30°屈曲体位膝关节MRI对显示前交叉韧带和评价韧带断裂的应用价值

梁建乐，冯 飞，刘汉桥

作为膝关节稳定性的重要维持结构前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）受损将会对膝关节功能产生直接影响，多数患者不得不接受及时治疗，以避免关节反复扭伤，损及半月板、关节软骨等重要组织，增加膝骨关节病的发病风险[1]。治疗前，临床医师需进一步掌握患者病变情况，以更好地制定康复治疗方案。影像学技术的不断创新，使临床能够在无创原则下探明患者病灶情况，更好地评估疾病进展。MRI是骨科常用的影像学检查手段，具备多方位、高分辨率、无创等优势，目前已成为ACL检查的首选方案[2]。MRI检测类型包括柔性表面线圈（0°伸直位）与膝关节专用线圈两种[3]，后者因为线圈材质较硬，膝关节置入线圈后腘窝垫高，故患者需以17°屈曲体位进行膝关节MRI检查。临床证实[4]，屈曲体位在成像效果方面要显著优于伸直位，但有关膝关节最佳屈曲角度方面的探讨国内开展不多，并且尚未形成定论。因此，笔者研究70例患膝外伤并行关节镜检查的患者的临床资料，为进一步丰富临床相关领域研究的全面性，积累工作经验。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选择2019年1月至12月在北京大学深圳医院患膝外伤并行关节镜检查的70例患者，其中男性38例，女性32例；年龄24～56岁，平均年龄35.85岁（标准差6.18岁）；病程1～30 d，平均病程13.14 d（标准差4.08 d）；致病原因，过量运动23例，意外跌摔18例，交通事故14例，重物击伤10例，其他5例；患侧左34例，右36例。此次研究经笔者所在单位伦理委员会审查并获得批准。

选择标准：①首发病例；②患者接受MRI及关节镜检查；③知晓此次研究内容并自愿被纳入，签署同意书；④可耐受相应治疗。

排除标准：①合并类风湿性关节炎；②合并严重脏器疾病；③认知功能障碍或精神类疾病；④严重全身性感染；⑤妊娠、哺乳期女性；⑥关节纤维化；⑦膝关节手术史。

1.2 方法

1.2.1 MRI扫描

采用超导Spectra 3.0 T MRI扫描成像仪（西门子，德国），配套膝关节专用线圈。检测开始前，指导患者取仰卧位，膝关节置入线圈内保持17°屈曲体位扫描，待扫描结束后再行30°屈曲体位扫描。具体为：将塑料支撑物垫于线圈下方，令患者膝关节屈曲角度自然增大，携塑料材质的角度测量工具检测屈曲角，确保患者胫骨-股骨体外测量角度保持在150°，再经MRI定位图像检验。

扫描参数：17°与30°屈曲体位均取髌上囊至胫骨粗隆为扫描范围，序列参数一致。矢状位T1加权成像（T1weighted image，T1WI）：重复时间（repetition time，TR）600 ms，回波时间（echo time，TE）13 ms。矢状位脂肪抑制质子密度加权成像（fat suppression proton density weighted image，FS PDWI），TR 3 140 ms，TE 36 ms。冠状位FSPDWI，TR 3 000 ms，TE 39 ms。轴位FSPDWI，TR 4 000 ms，TE 38 ms。视野（field of vision，FOV）均为160 mm×160 mm，层厚3 mm，层间距0.3 mm，矩阵320×256～320×272。

1.2.2 图像分析

由2名影像科副主任医师进行双盲阅片，分别对ACL全长、双束结构、断裂点与残端情况进行评级，评级一致则记录数据，评级不一致则后期交流沟通，直至最终定级。优良率（%）=（优例数+良例数）/总例数×100%。

观察指标如下。断裂情况：①断裂，韧带连续性完全或部分中断，韧带纤维走行异常，伴随肿胀，信号增高；②正常，有连续的韧带纤维，保持良好张力，存在梳状的高信号影。ACL全长成像评级：①差，无法辨认ACL全长，或伪影严重影响阅片；②良，无法完全显示ACL全长，但可提示断面，或部分伪影不影响阅片；③优，在一个甚至多个层面，可较好地连续显示ACL全长，无明显伪影。断裂点与残端成像评级：①差，无法清晰显示断裂点与残端；②良，可显示断裂点或残端其中一个；③优，可清晰显示断裂点与残端。双束结构成像评级：①差，不可见该指标；②良，部分层面可见，清晰度较低；③优，在一个甚至多个层面清晰显示。

1.2.3 关节镜检查

患者取仰卧位，硬膜外麻醉，常规消毒皮肤，铺无菌手术单；于髌骨下方髌韧带两侧各1 cm处做0.8 cm左右的切口，用穿刺针穿刺至关节腔内，0.9%氯化钠溶液（生理盐水）加压冲洗；置入关节镜，用探钩探查滑膜下韧带张力，并由此判断ACL断裂情况：如ACL完全断裂，则取同侧腘绳肌肌腱进行ACL重建；如ACL仅存在部分撕裂，可进一步探查、评估，决定是否进行韧带修补。关节镜检查均由同一组骨科医师完成。

以关节镜检查结果作为金标准，评估不同屈曲体位的检出准确度、特异度与灵敏度。①准确度（%）=（真阳性+真阴性）/总例数×100%；②特异度（%）=真阴性/（假阳性+真阴性）×100%；③灵敏度（%）=真阳性/（真阳性+假阴性）×100%。

1.3 统计学方法

采用SPSS19.0统计软件进行分析。计数资料用n（%）表示，采用χ2检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两种屈曲体位在前交叉韧带断裂情况检测方面的比较

