三维CT联合MRI分析膝关节ACL损伤重建术后移植物、周围结构与膝关节稳定性关系

靳莉丹， 申瑞田

1. 郑州工业应用技术学院体育学院， 河南 新郑 451100；2. 郑州西区中医院超声科， 河南 郑州 450000

前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)损伤为临床常见疾病，目前导致ACL损伤患病人数最多的项目是篮球和足球运动，球类运动过程中常因剧烈撞击或扭伤导致ACL损伤，常见的受伤动作如足球运动中与对方球员对脚发生外翻伤，篮球运动中带球过人时支撑腿膝关节发生急速扭转产生外旋伤，投篮后单腿落地扭伤，常见的受伤机制包括屈膝外翻伤、外旋伤、过伸伤等[1,2]。球类运动的主要群体为青壮年群体，因此ACL损伤主要发生于青壮年，ACL损伤可以产生明显的膝关节不稳，严重影响患者膝关节功能及日常生活[3]。关节镜下重建术作为治疗ACL损伤的主要方法，可获得良好治疗效果[4]。但ACL的重建术有一定的失败风险，影响术后膝关节稳定性的原因众多，如术前膝关节损伤情况、术后移植物情况等，对相关因素进行准确评估有助于指导术后康复及并发症预防与处理[5]。有证据表明CT三维重建、磁共振成像(MRI)在ACL损伤病情评估及治疗方面均具有良好应用价值[6,7]，但均存在一定不足之处，推测可将两种方法联合应用，或许能为临床提供更全面的参考依据。本研究主要探讨CT三维重建技术联合MRI检测球类运动致膝关节ACL损伤重建术后移植物、周围结构与膝关节稳定性的关联性，寻找导致关节不稳的相关原因，为术后疗效评估及二次手术方案提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2017年4月至2021年2月238例球类运动致膝关节ACL损伤患者作为研究对象。纳入标准：膝关节外伤<3周，MRI检查显示膝关节ACL体部断裂，且为单侧损伤；年龄≥18岁；均由同一组医生行关节镜下重建术治疗；认知功能良好，无沟通交流障碍；无其他下肢损伤及功能障碍；本研究获批并且患者知情同意。排除标准：脏器功能损伤患者；其他原因引起的膝关节功能障碍者；合并患侧股神经损伤或坐骨神经损伤者；膝关节Ⅱ度以上开放性损伤者；术前合并后外、后内侧结构或髌骨关节严重损伤者；合并其他全身急、慢性疾病影响功能恢复者。238例患者根据关节镜下重建术治疗后膝关节稳定性，分为不稳组(n=31)和稳定组(n=207)。两组年龄、体质量指数(BMI)、性别、受伤侧、移植物材料、影像学检查与重建术间隔时间、术前Tegner膝关节运动评分比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。

1.2 方法

影像学检查：(1)分别于术前(入院时)、术后第3天行患侧MRI检查，所有患者均采用德国西门子Symphony 1.5T超导磁共振扫描仪进行MRI检查，患者平躺，下肢自然伸直，足先进，对移植物的评价主要在矢状位的自旋回波序列图像，扫描参数：TE 13 ms，TR 450 ms，层间距0.9 mm，层厚3 mm。将扫描图像上传至后处理工作站进行分析，对手术前后ACL角、Blumensaat角、后交叉韧带(posterior cruciate ligament，PCL)夹角、术后移植物情况(移植物连续性、移植物走向、移植物信号强度、移植物直径)、关节腔内情况、胫骨前移进行评估和测定。(2)于术后第3天行患侧CT检查，仪器为飞利浦Brilliance 64排螺旋CT机，患者平躺，下肢自然伸直，对膝关节部位进行CT扫描，扫描参数：宽度0.75 mm，厚度0.75 mm，层厚0.75 mm，螺距0.75，扫描时间10～12 s。将原始图像拆分成厚1.25 mm、层距0.625 mm的重组数据，进行三维重建，得到患肢膝关节交叉韧带的三维模型，对膝关节骨隧道、螺钉、隧道周围骨质情况进行观察。由2名影像学医师(5年以上工作经验)独立阅片，对患者术后移植物情况、周围结构进行评估，意见不一致时进行讨论分析并取得一致结果。

