MRI在青少年应力性骨折中的诊断价值研究

周 莺孙 燕郭 辰徐 琳李玉婵

应力性骨折（stress fracture，SF）又称为隐匿性骨折，是一类通常发生在体育专业人士或有基础性疾病如风湿病患者的损伤性改变，正常人群的发病率仅为1%左右。本病通常是由于外力反复牵拉及压迫，人体正常骨骼的反复、过度的负荷增加导致微创伤，继而发生非移位性骨质断裂［1］。SF通常发生在下肢，患者主诉通常是局部的疼痛，体检偶尔可发现局部肿胀。实验室检查通常没有阳性发现，早期的X线平片也很难发现骨折的存在，尽早进行MRI检查对本病的诊断和指导治疗非常重要。检索近年来国内外SF相关的影像学文献，发现所报道的多以成人病例为主，因此笔者收集2016年1月至2020年7月我院收治的经X线和MRI诊断的SF青少年患者共12例，回顾性分析其临床资料、X线和MRI特征并加以分析，以期提高对本病的认识。

方 法

1.临床资料

收集2016年1月—2020年7月在我院经X线和MRI诊断的SF患者共12例，其中男9例，女3例，年龄6岁4个月至14岁3个月，平均12岁3个月。所有患者均无基础性疾病，同时否认有外伤史及发热，活动均无明显受限。实验室检查血常规及血沉都显示正常。临床表现主要包括以膝关节周围为主的疼痛或酸痛4天至3周不等（8例），小腿疼痛2~3周（2例），小腿肿胀半月余（1例），左足疼痛1周（1例）；体检显示12例均有轻压痛，其中有2例病变部位肿胀或轻度肿胀。

2.影像学检查

12例患者均先行X线摄片，然后2天内行MRI平扫检查。所有患者均经治疗后随访复查证实。

X线检查包括3台数字化X线诊断系统，分别是Koda VX3733‑8Y、PHILIP IEC60601‑1和PHILIP SRO33100。膝关节、双侧大腿下段、双侧小腿均为正侧位摄片，且包括一个邻近大关节，足部摄片为正斜位摄片。

MRI检查包括1台3.0 T磁共振设备（Discovery MR750 3.0 T；GE Medical Systems，USA）和1台1.5 T磁共振设备（PHILIPS Medical Systems，Best，Netherlands），膝关节线圈或者腹部线圈。扫描序列包括平扫冠状面、矢状面、横断面的自旋回波T1W（450 ms/13 ms），T2W（3 225 ms/100 ms）序列。层厚3 mm；间隔1~2 mm或无间隔。患者仰卧位，采取脚先进方式。

3.影像学分析

12例患者影像学资料均由2名放射科医生独立评价。X线平片的评价内容包括骨皮质形态、骨折线、骨膜增生、骨髓腔改变、软组织表现；MRI评价内容包括病变部位、骨皮质形态、骨折线形态及信号特点、骨髓腔信号变化、周围软组织的信号等；其他阳性发现等都逐一记录。

4.治疗后随访

所有患者经石膏固定制动并休息1~3个月后复查随访，随访内容包括临床体检及X线平片检查，如必要可复查MRI。

结 果

1.发生部位

结合X线平片和MRI检查，在12例患者下肢不同部位均发现SF，其病灶分布如下。①发生于胫骨共10例：按上、中、下三段划分，其中左胫骨近段7例，右胫骨近段1例，双侧胫骨近段1例，右胫骨中段1例；按前、后分布划分，其中胫骨内后部9例，胫骨外后部1例。②发生于股骨1例：为右股骨下段外后部骨折。③发生于足骨1例：为左侧第三跖骨近端。④发生于腓骨1例：为1例左胫骨近段骨折病例同时合并左侧腓骨近段骨折。所有下肢SF病灶，以胫骨近端为主，占75%（9/12）。

2.X线表现

12例患者中4例X线无明显阳性发现，8例X线有异常征象，主要表现在以下几方面。

（1）骨髓腔密度变化：3例于骨髓腔内见横行线状致密线，致密线长度从0.97 cm至3.86 cm不等；3例表现为横行致密区，致密区垂直长度为0.55~1.33 cm，左右宽度为2.60~3.11 cm，致密线/区密度均匀，边缘略模糊；1例左侧跖骨骨折在骨髓腔内有长约0.48 cm透亮线。

（2）骨膜反应：6例于病变部位可见层状骨膜反应，5例为单侧，1例为双侧。骨膜反应的方向与骨皮质方向一致，骨膜反应垂直长度为0.81~4.92 cm，水平宽度为0.13~0.38 cm。

（3）骨皮质改变：1例患者在其骨皮质中可见一条0.33 cm细透亮线；1例表现为骨皮质增厚，厚度为0.67 cm，骨皮质增厚的范围约为6.90 cm，相应骨髓腔略变窄，其余患者骨皮质均无明显变化。

