急性髌骨外侧脱位者与非接触性前交叉韧带撕裂者间髌股关节磁共振参数的比较

冯 艳 刘 健 王红霞 郑 雷 董景敏

1 滨州医学院附属医院放射科 山东 滨州 256603；2 滨州市人民医院心内科心血管彩超室 山东 滨州 256600；3 武警山东总队医院医学影像科 山东 济南 250014

前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)损伤是膝关节最常见的韧带损伤，髌骨外侧脱位(lateral patellar dislocation，LPD)也是膝关节常见损伤之一，在青少年中发生率仅次于ACL损伤，位居第2位[1]。研究表明：股骨滑车发育不良、髌骨高位、胫骨结节-股骨滑车沟(tibial tubercle -trochlear groove，TT-TG)过长三因素是导致膝关节不稳的主要因素[2-4]，研究也表明ACL损伤者其股骨滑车参数、髌骨位置、TT-TG间距也与正常人群存在一定的差异，但仅将其进行了量化研究而未对其进行分度研究[5-11]。目前急性LPD、非接触性ACL撕裂及正常人群间此三大参数间的差异尚缺乏系统的对比分析。本研究通过对急性LPD病例、非接触性ACL撕裂病例和正常膝关节的磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)资料进行回顾性分析，比较髌股关节MRI三大参数在三种病例间的差异，以初步探寻非接触性ACL撕裂者髌股关节的危险解剖因素。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2018年1月至2021年3月于某院就诊的患者，由经验丰富的骨关节外科主治医师进行临床查体。急性LPD病例组的纳入标准[12-13]：髌骨脱位与MRI检查时间间隔≤15 d，MRI检查显示髌骨内侧缘和股骨外侧髁前侧面典型部位的骨挫伤；患者就诊时临床体检发现髌骨处于外侧脱位状态；临床明确的LPD病史，髌内侧缘压痛，髌骨外推恐惧试验阳性。排除标准：既往膝关节外伤史、手术史以及风湿性关节炎等病例均排除在研究之外。共49例病例纳入本组，其中男24例，女25例，年龄14～35岁，平均年龄(22.9±1.4)岁。右膝者26例，左膝者23例，受伤与就诊时间间隔为2 h～12 d。ACL撕裂病例组均在该院行关节镜下ACL重建术，且术前均行患侧膝关节MRI检查。病例排除标准：膝关节手术史、LPD或髌骨不稳病史者、膝关节其他结构损伤者。共63例患者纳入该组，其中男37例，女26例，年龄17～42岁，平均年龄(29.0±0.8)岁。右膝者26例，左膝者37例，受伤与就诊时间间隔为1 h～19 d；随机抽取120例同期进行MRI检查且膝关节正常者作为对照组(仅膝关节少量积液者可纳入范围)，其中男62例，女58例，年龄17～39岁，平均年龄(28.2±1.2)岁。右膝者56例，左膝者64例。

1.2 MRI检查及图像分析方法 使用西门子公司生产的Siemens Magnetom Skyra 3. 0T MR 扫描仪。用膝关节专用线圈，患者平卧，自然屈曲位，扫描横断面、矢状面和冠状面。三者采用快速自旋回波质子密度加权压脂像、自旋回波T1加权序列、快速自旋回波质子密度加权压脂像。扫描层厚均为3 mm。间距为0.3 mm，FOV 160 mm，矩阵为256×192。

股骨滑车发育不良参照Fucentese和Lippacher研究标准进行分类[14-15]：正常、A型(相对较浅的滑车沟)、B型(扁平或凸出的滑车)、C型(滑车关节面不对称，外侧面凸出，内侧面发育不全)和D型(滑车关节面不对称，垂直的关节面与峭壁征)四类。在横断面MRI上观测股骨滑车结构，使用具有完整软骨滑车的最近侧图像。滑车发育分为正常、发育不良，发育不良包含低度发育不良(A型)和高度发育不良(B、C或D型)作进一步分析[15]。髌骨高度采用Insall-Salvati指数进行评判，在标准矢状位MRI上分别测量髌腱长度和髌骨最长矢状面长度，并计算二者比值[16]。对于首次MRI检查因髌股关节对应关系不良而导致无法进行测量的患者，在本院进行人工复位后约4～7 d进行第2次MRI检查，并在第2次MRI上评估测算髌骨高度。Insall-Salvati指数>1.3则认为是髌骨高位。TT-TG距离的测量参照Schoettle等[17]的研究标准，在横轴位MRI上，从头尾方向选择第1张完整滑车软骨覆盖的层面，取此层滑车沟的最深点向股骨髁后缘软骨面最后端的切线作一垂线，作为股骨端垂线，此垂线转移至所有层面，然后做髌腱附着点的内外侧点的中垂线与胫骨前缘交点，作为髌腱附着点的中心，而后从髌腱附着点中心向髁后轴做一垂线，作为胫骨端的垂线，此两条垂线间的距离即TT-TG间距。TT-TG间距>15 mm者则认为是TT-TG间距过大[4]。

