MRI在膝关节软骨下骨不全骨折诊断中的价值

覃滢，肖运平，黄民顺，邓奎品，裴锐昌

(柳州市人民医院放射科，广西 柳州 545006)

膝关节软骨下骨不全骨折(subchondral insufficiency fracture of the knee，SIFK)既往被称为膝关节自发性骨坏死或特发性骨坏死，1968年第一次作为一种独立疾病被Ahlbäck等报道。该病多见于55岁以上骨质疏松人群，男女比例为1︰3，最常发生于股骨内髁，也可见于股骨外髁、胫骨平台以及髌骨。患者无酗酒、使用激素及血液病等已知的骨坏死诱因，主要症状为突发膝关节疼痛，多局限于膝关节内侧，负重时疼痛加重，休息可缓解，常有夜间静息痛；主要体征为患膝受累处压痛、肿胀、积液、不同程度的活动受限，一般无关节不稳[1]。

SIFK是一种进展性疾病，病变早期保守治疗可以缓解患者症状，但如不加以临床控制和干预，病情可随着时间推移逐渐加重。目前，由于SIFK发病率相对较低(65岁以上人群发病率仅9.4%)，加之大样本、系统性研究报道有限，临床误诊、漏诊常有发生。选取我院2015年1月至2019年8月经影像及常规临床检查双重诊断为SIFK的57例患者(58膝)为研究对象，探讨MRI对其的诊断价值，以指导临床诊断和及时治疗，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究共57例(58处)，其中女35例，年龄48～83岁，平均(65.9±8.4)岁；男22例，年龄36～84岁，平均(63.8±9.5)岁。身体质量指数(body mass index，BMI)为18.2～29.5 kg/m2，平均(24.3±2.8)kg/m2，其中55.2%为超重或肥胖患者(BMI>24 kg/m2)。所有患者既往均无明确膝外伤史、大量激素应用史及酗酒史等明确的继发性骨坏死病因，且临床多表现为无明确原因、突发性的膝关节疼痛，活动受限。

1.2 方法 本研究患者均使用Philips Achieva 3.0T MRI仪器，应用膝关节专用线圈检查。扫描序列如下：矢状位TSET1WI(TR/TE=500/20 ms)、T2WI-SPAIR(TR/TE=2 500/60 ms)、PD-VISTA(TR/TE=1 300/30 ms)，冠状位PD-SPAIR(TR/TE=2 000/30 ms)，轴位TSE T2WI(TR/TE-2 500/100 ms)，层厚5.0 mm，层间距1.0～5.0 mm(其中矢状位PD-VISTA序列为3D薄层)，矩阵为512×512，FOV为220 mm。其中48例加行膝关节X线检查，采用Siemens Multi DR机，63 kV，4.48 mAs，焦片距115 cm。

1.3 观察指标 1名主任医生和2名高年资主治医师盲法独立阅片，意见不一致时讨论达成共识。观察病变发生部位和患处半月板、软骨、副韧带损伤等情况，判断SIFK的影像分级。

1.3.1 病灶分布 采用Ramnath[2]推荐的方法将股骨髁或胫骨平台在冠状面由内到外、矢状位由前到后平均分为三等份，分别拟定为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区，其中Ⅰ区为非负重区，Ⅱ、Ⅲ区为负重区。观察记录病变发生的部位及区域。

1.3.2 SIFK分级 SIFK的MRI分级参考Ficat分期标准。Ⅰ期：病变区骨髓水肿，关节软骨组织完整；Ⅱ期：病变表现为关节软骨下线状低信号微骨折，不伴软骨下骨囊性病变或骨坏死征象；Ⅲ期：伴有囊性病变的软骨下骨折；Ⅳ期：软骨下骨囊性病变，伴关节软骨表面缺损或塌陷、关节间隙狭窄、关节炎[8]。