所有患者骨折部位软组织在X线片上密度均匀，均未发现有明显肿胀改变。

3.MRI表现

12例患者的MRI有异常征象，主要表现在以下几方面。

（1）骨折线：所有患者均在其病变骨的骨髓腔内见横行或轻度斜行骨折线，骨折线形态呈细线条状或轻度波浪状；骨折线信号呈T1W低信号，T2W低信号；骨折线长度从0.73 cm至3.14 cm不等，其中3例X线表现为髓腔内致密带病例，其MRI仍表现为线状骨折线。比较6例X线片上致密线/区和MRI上骨折线长度，发现X线致密线/区长度均略长于MRI上骨折线的长度。

（2）骨膜反应：所有患者均可见范围不等的层状骨膜反应，5例为单侧，1例为双侧。影像学上表现为与骨皮质平行的双层异常信号，贴近骨皮质的为T1W等信号，T2W稍高或者高信号，外面一层为T1W低信号，T2W低信号。骨膜反应垂直范围为1.96~6.97 cm，水平宽度为0.29~0.62 cm。

（3）骨髓腔内表现：所有患者均在其骨折线邻近的骨髓腔内见较广泛的髓腔内水肿，表现为T1W低信号，T2W高信号，边缘模糊；6例（4例左胫骨上段，1例双侧胫骨上段，1例右股骨下段）除在骨折线附近的骨髓腔内见水肿外，在邻近膝关节组成骨也见到多处骨质的水肿，包括左/右股骨远端干骺端及骨骺水肿5例，左/右胫骨近端干骺端水肿2例，双/右腓骨近端水肿2例，髌骨下部水肿1例。

（4）周围软组织表现：所有患者均在其骨折线周围的软组织中显示明显水肿改变，表现为肌肉组织明显肿胀，呈T1W等信号和T2W高信号，肌肉间隙模糊消失。

典型病例影像学资料见图1、2。

图1 典型病例2（男，14岁2个月，左侧胫骨近段内后部及左侧腓骨近段应力性骨折）X线和MRI影像

图1 典型病例1（男，11岁9个月，左侧胫骨近段外后部应力性骨折）X线和MRI影像

4.随访情况

所有患者经石膏固定制动并休息1~3个月后复查，其疼痛症状均明显好转，X线片显示病变部位骨膜较前有不同程度的增厚，骨髓腔密度接近正常。1例左胫骨近端骨折患者于2年9个月后再次发生SF，为双侧股骨下段、右侧胫骨近端骨折。其余患者在随访期内未发现再次骨折现象。

讨 论

慢性下肢痛常由骨骼、软组织及血管神经三类主要原因引起，其中骨骼疾病包括胫骨内侧应力综合征（MTSS）、SF等［2］。SF分为疲劳性（fatigue fracture）和功能不全性骨折（insufficiency fracture）［3］：前者是反复的微创伤频繁作用于正常骨骼，造成破骨细胞活性增加，导致骨质吸收和再生的不平衡，从而引起SF，约占运动性损伤中的10%左右，通常发生在一些耐力性运动中（如长距离跑步等）；而后者是正常负荷作用于异常骨骼，这些骨骼均有基础疾病，例如骨质疏松、类风湿性关节炎、代谢性骨病等，从而导致SF。本文讨论的是青少年期的疲劳性SF。

有研究［4］表明，SF患者血清中1型前胶原前肽（P1NP）明显升高，胰岛素样生长因子‑I（IGF‑I）的水平明显低下，而后者是一种参与骨形成的生物学标志物，与骨密度呈正相关。正常骨骼由于具有其弹性特性，运动时可以在弹性范围内变形，而运动停止即可恢复正常形态。但如果负荷超过了骨骼正常的弹性范围，即导致骨骼的细微裂痕，裂痕的不断增加，最后可导致SF［5］。

由于发生SF的骨骼形状不同，根据肌肉附着于骨骼的拉伸一侧或压缩一侧，通常可以将SF分为压缩型和牵拉型2种类型。压缩型SF通常是指骨折线发生于骨骼的凹面，这种类型骨折，骨折线通常平行于骨干；牵拉型SF通常发生在骨骼的凸面，肌肉的牵拉运动导致骨骼碎裂，其骨折线通常垂直于骨干［6］。有研究［6］报道，牵拉型SF比压缩型的发生率高。在本组12例青少年型SF中，牵拉型为11例，占91.7%，与文献报道相符。

