功能和机械性踝关节不稳腓骨和距骨位置的MRI比较

罗纯猛 沈怡媛 袁承杰 王 晨 耿 翔 张 超黄加张 马 昕 王 旭*

急性踝关节扭伤是运动中最常见的损伤［1］。超过20%的患者有慢性症状，包括脚踝肿胀、疼痛、不稳定感或丧失知觉［2-3］。慢性踝关节不稳（CAI）是一次或多次踝关节扭伤后的结果之一，可分为功能性踝关节不稳（FAI）和机械性踝关节不稳（MAI）［4］。以前的研究［5］已经证明FAI患者外侧韧带不存在机械损伤，主要是由神经肌肉控制、本体感觉等特殊损伤引起；而MAI患者存在明显的外侧韧带松弛和踝关节活动度过大。先前的MRI研究［6-7］表明，影像学上的解剖变异与慢性踝关节不稳有关。在临床实践中，准确识别踝关节不稳的类型，提供合适的治疗策略是非常重要的。

MRI是评估踝关节外侧韧带状况的重要工具。然而，MRI诊断慢性距腓前韧带（ATFL）和跟腓韧带（CFL）损伤的灵敏度和特异度分别只有44%~75%和53%~86%［8］。MRI诊断部分韧带撕裂的灵敏度和特异性则更要低得多［9］。因此，有必要利用MRI的间接征象来更好地鉴别FAI和MAI。本研究的目的是利用MRI轴位片比较MAI、FAI患者和健康人的解剖变异，并引入一种间接的MRI征象来鉴别FAI和MAI患者。

方 法

1.一般资料

选取2014年1月—2019年12月在抚顺市中心医院就诊并行踝关节MRI扫描的65例FAI患者（女性31例，男性34例）和70例MAI（女性24例，男性46例）为研究对象。FAI组年龄为19~58岁，平均（36.8±9.2）岁。MAI组年龄为18~50岁，平均（35.6±8.7）岁。对照组为60名健康志愿者（32名女性，男性28名），年龄19~51岁，平均（34.2±3.1）岁，在抚顺市中心医院放射科接受踝关节MRI扫描。

2.纳入和排除标准

MAI组纳入标准：①踝关节“打软腿”和/或反复扭伤和/或“不稳定感”；②伴有局部疼痛、肿胀等症状；③前抽屉试验（ADT）阳性；④MRI、B超和踝关节镜检查外侧韧带损伤阳性；⑤Cumberland踝关节不稳定工具（CAIT）评分<24分。

FAI组纳入标准：①踝关节“打软腿”和/或反复扭伤和/或“不稳定感”；②伴有炎症症状（如局部疼痛、肿胀等）；③ADT检查阴性；④经MRI、B超、踝关节镜检查，无明显侧韧带（包括ATFL和/或CFL）损伤；⑤功能性踝关节不稳（idFAI）评分>11分。

排除标准：①既往有下肢骨折需要手术的病史；②曾接受过下肢肌肉骨骼手术；③足踝畸形，如高弓、内翻足、扁平足；④距腓后韧带（PTFL）损伤和/或三角韧带损伤；⑤年龄16岁以下或60岁以上；⑥踝关节周围急性或既往软组织和肌腱损伤，如陈旧性跟腱断裂、胫后肌腱损伤。

3.MRI扫描与图像分析

所有的踝关节MRI扫描都采用同一台3.0 T MRI（MAGNETOM Verio，Siemens，Germany）进行。受试者处于仰卧位，踝关节处于中立位。扫描层厚为3 mm，采用质子像（PD）‑快速自旋回波（FSE）序列。扫描参数：重复时间（TR）/回波时间（TE）为（2 600~2 800）ms/（24~30）ms，矩阵512×320，视野10 cm×10 cm×10 cm。

轴踝指数（AMI）由Scranton等［6］首次描述，其测量方法（图1）：确定距骨平面，并作第一直线A为其中轴线。第二直线B垂直于A并与内踝前缘相切。经过直线A和B的交点作出第三条直线X，并与腓骨前缘相切。最后，B和X之间的夹角代表AMI。正值表示外踝相对于内踝后移，负值表示外踝相对于内踝前移。

图1 轴踝指数（AMI）测量

踝关节间指数（IMI）不涉及距骨，仅以内踝为参照物。IMI的测量方法（图2）：确定距骨关节面的平面，并作一条内踝关节面的切线A。垂直于线A作第二条线B，与内踝前缘相切。经过线A和线B的交点作出线X，相切于腓骨前缘。IMI是直线B和X之间形成的角。正值表示外踝相对于内踝后移，负值表示外踝相对于内踝前移。

