究对象均佩戴X射线铅帽、铅围裙、铅衣，覆盖膝关节5 cm以上。受试者仰卧CT检查床上，双膝处于伸展位置，双下肢保持中立位。采用320排螺旋CT，先进行常规扫描定位，然后进行平扫，扫描范围以髌骨为中心点，自髌骨上缘以上2～3 cm至胫骨结节下缘以下2～3 cm，层厚1.0 mm，间隔0.7 mm。

1.2 M R I技术

所有研究对象均在配有专用膝关节线圈（HDTR膝关节）的Signa HDxt 1.5-T系统设备（GE Medical Systems）上获得MRI。患者仰卧位，足先进，线圈中心对阵髌骨下缘水平，膝关节处于专用膝关节线圈所允许的最大伸展位置。分析矢状T2（FRFSE-XL），冠状T2（FRFSE-XL）和轴向 T2（FRFSE-XL）序列。矢状T2加权图像：重复时间3400 ms，回波时间45 ms，矩阵320×256，激励次数2，视野17.0 cm，接受带宽31.25 kHz，回波链长度12，层厚3.5 mm，空间分辨率0.5 mm。冠状T2加权图像：重复时间3667 ms，回波时间45 ms，矩阵288×224，激励次数2，视野17.0 cm，接受带宽31.25 kHz，回波链长度12，层厚3.0 mm，空间分辨率0.6 mm。轴向T2加权图像：重复时间4917 ms，回波时间45 ms，矩阵288×224，激励次数2，视野16.0 cm，接受带宽31.25 kHz，回波链长度12，层厚3.0 mm，空间分辨率0.3 mm。

1.4 测量

1.4.1 TT-TG距离的测量：CT测量TT-TG距离，将CT测得的图像数据传入图像融合技术软件（GE公司Image Combination V6.4.52e图像融合技术软件）中，在膝关节的轴位图像上选择两个特殊的扫描平面。第一个扫描平面被称为“参考平面”，在股骨滑车的近端，第一扫描平面穿过股骨滑车的关节软骨。定位的方法是在股骨外侧关节面上的软骨下骨，在这个扫描平面上可以看到轻度硬化，或者股骨髁间窝顶呈现“罗马拱门”的形态。第二个扫描平面为胫骨结节近端平面，为骨性标志。将上述两个扫描平面通过图像处理软件叠加得到新的图像，在新的图像上以股骨后髁的切线作为基准线标记，然后分别过股骨滑车最低点和胫骨结节中心点作股骨后髁切线的垂线，两条垂线的距离即为TT-TG距离（图1），单位为毫米。工作站采用精度0.01 mm标尺进行测量。

图1 TT-TG示意图

1.4.2 TT-PCL距离的测量：MRI测量TT-PCL距离，将MRI测得的图像数据传入图像融合技术软件（GE公司Image Combination V6.4.52e图像融合技术软件）中，于膝关节轴位图像上选取3个特殊的扫描平面。第一个扫描平面称为“参考平面”，选取轴位图像上胫骨平台关节面以下、腓骨头上方的层面，作出胫骨后髁切线；第二个扫描平面的选取是在轴位图像上后交叉韧带与胫骨内侧髁接合处，为可清楚地识别后交叉韧带的最深层面，在后交叉韧带内侧缘作标记点；第三个扫描平面为髌韧带完全显露的平面，标记髌韧带的中心点。将上述3个扫描平面通过软件进行叠加得到一张新的图像，在此新图像上以胫骨后髁切线作为参考线，然后分别过后交叉韧带的内侧缘和髌韧带的中点作上述参考线的垂线，两条垂线的距离即为TT-PCL距离（图2），单位为毫米。工作站采用精度0.01 mm标尺进行测量。

