急性前交叉韧带损伤中骨挫伤磁共振成像特征及意义

刘超 尹科 阳志军 刘岸松 戴祝

南华大学附属第一医院骨科中心运动医学专科（衡阳 421000）

前交叉韧带（anterior cruciate ligment，ACL）损伤是体育运动中常见和危害性大的损伤之一，在一般人群中，ACL撕裂的总发生率为68.6/10万人年，男性的发病率高于女性[1]。ACL 损伤治疗费用高、康复时间长、功能恢复不佳风险高[2]，预防ACL 损伤日益引起重视。而了解ACL损伤的受伤机制对于改善预防策略至关重要[3]。骨挫伤是急性ACL损伤的间接征象，一般发生在膝关节外侧间室，文献报道其发生率为78%[1]。一方面急性ACL骨挫伤可能与膝关节功能障碍及疼痛加重有关，严重骨挫伤是早期退行性变的危险因素[4]。另一方面，骨挫伤的存在可以间接推测ACL 损伤受伤机制[3]。ACL 常见损伤机制为外翻及轴移，但不同部位ACL 损伤机制、骨挫伤的研究较少，且两者的关系尚未明确。为此，我们通过对急性ACL 损伤患者的磁共振成像（magnetic resonance image，MRI）图像进行回顾性分析，根据急性ACL损伤部位对患者进行分组，比较每组患者的一般资料，并测量矢状面及冠状面股骨、胫骨骨挫伤的范围和位置，分析ACL 损伤中骨挫伤MRI 影像特征及意义，以期为间接推测不同部位ACL 损伤受伤机制提供参考依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

纳入标准：1.关节镜手术确诊为急性ACL损伤或急性ACL胫骨髁间棘止点撕脱骨折，受伤时间至行膝关节MRI时间≤30天；2.胫骨或股骨至少存在一处骨挫伤。

排除标准：1.既往膝关节手术史，合并后交叉韧带损伤；2.合并膝关节慢性疼痛、痛风性关节炎、类风湿关节炎、骨关节炎及关节内肿瘤等疾病；3.膝关节存在细菌感染、真菌感染、结核感染等感染性疾病。

收集我院2017 年1 月至2021 年12 月收治的ACL损伤患者资料，其中符合上述纳入及排除标准并有完整病例资料的84例病例作为本研究病例。其中，男51例，女33例；年龄30.19 ± 13.70岁；左膝48例，右膝36例。本研究由本院伦理委员会批准［2017 医院伦审第（003）号］，所有受试者均签署了知情同意书。

1.2 研究方法

患者伤后常规行膝关节MRI 检查，采用3.0T 超导磁共振仪（西门子，德国）。患者检查时取仰卧位，双下肢肌肉放松，膝关节中立位放置于线圈内，枕垫支撑。扫描层厚3 mm，间距0.5 mm，TR 4000～6000 ms，TE 25～30 ms，采集矩阵512×256，FOV 15～16 cm。根据膝关节MRI 中ACL 损伤部位，分为四组：A 组，股骨端断裂；B 组，体部断裂；C 组，胫骨端断裂；D 组，胫骨髁间棘止点撕脱性骨折。记录患者一般资料，如性别、年龄、左右侧别、体质指数、内侧半月板（medial meniscus，MM）损伤、外侧半月板（lateral meniscus，LM）损伤、内侧副韧带（medial collateral ligament，MCL）损伤及外侧副韧带（lateral collateral ligament，LCL）损伤等。对患者术前MRI图像，分别在MRI矢状面、冠状面T2WI 脂肪抑制序列中选取股骨、胫骨骨挫伤面积最大的层面，测量骨挫伤的前后缘及其中心点距离股骨前缘及胫骨前缘的距离、左右缘及其中心点距离股骨内缘及胫骨平台内缘的距离。

