30°屈曲位膝关节MRI评价前交叉韧带断裂的价值

金 笑，王亚魁，郎 宁，袁慧书

(北京大学第三医院放射科，北京 100191)

前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)是维持膝关节稳定性的重要结构。MRI具有无创、高分辨率、多方位多参数成像等优势，已成为检查ACL及其他合并结构损伤的首选影像学方法。目前膝关节MR扫描使用的线圈大致分为两类，一类为柔性表面线圈，以0°伸直位进行扫描；另一类为膝关节专用线圈，由于线圈本身为硬材质，膝关节放入线圈时腘窝被垫高，因此患者以膝关节微屈位(约17°)接受扫描[1]。既往研究[2-4]表明，多种角度屈曲位显示正常及断裂的ACL全长、断裂点及残端(特别是股骨附着段)均优于伸直位微屈。本研究在常规微屈位扫描基础上增加了30°屈曲位扫描，并对比两者描述和诊断ACL断裂的优劣，由此探讨30°屈曲位MRI显示ACL及评价其断裂的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2018年1—6月我院临床疑诊膝关节运动损伤而拟行膝关节镜检查的64例患者，男41例，女23例，年龄(30.9±11.7)岁，均接受膝关节微屈位和30°屈曲位MR检查及其后1周内的关节镜检查；排除合并类风湿性关节炎、化脓性关节炎、肿瘤、关节纤维化患者和既往有膝关节手术病史者，以及MRI禁忌证、妊娠期或幽闭恐惧症患者。本研究经我院伦理委员会审核通过，患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用联影uMR770动态多极3.0T MR成像仪，膝关节专用线圈，扫描拟行关节镜检查的患侧膝关节，包括左膝34例、右膝30例。嘱患者仰卧，首先将膝关节自然置于线圈内行常规微屈位扫描，随后行膝关节30°屈曲位扫描。30°屈曲位摆位方法：在线圈下放置非金属支撑物，使线圈抬高、膝关节屈曲角度增大，并使用木制角度测量装置，体外测量股骨与胫骨所成角度，使其达150°，即膝关节屈曲30°，并于MR定位图像上进行验证。2种体位扫描范围均自髌上囊至胫骨粗隆，扫描序列及参数相同，均采集矢状位T1WI，TR 405 ms，TE 12 ms；矢状位脂肪抑制质子密度加权像(fat-suppressed proton density weighted image，FS PDWI)，TR 2 661 ms，TE 37 ms；冠状位FS PDWI，TR 2 418 ms，TE 35 ms；轴位FS PDWI，TR 2 919 ms，TE 35 ms。FOV均为160 mm×160 mm，层厚3.5 mm，层间隔0.5 mm，矩阵320×256～320×272。

1.3 图像分析 采用GE Centricity RIS CE3.0 PACS系统，由2名有3年工作经验的放射科医师分别评价ACL，在不知晓关节镜结果的情况下观察微屈位和30°屈曲位MRI，诊断ACL有无断裂(部分/完全)。2名医师分别独立对2种体位下ACL全长显示状况、断裂点及残端显示状况、前内侧束(anteromedial bundle,AMB)和后外侧束(posterolateral bundle,PLB)构成的双束结构显示状况进行评分，其对微屈位与30°屈曲位MRI的阅片时间间隔不少于3周，且分别采用随机病例顺序。膝关节镜检查结果由北京大学第三医院运动医学中心提供，并以此为金标准。

MRI评价ACL的标准：①正常ACL，韧带纤维连续，张力良好，内部可见“梳状”高信号；②部分断裂，韧带连续性部分中断，韧带肿胀，信号增高；③完全断裂，韧带连续性完全中断，信号增高，韧带纤维走行异常。

ACL全长显示状况评价标准：3分，ACL在多个层面连续显示或在1个层面内显示全长，无明显伪影；2分，ACL全长不能完整显示但能显示断面，或有伪影但不影响观察；1分，ACL全长不能辨认或伪影影响观察(图1)。

ACL断裂点及残端显示状况评价标准：3分，ACL断裂点及残端均清晰显示；2分，ACL断裂点或残端中有1个能清晰显示，另1个不能清晰显示；1分，ACL断裂点及残端均不能清晰显示(图2)。

ACL双束结构显示状况评价标准：3分，双束结构在多个层面连续显示或在1个层面内清晰显示；2分，双束结构在部分层面可见，但不清晰；1分，双束结构不可见(图3)。

1.4 统计学分析 采用SPSS 20.0统计分析软件。计量资料以±s表示。采用配对资料Wilcoxon秩和检验比较微屈位与30°屈曲位的ACL全长、双束结构、断裂点及残端显示评分。以关节镜检查结果为金标准，计算2种膝关节体位图像诊断ACL断裂的敏感度、特异度和准确率。采用Kappa检验评价诊断的一致性，Kappa>0.75为诊断一致性好，0.40

2 结果

2.1 30°屈曲位和微屈位MRI诊断ACL断裂的价值 64例中，关节镜检查结果显示25例ACL完好，39例ACL完全断裂，无部分断裂者。2种体位MRI诊断ACL断裂的一致性好(Kappa=0.967)；2名医师于30°屈曲位及微屈位诊断ACL断裂的一致性好(Kappa=0.934、0.935)。对于诊断结果不一致的患者，2名医师再次共同阅片并经协商后达成一致意见，以之作为最终数据。微屈位MRI诊断为ACL完好26例，ACL完全断裂38例；30°屈曲位MRI诊断为ACL完好25例，ACL完全断裂39例。微屈位MRI诊断ACL断裂的敏感度为97.44%(38/39)，特异度为100%(25/25)，准确率为98.44%(63/64)；30°屈曲位MRI诊断ACL断裂的敏感度、特异度及准确率均为100%。