术后6个月评估膝关节稳定性：(1)Lachman试验：患者平卧，患肢置于检查床上，屈膝10°～15°，检查者双手分别抓住患者股骨下端和胫骨上端，作相反方向前后推动，若有超过健侧的向前移位则判定为阳性。(2)前抽屉试验：患者平卧，患肢置于检查床上，屈膝90°，屈髋45°，检查者坐在患者足背上以固定，分别在小腿外旋位、中立位、内旋位向前牵拉胫骨上端，若胫骨结节向前移位>5 cm则判定为阳性。(3)轴移试验：患者侧卧，检查者一手握住踝部，屈曲膝关节90°，另一手在膝外侧施力，使膝外翻，然后缓慢伸直膝关节，至屈曲30°位时觉得疼痛与弹跳，即为阳性。以上任一结果为阳性则判定为膝关节不稳[8]。

移植物连续性：移植物信号增高，呈部分低信号带或移植物断裂，为阳性；移植物在关节腔内为连续低信号，与股骨髁间窝顶无接触，为阴性。移植物走向：MRI检查可清晰显示移植物走向，包括正常和松弛。骨隧道：与原隧道内径比较，增加数值≥2 mm判定为扩大，<2 mm判定为正常。螺钉：根据螺钉走向分为正常、螺钉中断、与隧道成角、部分位于隧道外，后3种情况判定为阳性。隧道周围骨质：对冠状位和矢状位T2脂肪抑制序列进行观察，将2个序列上隧道壁周围同一位置均存在高信号判定为阳性，否则为阴性。关节腔内情况：根据滑膜增厚及关节积液情况分为轻度、中度和重度，将中度和重度定义为阳性，轻度定义为阴性。移植物信号强度根据近侧部、中部、远侧部3部分信号强度进行评估，每部分0～3分，3部分总分之和即为移植物信号强度评分。移植物直径为近、中、远3部分直径的平均值。

1.3 观察指标

(1)两组基线资料，包括年龄、体质量指数(BMI)、性别、受伤侧、移植物材料、影像学检查与重建术间隔时间、术前Tegner膝关节运动评分[9]。(2)两组CT三维重建技术联合MRI检测的术后移植物情况(移植物连续性、移植物走向、移植物信号强度、移植物直径)、周围结构(骨隧道、螺钉、隧道周围骨质、关节腔内情况、胫骨前移、ACL角、Blumensaat角、PCL夹角)，其中ACL角、Blumensaat角、PCL夹角包括术前数据，分析术后移植物、周围结构与膝关节不稳的相关性，并分析Logistic回归模型预测术后膝关节不稳的价值。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 两组术后影像学检查计数资料结果比较

不稳组移植物连续性阳性率、移植物走向松弛率、螺钉阳性率、隧道周围骨质阳性率、关节腔内情况阳性率均显著高于稳定组的，差异有统计学意义(P<0.05)；两组术后骨隧道比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组术后影像学检查计数资料结果比较[n(%)]

2.2 两组ACL周围结构检测结果比较

不稳组术后移植物信号强度、胫骨前移、Blumensaat角高于稳定组，ACL角显著低于稳定组(P<0.05)；两组术后ACL角、PCL夹角均显著高于术前，Blumensaat角均显著低于术前(P<0.05)；两组术后移植物直径、PCL夹角比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 两组ACL周围结构检测结果比较

2.3 多因素分析

以膝关节稳定性为因变量(0=稳定，1=不稳)，多因素Logistic回归分析显示，移植物连续性、移植物走向、螺钉、隧道周围骨质、关节腔内情况、术后移植物信号强度、术后胫骨前移、术后ACL角、术后Blumensaat角均与重建术后膝关节不稳相关(P<0.05)。见表3。