1.3 统计学方法 采用SPSS 17.0软件对所有数据进行处理。组间比较采用卡方检验，P<0.05为差异有统计学意义。随机抽取30例病例，两位阅片者对股骨滑车发育不良MRI分级诊断一致性进行Kappa分析。通过计算组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)对两位阅片者间测算髌骨高度和TT-TG间距的一致性进行分析。

2 结果

2.1 三组间髌股关节股骨滑车MRI参数比较 急性LPD组发生例数明显高于对照组和肺接触ACL撕裂组，P均<0.01(表1)。

2.2 三组间髌股关节髌骨位置MRI参数比较 急性LPD组髌骨高位发生例数明显高于对照组，P<0.01。急性LPD组髌骨高位发生例数明显高于非接触性ACL撕裂组，P<0.05(表2)。

表1 三组间髌股关节股骨滑车MRI参数比较/例

表2 三组间髌股关节髌骨位置MRI参数比较/例

2.3 三组间髌股关节TT-TG间距MRI参数比较 急性LPD组TT-TG间距过大发生例数明显高于正常对照组，P<0.01。急性LPD组TT-TG间距过大发生例数明显高于非接触性ACL撕裂组，P<0.05(表3)。

表3 三组间髌股关节TT-TG间距MRI参数比较/例

2.4 典型病例 对于随机抽取的30例病例的图像资料，两位观察者对于股骨滑车发育不良分级的Kappa为0.733，具有比较好的一致性，对于髌骨高度和TT-TG间距两位观察者ICC值分别为0.933和0.902。这提示具有比较好的一致性。

2.4.1 急性LPD典型病例 患者，女，14岁，因左膝关节扭伤1周就诊。其MRI表现为：冠状位快速自旋回波质子密度加权压脂像显示股骨外侧髁局限性骨髓水肿；术前横轴位T2压脂像显示患者为髌骨外侧脱位，滑车沟较浅，且伴髌骨内侧区及股骨外侧髁局限性骨髓水肿，关节囊腔积液；矢状位T1加权序列测量术前、术后Insall-Salvati指数分别为1.2、1.4，表示髌骨高位；横轴位T2压脂像，测量TT-TG间距线段4为20.9 mm，为TT-TG间距增宽；术后横轴位T2压脂像显示髌股关节对合良好(图1)。

2.4.2 非接触性ACL撕裂典型病例 患者，男，18岁，左膝关节外伤2天就诊。其MRI表现为：横轴位T2压脂像显示股骨滑车间沟较浅，属于滑车发育不良A型；矢状位T1加权序列示Insall-Salvati指数为1.1，表示髌骨位置正常。矢状位及冠状位PD压脂像分别显示术前前交叉韧带撕裂以及膝关节镜下前交叉韧带重建术后(图2)。

2.4.3 对照组(仅关节腔少量积液)典型病例 患者，女，31岁，因左膝关节疼痛10余天就诊。其MRI表现为：横轴位T2压脂像显示股骨滑车发育正常，关节腔内少量积液；矢状位T1加权序列显示Insall-Salvati指数为1.1，表示髌骨位置正常；冠状位PD压脂像显示前交叉韧带走行连续，未见异常信号，关节腔内少量积液(图3)。

3 讨论

急性LPD是膝关节常见损伤，尤其好发于活动较多的年轻人，约占青少年急性膝关节损伤积血的25%～31.3%[1,18]。Köhlitz等[2]研究表明，股骨滑车发育不良、TT-TG间距增宽、髌骨高位被认为是导致LPD的三大解剖因素。Zhang等[3]研究表明，重度股骨滑车发育不良、TT-TG间距过宽、髌骨高位、轻度股骨滑车发育不良是导致髌骨复发性脱位前四大危险因素，其风险比分别为18.9、12.7、8.4、7.2。本研究中的急性LPD病例组中重度股骨滑车发育不良、TT-TG间距过宽、髌骨高位、轻度股骨滑车发育不良分别有18例(36.7%)、21例(42.9%)、27例(55.1%)、20例(40.8%)，此四者阳性例数均明显高于非接触性ACL撕裂组和正常对照组，亦提示髌股关节三大因素是导致LPD的解剖因素，与Köhlitz 、Zhang等研究结果基本一致。

ACL损伤虽是膝关节最常见的损伤，但与导致LPD的解剖学因素研究相比，导致ACL损伤的定性解剖学危险因素研究相对较少。在此三大解剖学因素中，研究相对稍多的是髌骨高度，但仍存在较大的争议。Lin等[19]研究表明ACL撕裂者Insall-Salvati指数低于正常者，而孙百胜等[10]、任瑞等[20]研究表明，ACL撕裂者之髌骨高度高于正常者。本研究表明，ACL撕裂者之Insall-Salvati指数高于正常者，与孙百胜等研究结果基本一致。另外，本研究表明，LPD者Insall-Salvati指数亦高于ACL撕裂者。与非髌骨高位者相比，髌骨高位者髌骨滑动进入股骨滑车凹槽常需要更长的滑动距离和膝关节更大的屈曲角度，同时髌骨-股骨沟间的有效接触面积小，在膝关节浅屈曲角度下髌骨稳定性将降低从而更易于导致LPD。