全身所有的骨骼都可以发生SF，具体发生部位与运动类型有一定关系。总体上，下肢是最常受累部位，占所有SF的40.3%左右，而胫骨又是下肢SF中最常见发生部位，约占下肢SF的1/3以上，其次是跗骨、跖骨、股骨、腓骨、骨盆等。胫骨SF通常发生在3个部位，分别是胫骨后内侧皮质、前皮质和胫骨平台，其中后内侧皮质又是最常见的部位［7］。根据骨折愈合难易程度、是否容易导致长期慢性疼痛等因素，可以将SF按解剖部位分为低危、中危、高危3组［8］。本组12例SF病例中，发生于第三跖骨近端的这1例为低危组，另外发生于腓骨的1例虽属低危组，但因同时合并胫骨近段SF，因此归于中危组，另有10例均位于胫骨近段和股骨干，故本组病例的91.7%（11/12）属于中危组，因此及早诊断对SF的治疗和减少后遗症都有重要的意义。

引起SF的原因主要有外在和内在两类因素。外在因素与训练特点和球鞋有关，训练强度、持续时间和频率的突然增加导致负荷增大，或者地面过硬，更换跑鞋后不适应等均易导致SF；同时，有SF病史，也是再发SF的一个重要的外在危险因素。内在因素主要包括激素水平的不平衡、营养摄入不足、骨骼局部缺血、肌肉不协调等，女性内分泌的紊乱，钙质、维生素、蛋白质的摄入不足［8］，或者扁平足、足内翻或者外翻，都容易引起SF。

损伤部位行走时疼痛、局限性压痛及局部肿胀是SF的3种主要症状。患者通常主诉无明显外伤史的骨骼局限性疼痛，早期，反复运动可使疼痛加剧，休息后疼痛可以减轻，但随着时间的推移，疼痛症状逐渐加重，休息后也得不到缓解，夜间也可以频发。临床上如患者因突然增加运动量或反复多次活动而未得到足够休息的情况下出现肢体局限性疼痛，应怀疑SF可能。体格检查时约60%~100%的病例可出现局部压痛，疼痛处可出现肿胀。检查时除发现压痛或肿胀时，应尽可能发现一些可能的致病因素，如双下肢的长短不一致、足部畸形、一侧肌肉萎缩等，这都容易导致健侧下肢骨的应力增加，从而发生SF。

X线平片通常是排除有无骨折的首选检查方法。但X线平片在SF早期很难发现透亮骨折线［9］，通常至骨折后的3周才能显示异常［10］。最常见的X线异常表现包括浅淡的线性硬化症（通常垂直于骨小梁）、骨膜增厚或硬化、骨皮质改变和外侧骨痂形成或骨内膜增厚和骨髓腔变窄等。根据美国放射学协会（American College of Radiology，ACR）的推荐，怀疑SF的病例，当X线表现为阴性时，MRI是诊断的金标准。MRI在隐匿性骨损伤病例的检出中具有极高的灵敏度及特异度，其可以在T1W和T2W序列上显示均为低信号的线样骨折线，同时能在T2W上显示邻近骨髓和相邻软组织的高信号，后者提示有骨骼和软组织的水肿［11］。MRI的早期诊断可使患者尽早避免负重，以防止骨折区域的骨小梁因受力而被压缩，使邻近受损关节软骨塌陷，从而导致持续疼痛或过早的骨关节炎［12］等后遗症。

SF首先需要与功能不全性骨折即病理性骨折、MTSS、急慢性骨髓炎、无菌性缺血坏死等加以鉴别诊断。病理性骨折主要病因包括血液肿瘤局部的骨骼转移、骨样骨瘤、非骨化性纤维瘤等，有研究［13］显示，在非骨化性纤维瘤患者中，当肿瘤超过骨干直径50%或直接大于33 mm极容易引起骨折，应尽早手术进行干预。MTSS主要出现在运动后胫骨内侧疼痛患者，表现为胫骨内侧或内后侧骨膜水肿（伴或不伴骨髓水肿）及周围软组织广泛水肿，通过保守治疗，疼痛通常可迅速缓解［14］。儿童和青少年浅表软组织感染或急、慢性骨髓炎的发病率并不低，也需要考虑，有无感染病史、实验室血常规及血沉检查可以提示本病，而MRI对诊断本病也有很高的灵敏度［15］。无菌性缺血坏死可以通过MRI进行诊断。其次，一些常见的情况，比如肌肉扭伤、拉伤或者肌腱炎等也需要加以鉴别。上述肿瘤、感染、缺血性坏死等在活动和休息时均会发生疼痛，和SF在早期表现为活动后疼痛，休息后缓解有所不同，因此详细询问病史对诊断相当有帮助。

近年来青少年体育运动得到了广泛开展，由此SF在青少年中的发生率也有所提高。X线平片在诊断本病时的作用有限，早期并不能提示SF。MRI在诊断本病中有举足轻重的价值，可以明确本病并尽早干预，以避免各种并发症的出现；同时MRI具有没有射线的优点，容易为家长接受，是本病诊断不可缺少的检查方法。