1.3.3 病区半月板情况 半月板损伤情况参照Mink[3]标准分为3级。Ⅰ级：半月板内有灶性的点状或小结节状高信号影，但未达到半月板的关节缘；Ⅱ级：半月板内出现水平或斜行的线样或条状高信号影，但未达到半月板关节面；Ⅲ级：半月板内线条样或复杂形态高信号影延伸至半月板的关节面，可伴有半月板形态的改变。半月板根部损伤依据：其正常解剖形态消失，出现“鬼影征”、“裂隙征”、“截断征”等异常根部高信号。内、外侧半月板突出即在MRI冠状位图像上内、外侧半月板外缘分别超出胫骨平台软骨边缘的距离≥3 mm、≥1 mm[4-5]。

1.3.4 病区软骨情况 软骨损伤MRI分级参照Recht[6]分级标准。0级：正常软骨；Ⅰ级：软骨分层结构消失，软骨内出现局灶性低信号，软骨表面光滑；Ⅱ级：软骨表面轮廓轻至中度不规则，软骨缺损深度未及全层厚度的50%；Ⅲ级：软骨表面轮廓重度不规则，软骨缺损深度深达全层厚度的50%以上，但未见完全剥脱；Ⅳ级：软骨全层缺损、剥脱，软骨下骨质暴露伴或不伴软骨下骨质信号改变。

1.3.5 侧副韧带 膝关节侧副韧带损伤MRI分级标准[7]，Ⅰ级：侧副韧带形态无改变，与相邻脂肪组织分界清楚，冠状面图像呈带状低信号影像，仅在浅层韧带走行区域出现稍高信号；Ⅱ级：侧副韧带完整性和连续性较好，但在T1WI上和PDWI上呈现不规则的高信号影像，与相邻脂肪组织之间分界模糊，韧带纤维发生移位，与骨皮质之间不平行；Ⅲ级：侧副韧带发生中断或缩短，在T1WI上和PDWI上出现弥漫性高信号。

1.4 统计分析 所有数据采用SPSS 19.0软件进行统计学分析，其中计量资料对比采用t检验，计数资料对比采用χ2检验，相关性分析采用Pearson相关系数或Spearman秩相关系数。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 病灶分布、分级情况及检出率 MRI示57例患者共有病灶58处，其中1例女性患者为双膝发病，其余均为单膝。病灶见于右膝31处，左膝27处；发生在股骨内髁、外髁、胫骨平台者分别为56处、2处、0处。51处病灶累及Ⅱ区，3处累及Ⅰ～Ⅱ区，4处累及Ⅱ～Ⅲ区。所见SIFK病灶均累及股骨负重区。Ficat分期Ⅰ期20处，Ⅱ期19处，Ⅲ期17处，Ⅳ期2处。MRI、X线片病灶显示率分别为100%、53.3%。

2.2 病区半月板情况 2处股骨外髁型SIFK均存在外侧半月板突出，但不伴患侧半月板撕裂及根部损伤；余下56处股骨内髁型SIFK患者中38处存在半月板(体部与/或后角)撕裂，43处存在半月板后根损伤，48处存在内侧半月板突出。综上，65.5%(38/58)SIFK患者存在半月板撕裂，74.1%(43/58)存在半月板后根损伤，86.2%(50/58)存在半月板突出。半月板外移距离为0～7.4 mm，平均(3.5±1.5)mm。经统计，SIFK的MRI分级与半月板突出程度呈正相关(P<0.05，见表1)，与患者发病年龄不相关(P>0.05，见表1)。

2.3 软骨情况 34.5%(20/58)SIFK患者存在软骨损伤，其中Ⅰ级10处，Ⅱ级6处，Ⅲ级2处，Ⅳ级2处。经统计，SIFK的MRI分级与软骨损伤程度呈正相关(P<0.05，见表1)。在SIFK病变早期，患侧软骨多不损伤或轻度损伤。