A. 冠状位快速自旋回波质子密度加权压脂像；B. 矢状位T1加权序列示术前Insall-Salvati指数；C. 矢状位T1加权序列示术后Insall-Salvati指数；D. 术前横轴位T2压脂像；E. 术前横轴位T2压脂像测量TT-TG间距线段4；F. 术后横轴位T2压脂像。

A. 横轴位T2压脂像；B. 矢状位T1加权序列示Insall-Salvati指数；C. 术前矢状位快速自旋回波质子密度加权压脂像；D. 术后矢状位快速自旋回波质子密度加权压脂像；E. 术前冠状位快速自旋回波质子密度加权压脂像；F. 术后冠状位快速自旋回波质子密度加权压脂像。

A. 横轴位T2压脂像；B. 矢状位T1加权序列示Insall-Salvati指数；C. 冠状位快速自旋回波质子密度加权压脂像。

股骨滑车形态是影响髌股关节稳定性的重要因素，股骨滑车沟的角度和深度的异常常导致髌骨运动轨迹的异常，从而导致LPD。Zhang等[3]研究表明，重度股骨滑车发育不良、轻度股骨滑车发育不良者较股骨滑车发育正常者发生复发性LPD的风险比分别是18.9、7.2。在本研究LPD组中，重度股骨滑车发育不良、轻度股骨滑车发育不良者分别有18例(36.7%)、20例(40.8%)，在三大解剖因素中所占比例最高，明显高于非接触性ACL撕裂组和正常对照组，亦提示股骨滑车发育不良是导致LPD的最主要的解剖因素。虽然股骨滑车发育不良者由于股骨滑车的扁平甚至凸起而导致股骨滑车容易发生外旋，致使胫骨平台的相对内旋和前移较明显，在相同作用力下相对易于导致ACL撕裂，但由于股骨滑车外侧面的扁平或凸起更易于导致髌骨外侧移位，同时内侧髌股韧带的稳定力度和抗撕裂强度也远小于ACL，所以在相同轴向压力和旋转角度下，更易于致使LPD从而促使病人膝关节自发性、保护性停止过度旋转而避免了ACL损伤。本研究非接触性ACL撕裂组中，虽然轻度股骨滑车发育不良、重度股骨滑车发育不良者均略高于正常对照组，但二者间差异无统计学意义，与纪丙军等[9]研究并不一致。本研究分析这与非接触性ACL撕裂者的损伤机制和外侧胫骨平台后倾角相关，在非接触性ACL损伤瞬间，膝关节以胫骨内侧平台为支点进行旋转运动，胫骨外侧平台倾斜角越大，则轴向压力更容易导致受损者的股骨外侧髁向胫骨外侧平台的后侧移动，而股骨的相对外旋会导致胫骨平台的相对内旋并前移，在同样的外力作用下，外侧平台后倾角越大则导致ACL承受的牵拉力更大，从而导致其损伤。虽然部分研究表明股骨髁间窝宽度狭窄者也容易导致ACL损伤[21-22]，但现阶段尚未进行深入研究并与部分研究结论间存在争议[23-24]。因此，尽管股骨滑车发育不良者较股骨滑车发育正常者相对易于发生ACL损伤，但二者间尚无统计学差异。

TT-TG间距增大也是导致髌股关节不稳的重要解剖因素，胫骨结节的位置是髌骨下外侧力矢量的关键，正常的胫骨结节位置，能在膝关节弯曲时向下引导力矢量，而胫骨结节过度侧向化，则髌骨在膝关节屈曲时会被外侧向拉动而导致其脱位。因此，胫骨结节的过度侧向位移亦即TT-TG间距过宽也是导致LPD的危险因素，在本研究LPD组的TT-TG间距增大发生例数也明显高于非接触性ACL撕裂组和正常对照组。非接触性ACL撕裂者之TT-TG间距高于正常者[8,11]。本研究亦提示，非接触性ACL撕裂组中TT-TG增宽发生例数略高于正常对照组。本研究分析认为，在固定股四头肌力量的情况下，TT-TG间距越大，则胫骨的内旋程度越大，增加胫骨的前向剪切力，致使ACL承受更大的张力而损伤，但现阶段仅对非接触性ACL损伤者的TT-TG间距进行了定量分析而未进行定性分析。与股四头肌、髌腱、胫骨平移和旋转有关的生物力学因素似乎是非接触性ACL损伤的关键因素[25-26]，但它们与TT-TG间距过宽的关系还尚不清楚，因此在本研究中二者间差异无统计学意义。

综上所述，急性LPD者、非接触性ACL撕裂者与对照组人群间股骨滑车发育情况、髌骨位置、TT-TG间距三大MRI参数存在显著差异。股骨滑车发育不良、TT-TG间距过长与非接触性ACL撕裂伤无相关性，但髌骨高位与非接触性ACL撕裂具有一定的相关性，髌骨高位可以作为非接触性ACL损伤的一个危险解剖指标。