关节镜检查确诊ACL断裂者41例，ACL正常者29例；经17°屈曲体位MRI检查，ACL断裂者43例，ACL正常者27例；经30°屈曲体位MRI检查，ACL断裂者41例，ACL正常者29例。17°屈曲体位MRI检查的准确度为91.43%（64/70），特异度为86.21%（25/29），灵敏度为95.12%（39/41）；30°屈曲体位MRI检查的准确度为100.00%（70/70），特异度为100.00%（29/29），灵敏度为100.00%（41/41）。见表1。

表1 30°屈曲体位与17°屈曲体位MRI检查显示ACL断裂情况比较Tab.1 Comparison of ACL rupture between 30°flexion position and 17°micro flexion position

2.2 两种屈曲体位在前交叉韧带全长成像优良率方面的比较

17°屈曲体位在ACL全长成像上，优18例，良38例，差14例。30°屈曲体位在ACL全长成像上，优37例，良30例，差3例。30°屈曲体位MRI检查的ACL全长成像优良率高于17°屈曲体位，差异有统计学意义[67例（95.71%）vs 56例（80.00%）；χ2=11.565，P＜0.05]。见图1。

图1 ACL全长矢状位FSPDWI图Fig.1 Sagittal FSPDWI images of ACL length

2.3 两种屈曲体位在断裂点与残端成像优良率方面的比较

17°屈曲体位在断裂点与残端成像上，优11例，良19例，差11例。30°屈曲体位在断裂点与残端成像上，优20例，良18例，差3例。30°屈曲体位MRI检查的断裂点与残端成像优良率高于17°屈曲体位，差异有统计学意义[38例（92.68%）vs 30例（73.17%）；χ2=13.441，P=0.001]。见图2。

图2 ACL断裂点与残端矢状位FSPDWI图Fig.2 Sagittal FSPDWI images of ACL rupture point and stump

2.4 两组屈曲体位在双束结构成像优良率方面的比较

17°屈曲体位在双束结构成像上，优27例，良29例，差14例。30°屈曲体位在双束结构成像上，优28例，良30例，差12例。两组双束结构成像优良率比较，差异无统计学意义[56例（80.00%）vs 58例（82.86%）；χ2=0.270，P=0.603]。见图3。

图3 ACL双束结构冠状位FSPDWI图Fig.3 Coronal FSPDWI images of ACL bi-beam structure

3 讨论

ACL位于股骨髁间窝，由股骨外侧髁内侧面向内、前、下方走行，末端位于胫骨髁间棘前部；ACL解剖学较特殊，约10%受检者MRI检查难以取得完整的ACL图像，容积效应亦可导致最终MRI成像假阳性[5]。临床已证实，0°伸直位下的MRI检测，ACL成像效果不及屈曲体位，这是由于膝关节处于伸直状态时，ACL被拉紧，股骨附着部位较平且相对宽大，股骨附着区成像不佳；当膝关节做屈曲动作时，可人为扭曲ACL纤维束，矢状位股骨段变窄，因此能够较佳地展示束状结构[6]。而一定角度屈曲，此时髁间顶区与股骨段分开，髁间窝容积变大，同时屈曲体位能够有效改善MRI容积伪影，故临床多选择屈曲体位行膝关节MRI检查[7]。笔者研究对70例患者均由同一名高年资影像技师进行膝关节MRI扫描，仰卧伸直位时确保下肢与检查床面平行，17°、30°屈曲体位摆放时，膝关节部位缓慢抬离床面，线圈下方放置塑料支撑物，检查过程中嘱患者足底紧贴床面，不要倾斜，并用角度测量装置体外测定股骨、胫骨所成角度为163°和150°，确保扫描时膝关节屈曲角度的准确。

笔者对患者分别进行17°屈曲体位与30°屈曲体位MRI扫描，结果显示17°屈曲体位MRI检查的准确度为91.43%，特异度为86.21%，灵敏度为95.12%；30°屈曲体位MRI检查的准确度、特异度、灵敏度均为100.00%；提示两种检查角度均具有较佳的诊断表现，但30°屈曲体位综合检查水平更佳。王梓力等[8]相关研究得出结论，70例正常志愿者的最佳屈曲角范围在20°～40°，平均角（29.21±5.74）°，这与笔者30°屈曲位更有利于显示ACL的研究结果相一致，认为该角度屈曲位能够尽可能地保持ACL所有束支位于同一平面，同时保证适中的韧带紧张度[9]。笔者就35例患者ACL进行30°屈曲体位MRI扫描，途中无主诉不适者，但考虑到个体体形差异，以及疼痛应激、损伤程度等因素影响，未来针对该角度MRI扫描的可行性研究还有待进一步深入。

进一步分析研究结果，发现30°屈曲体位MRI检查的ACL全长成像优良率、断裂点与残端成像优良率均高于17°屈曲体位。这一结果提示30°屈曲体位在ACL全长成像、断裂点与残端成像方面优势更加突出，有助于临床医师更好地掌握患者病情。思考造成上述结局的原因，或是由于17°屈曲状态下，机体髁间顶区与ACL股骨附着区分离距离不甚理想，可直接导致MRI现象前缘不清晰的情况，加之ACL断裂又高发于股骨附着段，当一定程度加大屈曲体位（30°），MRI扫描对断裂处进行清晰成像[10]。

关节屈曲时，前内侧束收紧而后外侧束松弛，此时双束呈扭曲、螺旋状；但笔者研究两组双束结构成像优良率差异并不显著，分析原因，可能与17°至30°角度变化仍旧不足以加重双束螺旋结构有关。

综上，30°屈曲体位膝关节MRI扫描的准确度、灵敏度和特异度高于17°屈曲体位，且在ACL全长、断裂点与残端成像表现方面更佳，二者双束结构成像表现具有一定一致性。