2.4 副韧带情况 28处SIFK不伴患侧副韧带损伤，26处(44.8%)合并Ⅰ级病侧副韧带损伤，4处(6.9%)合并Ⅱ级病侧副韧带损伤，但患侧副韧带损伤程度与SIFK的MRI分期及病侧并伴有突出程度均无相关性(P>0.05，见表1)。

2.5 典型病例 (1)65岁女性患者，SIFKⅠ期，右膝疼痛、跛行数周。右膝冠状面PWI、矢状面T1WI及T2脂抑像示股骨内髁软骨下区见小斑状边界模糊的低信号影，周围伴片状骨髓水肿，同时患者合并患侧半月板突出及半月板后角损伤(见图1)。(2)73岁女性患者，SIFKⅡ期，无诱因下右膝疼痛3个月余。2周前右膝关节X线片未见明确异常。现右膝矢状面T1WI及T2脂抑像、冠状面PWI示右股骨内髁软骨下见线状低信号影，其周围骨质见片状水肿区，患侧半月板突出并后角损伤、内侧副韧带损伤；矢状面PWI示位于后交叉韧带前下方的内侧半月板后根部(箭头)信号增高，提示后根部撕裂(见图2～3)。(3)65岁女性患者，SIFK Ⅲ期，左膝疼痛半年余。X线片示左膝关节轻度退行性变，股骨内髁见小斑片状伴边缘硬化的透亮影。同期MRI矢状位T1WI及T2脂抑像、冠状面PWI示该股骨内髁局部软骨下骨塌陷、分离(见图4～5)。(4)59岁男性患者，右膝关节疼痛1年余，SIFK Ⅳ期。3个月前X线片示右膝关节轻度退行性变，股骨内髁见小斑片状伴边缘硬化的透亮影；MRI矢状位T1WI及T2脂抑像、冠状面PWI示患膝股骨内髁关节面下骨质缺损伴周围骨质少许水肿(见图6～7)。

图1 右膝冠位PWI、矢状面T1WI及T2脂抑像示股骨内髁软骨下区局灶骨病(箭头)，伴灶周骨髓水肿(☆)

图2 右膝矢状面T1WI及T2脂抑像、冠状面PWI示右股骨内髁软骨下见线状低信号影(箭头)，其周围骨质见片状水肿区(☆) 图3 右膝矢状面PWI示位于后交叉韧带(☆)前下方的内侧半月板后根部(箭头)信号增高

图4 X线片示左膝关节轻度退行性变，股骨内髁见小斑片状伴边缘硬化的透亮影 图5 MRI矢状位T1WI及T2脂抑像、冠状面PWI示该股骨内髁局部软骨下骨塌陷、分离(箭头：新月征)

图6 3个月前X线示右膝关节轻度退行性变，股骨内髁见小斑片状伴边缘硬化的透亮影 图7 MRI矢状位T1WI及T2脂抑像、冠状面PWI示股骨内髁关节面下骨质缺损伴周围骨质少许水肿

3 讨 论

SIFK是一种潜在的破坏性疾病，可发展为伴有关节面塌陷的骨关节炎[9]，多发于中老年群体，男女比例为1︰3。目前该病的病因及发病机制尚不明确。有研究显示SIFK与软骨下骨骼局部血管因素、应力改变有关[10]。当软骨下骨关节受到应力影响时，膝关节负重区受到应力的反复作用后容易产生应力性改变，导致松质骨细微骨折；同时病变周围区域出现应力性骨髓水肿，与松质骨微细骨折共同作用可引起髓内高压，压迫微循环血管导致血流障碍、运行受阻，继而加重髓内高压造成恶性循环，最终导致微细血管狭窄、闭塞，膝关节软骨局部供血量减少、中断，形成骨坏死。因股骨内侧髁是膝关节负重最大、应力最集中之处，故SIFK多发生于该负重区。本研究58处SIFK均发生在股骨负重区，96.5%病灶发生在股骨内髁。