1.5 质量控制

图像分析在没有确定患者诊断的情况下进行。所有的膝关节测量均由两位固定检查员完成，要求一位检查员为具有至少5年经验的骨科膝关节外科医生，另一位为具有至少5年经验的肌肉骨骼放射科医师。所有测量同时进行，对每位患者使用相同的标志。以此减少测量之间界标选择引起的偏差和混杂因素。

1.6 统计学方法

采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，计量资料以均数标准差表示，组间比较采用独立样本t检验，以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

两组TT-TG距离比较，差异有统计学意义（P＜0.001）。两组TT-PCL距离比较，差异亦有统计学意义（P＜0.001，表1）。

图2 TT-PCL示意图

3 讨论

有研究[5,6]发现PI好发于运动较多的青少年，以女性多见，特别是10～17岁女性发生PI的风险较高。另有研究[6,7]显示性别不是PI的危险因素，年龄（15～19岁）、非洲裔美国人和白种人被认为是PI的危险因素。有研究[7,8]报道，在需要骨科治疗的膝关节损伤中，PI占2%～3%，在人群中发病率为29/100000。

PI的发生与髌骨形态发育异常有密切相关性，形态发育异常包括高位髌骨（C-D指数＞1.2）、股骨滑车发育不良、股四头肌发育不良(髌骨倾斜角度＞20°)及胫骨结节过度外偏[9]。25%～50%的PI患者存在高位髌骨[9,10]。股骨滑车发育不良在PI患者中的比例为85%，此外，胫骨结节过度外偏可在膝关节屈曲时对髌骨产生向外的侧向拉力[9]。因PI缺乏特征性体征表现，诊断时需综合分析病史、体格检查及影像学检查，所以影像学的检查对髌骨不稳的诊断起着关键性的作用。PI的诊断及治疗中反应髌骨外向剪切力的研究早期是通过测量Q角大小来表示，后来研究[11]发现Q角受膝关节屈曲角度、足外旋角度、股四头肌紧张度等因素的影响致测量误差较大。Cooney[12]认为，本质上，Q角是髌骨、骨盆和胫骨之间关系的量度，对于髌股关节，Q角没有提供直接的信息。

Goutallier[13]提出解剖学上胫骨结节位于股骨滑车的外侧，所以TT-TG可以反映施加于髌股关节的外翻矢量，TT-TG距离逐渐被应用于临床中，TT-TG距离在解剖学上被认为是PI的一个独立因素，是PI诊断中测量方法的金标准之一[12]。目前国内外学者认为TT-TG距离作为指导临床上行胫骨结节内移术的标准。但TT-TG距离可能受到种族遗传的影响。同时，TT-TG距离是胫骨结节外偏（或相对外偏）和膝关节旋转的合并度量值，用来量化胫骨结节的位置，存在误差。有研究[5]发现，被定义为TT-TG距离增大（≥20 mm）的病理性膝关节中有43%（17/40）的患者胫骨结节的位置是正常的。TT-TG距离的测量值还受到膝关节屈曲程度变化的影响，并且此项影响因素不易控制和消除，对TT-TG距离值产生误差。同时，TT-TG距离存在对异常解剖结构识别的缺陷。股骨滑车发育不良会影响TT-TG距离的测量，TT-TG距离还受到股骨滑车自身的旋转（如股骨前倾角的增加）的影响，无法区分髌股关节异常时TT-TG距离增大的原因是胫骨结节外偏亦或是股骨滑车自身的旋转[14,15]。Monk等[16]经研究得出结论，TT-TG距离在14.5 mm以上便存在PI的风险。研究[17]表明TT-TG距离增大＞20 mm时，是临床上行胫骨结节内移术的标准。

表1 两组测量数值比较（， n=20， m m）

表1 两组测量数值比较（， n=20， m m）

项目TT-TG距离TT-PCL距离对照组13.025±4.084 17.965±3.727观察组18.405±2.786 21.995±4.568 t值4.866 3.057 P值＜0.001 0.004