图2 踝关节间指数（IMI）测量

踝距骨指数（MTI）的测量方法（图3）：确定距骨关节面的平面，并作一条距骨中轴线A。第二条线B垂直于A并相切于内踝前缘。第三条线X相切于内踝关节面。MTI是直线B和X之间形成的角度。MTI值增加表明距骨内旋。

图3 踝距骨指数（MTI）测量

直线和角度测量利用影像存储与传输系统（PACS version 11.0，Carestream Healthcare，USA）进行。由同一位骨科医生（第一作者）独立测量MRI扫描的所有图像数据。每个图像重复测量3次，每次测量的间隔时间至少为1周，并计算平均值。同时第二位骨科医生（第二作者）采用上述方法也独立进行测量。

4.统计学分析

结 果

3组研究对象的一般资料比较结果见表1。统计学分析显示，在年龄、性别比、患侧比、身高、体重和体重指数（BMI）等指标方面，3组间差异无统计学意义。观察者之间和内部的可靠性结果如表2所示。

表1 各组受试者的一般资料比较

表2 观察者内和观察者间可信度

FAI组患者AMI平均为8.54°±2.14°（3.61°～19.37°）；MAI组 患 者AMI平 均 为11.42°±1.53°（7.79°～17.39°）；对照组的AMI平均为8.12°±1.03°（5.41°～10.64°）。单因素AVONA分析结果显示，3组间差异无统计学意义（F=54.70，P<0.01）。MAI组与对照组比较，差异有统计学意义（LSD‑t=8.56，P<0.01）；FAI组与对照组比较，差异则无统计学意义（LSD‑t=1.87，P=0.071）。

FAI组 患 者IMI平 均 为9.73°±1.86°（5.62°～13.53°）；MAI患者IMI平均为9.85°±1.30°（4.59°~15.71°）；对照组的IMI平均为9.47°±1.21°（5.67°～11.32°）。单因素AVONA分析结果显示，3组间差异无统计学意义（F=0.83，P=0.472）。FAI组和MAI组与对照组比较，差异均无统计学意义（LSD‑t=1.15，P=0.252；LSD‑t=1.35，P=0.21）

FAI组患者MTI平均为87.73°±1.56°（78.96°～91.87°）；MAI组 患 者MTI平 均 为90.08°±2.21°（81.19°～94.60°）；对照组的MTI平均为86.79°±2.35°（83.12°～93.74°）。单因素AVONA分析结果显示，3组间差异有统计学意义（F=35.42，P<0.01）。MAI组与对照组比较，差异有统计学意义（LSD‑t=7.28，P<0.01）；FAI组与对照组比较，差异无统计学意义（LSD‑t=1.78，P=0.065）。

单因素方差分析和事后多重比较的结果如表3所示。重要的是，MAI患者的MTI值明显高于FAI患者（LSD‑t=6.93，P<0.01）。故以MTI为指标，评估其鉴别FAI和MAI的价值。ROC曲线分析结果（图4）显示：ROC曲线下面积为0.86（P<0.01）；ROC曲线鉴别FAI和MAI的最佳MTI临界值是87.86°，灵敏度为81.03%，特异度为91.07%。

表3 各组单因素方差分析和事后多重比较的结果

图4 踝距骨指数（MTI）鉴别功能性和机械性踝关节不稳的ROC曲线灵敏度：81.03%；特异度：91.07%；曲线下面积：0.86；MTI临界值：87.86°。

讨 论

踝关节外侧扭伤是最常见的损伤之一，在一次或多次扭伤后会导致CAI。大多数CAI患者会主诉慢性症状，包括踝关节肿胀、疼痛、不稳定感或“打软腿”［10］。CAI的诊断基于临床（病史、症状、体格检查）和放射学（X射线、MRI、B超）发现。根据不同的症状和病理改变，CAI可分为FAI和MAI。先前的研究表明，MAI患者的踝关节存在解剖变异，尤其是腓骨和距骨的位置。然而，目前对FAI患者踝关节解剖变异的研究还很少。