表3 膝关节不稳的多因素Logistic回归方程分析

2.4 Logistic回归模型预测术后膝关节不稳的ROC分析

ROC曲线显示，该模型预测术后膝关节不稳的曲线下面积(AUC)为0.909，敏感度为83.87%，特异度为85.02%。见图1。

图1 ROC曲线

3 讨论

目前临床诊断ACL损伤主要结合患者病史、临床检查和影像学检查，治疗主要目的为恢复膝关节功能，预防进一步损害和骨关节炎，优化患者长期生活质量[10,11]。

本研究结果中，部分患者通过规范关节镜下重建术治疗后仍存在膝关节不稳定，膝关节功能未得到良好恢复，积极寻找术后膝关节不稳定的相关影响因素对改善患者预后至关重要。目前，影像学技术规范应用于膝关节ACL损伤的诊断、术前评估、疗效判定等方面，如X线、CT、MRI等，其中X线片检查能较好地显示膝关节骨性结构的损伤情况，但不能良好地展现软组织前后的半月板和交叉韧带等结构[12]。CT、MRI均可获得更清晰的图像，从而对病变情况进行更准确判定，但CT不能较好地显示韧带和半月板等结构[13]。国内外对ACL损伤的MRI影像学已有诸多研究，均指出MRI可准确显示较多的三维信息[14,15]。但在MRI检测观察某些重要的信息可能被逐层排列的二维影像所掩盖，致使临床医师无法准确、全面地掌握前后交叉韧带的信息[16]。此外，还有关节镜和关节腔造影检查都属于创伤性检查，临床应用存在一定局限性。既往有学者[17]通过对CT和MRI的比较发现，在骨隧道开口位置、螺钉情况观察、周围骨质密度改变的显示方面，CT检测效果优于MRI，而MRI对移植物的形态和内部病理改变及关节周围结构变化更为敏感。基于此，笔者认为CT与MRI联合应用或许能互相弥补各自不足，为疾病的疗效评估提供更全面、准确的数据参考。

本研究采用CT三维重建技术联合MRI对膝关节ACL损伤患者重建术后移植物情况及周围结构进行检测分析，结果发现重建术后膝关节不稳定患者的术后移植物连续性阳性率、移植物走向松弛率、螺钉阳性率、隧道周围骨质阳性率、关节腔内情况阳性率及移植物信号强度、胫骨前移、Blumensaat角均明显高于膝关节稳定患者，而ACL角低于膝关节稳定患者，观察骨隧道开口、螺钉、隧道周围骨质采用CT，观察移植物情况、关节腔内情况等采用MRI，由此可见CT三维重建技术联合MRI可对ACL损伤患者重建术后移植物情况及周围结构进行全面准确评估，且术后移植物情况及周围结构可能与膝关节稳定性有关。分析其原因在于，MRI的多平面成像能良好地显示关节内和关节周围韧带、软骨的损伤情况，特别是一些难以被观察到的具有隐匿性的骨髓挫伤情况，所得图像具有分辨力高、和其他软组织对比度大、可以多方位成像等优势[18,19]。而CT三维重建技术对骨组织具有较高的扫描速度、时间分辨率和空间分辨率、快速成像、辐射剂量少、立体直观等特性，在一次扫描时获取被检部位的容积数据，可对多个平面进行各个结构的三维重建[20]，测量股骨骨隧道及胫骨骨隧道的中心在三维空间内的方位，从而对骨隧道开口等情况进行准确判定。本研究还发现，移植物连续性、移植物走向、螺钉、隧道周围骨质、关节腔内情况、术后移植物信号强度、术后胫骨前移、术后ACL角、术后Blumensaat角均为重建术后膝关节不稳的影响因素，由此可见，通过CT三维重建技术联合MRI检测可对膝关节ACL损伤术后关节不稳定因素进行全面评估，从而指导临床制定更全面术后干预措施。此外，本研究进一步通过ROC曲线分析了上述因素预测膝关节ACL损伤患者预后的价值，结果显示Logistic回归模型预测术后膝关节不稳的AUC达到0.909，预测敏感度、特异度分别为83.87%、85.02%，具有较高预测效能。

综上可知，CT三维重建技术联合MRI检测可对球类运动致膝关节ACL损伤患者重建术后移植物情况及周围结构进行全面准确判定，从而对术后膝关节稳定性进行预测。但本研究仍存在一定局限性，未对术后移植物情况及周围结构进行动态观察，后续工作中仍需进一步深入探讨。