Seitlinger等[5]研究发现对照组平均成人TT-PCL距离为（19.8±3.3）mm，不稳定组为（26.0±1.8）mm，得出24 mm为成人PI的阈值。随着后续进一步的研究[18]，国外学者认为TT-PCL距离正常范围为7～17 mm，超过20 mm被认为是病理性。对于儿童的研究，国外一项对566例髌骨不稳定患儿的研究[19]中，观察到正常儿童平均TT-PCL距离为19.9 mm，PI患儿平均TT-PCL距离为21 mm，并观察到随着研究对象年龄的增加，TT-PCL距离显著增加。Seitlinger等[5]认为临床上选择的用于鉴别PI患者的TT-PCL距离是优秀的参数，TT-PCL距离是确定胫骨结节横向移位的替代方法，其不受膝关节旋转或滑车形状的影响。Anley等[20]对141例临床存在显著髌股关节疼痛或关节不稳定的患者进行研究，发现31%（44/141）的TTTG异常患者中，只有25%（11/44）是真实存在TT侧偏的（TT-PCL＞24 mm），Anley等分析测量值异常的原因，可能是存在真实的TT侧偏（通过TT-PCL异常证实）；或是由于膝关节旋转增加，导致了TT-TG值的增加，而其TT-PCL是正常的；亦或者上述两者同时存在，Anley等认为TT-PCL是TT的真实侧偏值，而TT-TG是真实侧偏与膝关节旋转的混合测量值。本研究中验证TT-TG距离和TT-PCL距离对诊断PI都具有重要意义。但TT-TG仍存在一些缺陷。本研究观察组中有1例患者TT-TG值为11.2 mm，属于正常范围，测量TT-PCL距离为21.4 mm，＞20 mm的阈值；观察组剩余19例患者TT-TG距离均＞14.5 mm，但其中有13例患者TT-PCL值＞20 mm，有6例患者TT-PCL值＞24 mm，真实侧偏率为31%（6/19），高于Anley等得到的25%的真实侧偏率。本研究在进行TT-PCL距离测量的过程中，以PCL作为参考点，易定位，而TT-TG距离滑车沟参考点的定位需要高年资影像科医师指导。Brady认为[21]TT-PCL因其测量的简单性，值得推广，但TT-PCL的研究时间仍然较短，目前文献仍然支持TT-TG作为评估PI的最佳参数，其认为虽然TT-PCL测量胫骨结节的侧偏比TT-TG简单，但前者需要在MRI上取3个轴位图像的组合，而后者只需要两个轴位图像，对于经验丰富的影像医师，TT-TG测量更加快捷。Heidenreich等[22]认为，TT-PCL测量不受股骨影响，它能代表TT侧偏化的准确测量值，其可能有助于评估胫骨结节截骨术中的内移需求。通过MRI测量TT-PCL距离的方法，作为一个新的参考指标，可用来评价胫骨结节相对的外移程度，为临床上胫骨结节内移提供参考依据。

本研究也存在不足之处：样本量较小，故结果可参考性有限，还需要继续进行大样本多中心的研究来证实TT-PCL距离对PI诊断的指导作用，本研究没有对膝关节旋转角度进行测量，没有分析膝关节旋转角度对TT-TG距离的影响，而TT-PCL因其定义、参考点选择的优势，不受膝关节转动或滑车形状的影响。

综上所述，病理性TT-TG距离的异常是鉴别髌股关节不稳的一个很好的参数，虽然其有诸多缺点，并且测量准确性受到质疑，但目前TT-TG距离值对诊断PI有重要意义。TT-TG异常的患者，是否行远端骨重建手术，仍需进一步分析，随着TT-PCL距离被提出，TT-PCL对TT-TG距离异常的患者，有指导其是否需要行远端骨重建手术的作用，同时TT-PCL距离是确定胫骨结节横向位移的替代方法，相信随着更深层次的研究，TT-PCL对诊断PI会有更为重要的意义，尤其是其对骨性手术的指导作用。