虽然踝关节由许多复杂的韧带、肌腱和肌肉骨骼组成，但已有的研究主要集中在外踝和距骨的解剖变异上。既往尸体标本的生物力学研究［7］发现外侧韧带损伤后存在距骨内旋现象。既往研究［6］发现在解剖ATFL时，胫距关节的内旋转运动显著增加，这表明单独的ATFL损伤与尸体标本的距骨内旋力矩有关。目前较少的在体研究评估了MAI或CAI患者腓骨的位置和距骨的旋转变化。然而，既往研究［11］只使用X线检查来记录腓骨的位置，由于潜在的踝关节旋转，仅用二维的侧位图像评估位置是不标准的。此外，在既往2项研究［11-12］中，只纳入30例CAI患者和6例急性踝关节扭伤患者。相对较少的样本量可能会导致他们的研究产生偏差。

Scranton等［6］报道CAI患者腓骨位于后方。他们使用MRI或CT轴位扫描图像通过AMI值评估腓骨相对于距骨的位置。但LeBrun等［12］认为，这个结果可能是距骨内部旋转导致腓骨后移。因此，他们建议用不受距骨旋转影响的IMI来评估腓骨相对于内踝的位置。他们的结论是CAI患者的腓骨位置仍然正常。然而，他们只对CAI患者进行一般性的分析，没有将研究对象分为FAI患者和MAI患者。同时计算2种不同踝关节不稳患者的参数可能会对结论产生一定的误导性影响。FAI和MAI患者之间的相互作用是否会影响研究结果尚不清楚。近年来，CAI患者存在距骨内旋的假设也得到了Li等［8］的证实。他们提出用MTI来评估距骨内旋转的程度，发现MAI患者MTI值明显高于对照组（89.63°±3.77°比85.78°±4.40°，P<0.01），这表明MAI患者更容易出现距骨内旋。但是他们只分析了MAI患者的解剖变化，因此，我们尚不清楚FAI患者腓骨和距骨的位置是否发生变化，以及与MAI患者的异同。

我们主要采用AMI、IMI和MTI评价FAI和MAI患者腓骨和距骨的位置变化。我们认为踝关节作为全身匹配程度最高的关节，其几何变化会对踝关节的耦合活动产生显著影响，甚至导致踝关节早期病变［13］。因此，解剖缺陷或变异可能是FAI和MAI发生的危险因素。MAI患者已被证实存在距骨内旋，而无腓骨后位，这可能与踝关节外侧韧带复合体的机械损伤有关。FAI患者不存在明显的外侧韧带损伤，但本体感觉损伤在FAI的发生发展中起着重要作用［14］。因为踝关节的稳定性不仅依赖于韧带结构和关节几何结构赋予的被动稳定性，也依赖高级神经中枢控制的神经肌肉主导的主动稳定性。同时，踝关节长期围绕不正常的旋转轴负重运动可能会对中枢神经系统输入异常的本体感觉信息［8］。因此，本体感觉损害也可能与解剖变异有关，有必要评估FAI患者是否存在明显的解剖变异。

FAI与MAI的关键区别在于是否存在客观的外侧韧带损伤。不同类型的CAI需要不同的治疗策略。FAI患者通常依靠平衡、力量和本体感觉训练来降低踝关节再扭伤的风险。相比之下，MAI患者往往需要外侧韧带修复或重建以恢复正常的踝关节解剖结构［15］。因此，在确定治疗策略时，准确识别FAI或MAI患者是非常重要的。在目前的研究中，我们再次证实了在MAI患者中不存在显著的腓骨后移，而且MAI距骨内旋的可能性更大。此外，本研究结果表明，FAI患者既不存在距骨内旋现象，也不存在腓骨后移。这一点提示距骨旋转位置作为MRI间接征象可用于FAI和MAI的鉴别诊断（MTI临界值=87.86°）。结果显示该数值的灵敏度和特异度分别为81.07%和91.03%。此外，距骨的旋转位置也可以用来评估韧带修复或重建后踝关节几何结构的恢复情况。

当前的研究仍然存在一些局限性。第一是MRI扫描时是在仰卧和非负重位置进行的，这可能会影响AMI、IMI和MTI的测量数值。以后的研究可能需要在模拟负重条件进行踝关节MRI检查。另一个局限是当前研究的样本量。虽然它满足了最低要求，但较大的样本量可以更准确地计算截止值。因此未来需要进行多中心、前瞻性研究，以探讨FAI和MAI患者踝关节解剖变异与病理改变的关系。

综上所述，在本研究中，我们发现FAI患者踝关节的解剖变异与MAI患者不同——FAI患者不存在距骨内旋变异。MTI值为FAI和MAI的鉴别提供了一种新的MRI间接征象，且具有较好的灵敏度（81.03%）和特异度（91.07%）。