CT三维重建评价成人髌股关节稳定性与前交叉韧带断裂关系

周 巍， 张立波， 付笛语， 卑贵光， 李玉泽， 王俊人， 董 佳， 刘欣伟

北部战区总医院 1.放射诊断科；2.军人门诊；3.骨科，辽宁 沈阳 110016;4.大连医科大学，辽宁 大连 116044

髌股关节有3项重要的骨性解剖(发育异常则为膝关节损伤的危险因素)，包括胫骨结节-股骨滑车沟(tibial tubercle-femoral trochlear groove，TT-TG)间距、髌骨位置及股骨滑车形态[1]。髌股关节不稳常导致反复性髌骨脱位/半脱位，髌骨软骨及股骨滑车软骨损伤，最终导致骨性关节炎，韧带及肌腱损伤等。其中，前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)损伤是最常见和最具破坏性的膝关节损伤之一。ACL损伤导致运动模式及能力的改变，可能使未来10～15年内出现创伤后骨性关节炎的风险高达80%，特别是在伴随半月板损伤的情况下[2]。影像学研究常对某一项异常指标单独分析，较少对以上3种指标联合测量及分析，且多应用磁共振成像进行评估，较少应用CT三维重建进行测量及对比。ACL损伤本质上不是单一平面的应力过大，而是涉及胫股关节3个解剖平面的应力过载，胫骨前部的剪切力、膝关节外翻和胫骨内旋在内等多平面联合载荷[3]。本研究通过CT三维重建影像学资料，分析成人ACL断裂与髌股关节稳定性相关指标的关系，并为临床诊治ACL损伤提供参考依据。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取自2019年5月至2022年5月北部战区总医院骨科收治的120例成年ACL断裂患者为ACL断裂组；另选取120例有膝关节不适、经检查未发现ACL损伤的患者为ACL正常组。纳入标准：两组患者均因膝关节疼痛或肿胀就诊，ACL断裂组CT检查显示ACL完全断裂，ACL正常组CT检查显示ACL无损伤。排除标准：骨性关节炎；骨肿瘤；成像质量不佳；膝关节过度外旋、内旋；骨折；有膝关节手术史及治疗史。ACL正常组中，男性71例，女性49例；平均年龄(41.53±10.79)岁；平均体质量(68.06±7.57)kg。ACL断裂组中，男性64例，女性56例；平均年龄(40.49±11.15)岁；平均体质量(70.10±8.76)kg。两组患者的一般资料比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。本研究经医院伦理委员会批准。所有患者均对本研究知情同意。

1.2 研究方法 所有患者均采用O度位(膝关节伸直位)，采用飞利浦256排螺旋CT机，电流20 mA，电压120 kV，层厚2.0 mm，连续扫描，薄层重建0.5 mm。扫描范围从股骨滑车，经髌骨至胫骨结节为止。所有图像及后处理均由2名有经验的高年资影像科医师测量及评估，所有数值均测量2次，中间间隔7 d，记录平均值。两名医师对研究内容均不知情。具体测量方法：(1)髌骨高度比为髌下到胫骨粗隆附着点与髌骨最长径的比值，即髌腱长度/髌骨长度(insall-salvati，IS)。见图1。(2)滑车外侧倾斜角度为通过外侧滑车软骨下平面与股骨髁后部的连线之间形成的角度。见图2。(3)采用双图像融合测量TT-TG间距，在出现完整软骨滑车上确定最低点，确定在髌腱内外侧连线中垂线与胫骨结节前端的交点，图像重合，交点至股骨后髁的垂线距离即为TT-TG间距。见图3。(4)滑车沟角为股骨髁内外侧最高点与髁间沟最低点的连线夹角。见图4。

1.3 观察指标 比较两组患者的TT-TG间距过宽(TT-TG>15 mm)、髌骨高位(IS值>1.2)及股骨滑车发育不良[滑车沟角(138°±6°)检出率的差异，以及TT-TG、IS值、滑车钩角的平均值。

2 结果

ACL断裂组中，TT-TG间距过宽46例(38.3%)，髌骨高位39例(32.5%)，股骨滑车发育不良27例(22.5%)。ACL正常组中，TT-TG间距过宽13例(10.8%)，髌骨高位9例(7.5%)，股骨滑车发育不良14例(11.7%)。ACL断裂组的TT-TG间距过宽、髌骨高位、股骨滑车发育不良患者比例均高于ACL正常组，差异有统计学意义(P<0.05)。ACL断裂组的TT-TG间距、IS值、滑车沟角均高于ACL正常组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组TT-TG间距、IS值、滑车沟角比数

3 讨论

TT-TG是判断髌骨外偏程度最常用的指标之一，也是制定手术方案的重要参考依据。O度位CT横截面测量TT-TG间距已成为临床摄片的“金标准”[4]。TT-TG间距>15 mm会导致髌骨不稳[5]。高位髌骨以及股骨滑车发育不良均是股髌关节不稳的影响因素[6]。本研究结果显示，ACL断裂组的TT-TG间距、IS值、滑车沟角均高于ACL正常组，差异均有统计学意义(P<0.05)，提示ACL断裂组患者的髌骨位置较高，股骨滑车发育不良及TT-TG间距加大与ACL断裂具有一定关系。股髌关节动态稳定结构是以股四头肌为主，股内外侧肌为辅的相互协作、制约，共同形成髌股关节的动态稳定。静态稳定结构主要由髌骨内侧、外侧支持带组成。内侧髌支持带限制髌骨向外侧移位，外侧横韧带(位于髌骨外侧支持带深层)限制髌骨向内侧移位，该解剖关系被打破，可导致髌骨关节不稳[7-8]。ACL是一种致密的结缔组织，含有丰富的胶原纤维和少量的纤维间基质以及变形的成纤维细胞。胶原纤维束主要提供韧带的高刚度，弹性蛋白含量通常约为总韧带重量的1%，并提供组织的弹性恢复。在外力作用下，ACL胶原纤维断裂，应力降低，最终导致韧带断裂。ACL的极限张力在600～2 300 N之间变化[9]。与髌骨位置正常者比较，髌骨高位者需要更高的膝关节屈曲度，才能使髌骨与滑车接触，当膝关节扭曲、外翻、内翻、屈曲及伸直时，股骨和胫骨间相对短暂的平移会增加，以防止股骨髁与髌骨间产生额外的接触应力，导致ACL承受更大的压力，从而增加其断裂的概率[10-11]。本研究的优势是将影响股髌关节稳定性的3项重要指标进行综合测量及分析，且样本量较大，结果客观真实。既往有研究提出，IS值>1.2即为髌骨高位[12-13]。本研究结果显示，ACL断裂组IS值稍增大，约1.25，可能与ACL断裂组为ACL完全断裂、髌骨移位增加有关。滑车发育不良可导致股骨远端失去正常弧形凹陷，髁间切迹狭窄，滑车沟角度改变。本研究结果显示，ACL断裂组滑车沟角度明显加大，提示滑车发育不良，会增加ACL重建后激发早期骨关节炎的风险[14-15]。

综上所述，TT-TG间距过宽、髌骨高位、股骨滑车发育不良可导致髌骨关节稳定性发生改变，是ACL断裂的危险因素。因此，对于有髌骨高位伴或不伴滑车发育不良的人群，在运动中，都更容易造成ACL损伤甚至断裂，应注意观察上述高危人群，尽量减少伤害的发生或降低损伤程度。