本研究发现SIFK患者多存在半月板后根损伤及半月板突出。半月板突出程度与应力传导能力呈负相关，当半月板突出时可导致突出侧股骨髁和胫骨平台之间的接触应力明显增加[11]。而半月板根部损伤是半月板突出的风险因素[4，11]。Umans等[12]研究证实内侧半月板后根部损伤能继发性引起半月板突出，导致膝关节内侧负重面应力增加，引起关节软骨损伤；Robertson等[13]的研究中80.0%的SIFK患者存在半月板后根部损伤，内侧半月板后根部损伤与SIFK存在相关性，但与病灶面积、患者年龄、体重指数、性别无相关性；刘新光等[14]研究中52.9%的SIFK患者存在半月板突出，41.2%存在半月板后根部损伤；本研究中86.2%的SIFK患者存在半月板突出，74.1%存在半月板后根损伤，经统计发现SIFK的MRI分级与半月板突出程度呈正相关，与患者发病年龄不相关，这亦与Robertson等研究相符。据此我们推测，半月板突出及后根部损伤是SIFK的危险因素。SIFK影像表现为病区软骨下骨病变及灶周骨髓水肿，患者膝关节间隙通常表现正常，无狭窄，受累区常无关节软骨破损或软骨破损相对较轻微。本研究发现SIFK的MRI分级与软骨损伤程度呈正相关，病变早期病区软骨损伤均较轻，这与既往研究相符。本研究中51.7%患者合并副韧带损伤，分析发现副韧带损伤程度与SIFK的MRI分期及病侧半月板突出程度均无相关性。方长海等[15]指出内侧半月板突出是骨关节炎患者内侧副韧带慢性损伤的危险因素，因本研究没有设立正常对照组，不能判断两者的相关性。

本研究中MRI、X线片对SIFK的检测率分别为100%、53.3%，MRI的检测率明显高于X线片，对SIFK病变分期的诊断更具临床意义(P<0.05)。当中老年女性突发膝关节疼痛并伴有肢体功能障碍、休息后疼痛缓解等不良症状、且患者膝关节X线片检查呈阴性改变时，我们需及时给予患者MRI检查排除SIFK。

SIFK的MRI表现典型，诊断不难，需要与剥脱性骨软骨炎、骨挫伤、骨关节炎、继发性骨坏死等疾病鉴别。剥脱性骨软骨炎多见于15～30岁男性，发病年龄轻，患者多有较大量运动史，其影像表现为软骨及其软骨下骨质与母骨分离，病灶多位于股骨内侧髁后外侧面，少数病灶位于股骨外侧髁等非负重区[16]。而SIFK发病年龄较大，病变多见于膝关节负重区。骨挫伤的发生无年龄特异性，病灶的分布与外伤经历有关，常见于股骨外侧髁和胫骨平台外侧等非负重区，其与SIFK鉴别不难。退行性骨关节炎虽多发生于中老年人群，但大部分学者认为退行性骨关节炎的发生是由于反复的应力作用导致软骨基质代谢的异常，使负重区软骨逐渐变薄、剥脱、碎裂，软骨下骨质暴露[17]，进而导致软骨下骨质囊变、关节骨质增生、骨赘形成。由于退行性骨关节炎始于关节软骨的破坏，因此病变早期便可见关节软骨信号及形态的异常改变。而SIFK病变早期多不伴病区软骨损伤。继发性骨坏死，常有酗酒、激素依赖、高血症、手术等明确的致病因素，患者年龄较小(<50岁)，病灶范围广泛，常呈“地图样”，多处发病，易与SIFK鉴别。

综上所述，MRI能敏感显示病灶、准确诊断病变分期，为SIFK的首选影像检查手段；且MRI具有较高的软组织分辨能力，能全面评估关节韧带、半月板及软骨等情况，为治疗及预后提供参考依据。