图1 ACL全长显示状况的评价标准，矢状位FS PDWI A.3分，在1个层面内显示ACL全长，且无明显伪影；B、C.2分，ACL全长可在2个连续层面显示，有伪影但不影响观察；D～F.1分，断裂的ACL全长在3个连续层面均不能辨认

图2 ACL断裂点及残端显示状况的评价标准，矢状位FS PDWI A.3分，ACL断裂点(箭)及残端(*)均可清晰显示；B.2分，ACL股骨段残端(*)尚可见，断裂点不能清晰显示；C.1分，ACL断裂点及残端均不能清晰显示

2.2 30°屈曲位与微屈位MRI ACL评分的比较 2名医师于30°屈曲位和微屈位MRI所得的ACL评分结果见表1，2名医师间评分一致性好(Kappa均>0.75)。30°屈曲位MRI对ACL全长显示状况、断裂ACL的断裂点及残端状况的显示均优于微屈位(Z=-6.375、-3.664，P均<0.001)，2种体位MRI显示双束结构的差异无统计学意义(Z=-1.219，P=0.223)。

3 讨论

3.1 ACL的解剖与膝关节伸屈活动的关系 ACL位于股骨髁间窝内，起于股骨外侧髁内侧面，向前、下、内侧走行，止于胫骨髁间棘前部。ACL解剖走行独特，约5%～10%正常ACL常规伸直位或微屈位MR成像效果不佳，不能完整显示[5]；而部分容积效应也可造成假阳性[6]。伸直位时股骨附着部显示较宽、平，随着屈曲角度增大，ACL纤维束扭曲，股骨段在矢状位变窄，从而可清晰显示为圆柱形的束状结构[2,7]。正常ACL在伸直位时拉紧，股骨附着区显示不佳，而随着屈曲角度增大，股骨段与髁间顶区分离，髁间窝容积变大；而屈曲位可减少部分容积伪影[4]。因此，ACL在屈曲位MRI上显示效果更佳。

3.2 屈曲位对ACL评价的影响及角度选择 既往研究[1,8-9]报道，在膝关节MR扫描中可采取17°、30°、45°、55°等角度的屈曲位，其显示正常及断裂的ACL全长、断裂点及残端(特别是股骨附着段)均优于伸直位。目前对于不同屈曲角度MRI显示和诊断ACL损伤的比较研究较少。Muhle等[2]比较40例患者屈曲30°和55°膝关节MRI，发现27%胫骨段在55°时比30°时显示更清晰，但差异无统计学意义(P=0.05)，二者显示断裂ACL及诊断继发半月板损伤的效能亦无明显差异。Lee等[5]采用在表面线圈下垫海绵垫的方式对13名志愿者进行15°、30°及45°屈曲位MR扫描，发现屈曲30° MRI显示ACL各段最佳。由于超过30°屈曲位扫描在显示其他膝关节结构如髌股关节稳定性时可能具有局限性[10-12]，本研究选择屈曲30°体位进行MR扫描，患者均无不适感；但对于身材高大、体型肥胖者，以及因损伤、疼痛等不能维持膝关节屈曲状态的患者，增大屈曲角度可能导致其不适而不能完成检查。针对采用30°屈曲位进行MR扫描，尚需进一步规范其适应证和禁忌证等。

表1 2名医师采用30°屈曲位和微屈位MRI 对ACL的评分(例)

图3 ACL双束结构显示状况的评价标准，冠状位FS PDWI A.3分，AMB(箭)、PLB(箭头)可在1个层面内清晰显示；B.2分，断裂ACL的PLB(箭头)可见，但不清晰；C.1分，断裂的ACL双束结构不可见

3.3 30°屈曲位与微屈位评价ACL全长、断裂及双束结构 目前国内外在MR扫描时常规使用膝关节专用线圈，患者以膝关节微屈位(约17°)接受扫描。本研究选取30°屈曲位，与常规微屈位进行对比，比较二者对完好及断裂ACL的显示状况，结果表明2种体位所得图像诊断ACL断裂的一致性好，且敏感度、特异度及准确率均较高，屈曲30°时ACL全长和断裂的ACL断裂点与残端的显示优于微屈位，提示30°屈曲位显示ACL具有优势，其原因可能是膝关节微屈时ACL股骨附着区与髁间顶区分离的仍然未达足够距离，导致ACL前缘模糊，而股骨附着段正是ACL断裂的好发部位，屈曲30°体位扫描可更清晰地显示断裂处，有利于诊断。

ACL由两大纤维束，即AMB及PLB组成。膝关节处于伸直位时，AMB松弛、PLB拉紧；随着膝关节屈曲，AMB拉紧、PLB松弛，两纤维束扭曲、渐呈螺旋状[13]。本研究结果发现，采用30°屈曲位扫描时，显示ACL双束结构与微屈位无明显差别，推测可能由于角度变化不大，双束螺旋程度不高。

本研究的局限性：我院对于临床拟诊ACL部分断裂患者均采取保守治疗，而不进行关节镜检查和手术，入组接受关节镜检查的患者均为ACL完全断裂而无部分断裂者；然而既往有研究[4]提示屈曲位扫描对诊断ACL部分断裂更为敏感，有待后续进一步观察。

总之，30°屈曲位与微屈位MRI诊断ACL断裂的敏感度、特异度及准确率均较高，且二者诊断一致性好；同时，30°屈曲位扫描对显示正常及断裂ACL全长、断裂点及残端均优于微屈位，因此推荐在膝关节MR扫描时采用屈曲30°体位，可为临床评价ACL提供更完善的影像学证据。