通过PACS系统读取MRI影像，分别测量矢状面及冠状面T2WI 抑脂序列面积最大层面骨挫伤的范围和位置。矢状面胫骨端测量：选取胫骨骨髓挫伤范围最大的矢状位层面作为测量平面，平行关节面于挫伤前后径最大处做平行线，该线上标记胫骨前缘（A1点）、胫骨后缘（B1点）、骨髓挫伤前缘（C1点）、骨髓挫伤后缘（D1点），C1D1连线中点标记为O1点，矢状面胫骨骨挫伤范围定义为C1D1连线的距离（mm），矢状面胫骨骨挫伤位置定义为A1O1/A1B1的比值（%）（图1）。冠状面胫骨端测量：选取胫骨骨髓挫伤范围最大的冠状位层面作为测量平面，平行关节面于挫伤左右径最大处做平行线，该线上标记胫骨内缘（A2点）、胫骨外缘（B2点）、骨髓挫伤内缘（C2点）、骨髓挫伤外缘（D2点），C2D2连线中点标记为O2点，冠状面胫骨骨挫伤范围定义为C2D2连线的距离（mm），冠状面胫骨骨挫伤位置定义为A2O2/A2B2的比值（%）（图2）。矢状面股骨端测量：选取股骨骨髓挫伤范围最大的矢状位层面作为测量平面，垂直股骨皮质前缘连线于挫伤最长距离处做直线，该线上标记股骨皮质前缘（E1点）、股骨后缘（F1点）、骨髓挫伤前缘（G1点）、骨髓挫伤后缘（H1点），G1H1连线中点标记为I1点，矢状面股骨骨挫伤范围定义为G1H1连线的距离（mm），矢状面股骨骨挫伤位置定义为E1I1/E1F1的比值（%）（图3）。冠状面股骨端测量：选取股骨骨髓挫伤范围最大的冠状位层面作为测量平面，平行股骨关节面于挫伤左右径最大处做平行线，该线上标记股骨内缘（E2点）、股骨外缘（F2点）、骨髓挫伤外缘（G2点）、骨髓挫伤内缘（H2点），G2H2连线中点标记为I2点，冠状面股骨骨挫伤范围定义为G2H2连线的距离（mm），冠状面股骨骨挫伤位置定义为E2I2/E2F2的比值（%）（图4）。

图1 矢状面胫骨端测量

图2 冠状面胫骨端测量

图3 矢状面股骨端测量

图4 冠状面股骨端测量

1.3 统计学处理

采用SPSS 22.0统计软件进行统计学分析。年龄、体质指数、MRI 距受伤时间、股骨、胫骨矢状面及冠状面挫伤范围、部位不符合正态分布，以中位数及四分位数间距［M（QR）］描述，四组间比较采用Kruskal-Wallis H秩和检验；性别、侧别、内外侧半月板损伤、内外侧副韧带损伤发生率的组间比较采用卡方检验；检验水准α值取0.05。

2 结果

2.1 4组患者一般资料比较

4 组患者年龄、性别、侧别、体质指数、MRI 距受伤时间、内外侧半月板损伤发生率及内外侧副韧带损伤发生率的差异无统计学意义（P＞0.05，表1）。

2.2 4组患者矢状面胫骨端、股骨端骨挫伤范围及位置比较

矢状位上，D 组损伤患者胫骨挫伤范围为37.01（32.76，41.63）mm，较A 组损伤胫骨挫伤范围18.58（12.86，24.01）mm（H=-4.51，P＜0.05）及B组损伤胫骨挫伤范围18.92（9.41，26.36）mm（H=-5.02，P＜0.05）明显增大。D 组损伤患者胫骨挫伤位置为60.48（56.47，65.12）%，较A 组损伤胫骨挫伤位置77.85（70.86，86.44）%（H=4.45，P＜0.05）及B 组损伤胫骨挫伤位置75.31（68.32，87.04）%（H=4.02，P＜0.05）明显减小，说明D组损伤胫骨挫伤部位更为偏前。矢状位上，D组损伤患者股骨挫伤范围为23.46（19.24，35.20）mm，较A组损伤股骨挫伤范围12.89（0.00，22.37）mm 明显增大（H=-3.57，P＜0.05）。D组损伤股骨挫伤位置为51.82（44.16，55.90）%，较A 组损伤股骨挫伤位置38.65（0.00，49.05）%明显增大（H=-3.27，P＜0.05），说明D组损伤股骨挫伤位置更为偏后（见表2）。

表2 4组ACL损伤患者矢状面胫骨端、股骨端骨挫伤范围及位置比较

2.3 4组患者冠状面胫骨端、股骨端骨挫伤范围及位置比较

冠状位上，D组损伤胫骨挫伤范围为45.73（33.80，56.03）mm，较A组损伤患者胫骨挫伤范围31.60（26.96，36.80）mm（H=-2.93，P＜0.05）及B组损伤胫骨挫伤范围27.01（18.37，41.33）mm 明显增大（H=-3.79，P＜0.05）。D 组损伤胫骨挫伤位置为64.73（50.00，71.47）%，较A组损伤患者胫骨挫伤位置74.57（69.12，79.33）%明显减小（H=2.81，P＜0.05），说明D 组损伤患者胫骨挫伤位置更为偏内。冠状位上，4组患者股骨挫伤范围差异无显著性（H=6.601，P＞0.05），且4组患者股骨挫伤位置差异无显著性（H=4.947，P＞0.05）（见表3）。

表3 4组ACL损伤患者冠状面胫骨端、股骨端骨挫伤范围及位置比较

3 讨论

3.1 急性ACL损伤的受伤机制

ACL 起于股骨外髁的内侧面的后部，向前下方向止于胫骨上端髁间前窝的内侧。分前内束和后外束两束。ACL 主要的功能是限制胫骨相对股骨的向前滑动，膝关节伸直时和关节囊、内外侧副韧带以及后交叉韧带一起限制侧方滑动和旋转运动。由于ACL独特的形态与功能，在胫骨过度的前后移位、膝关节过度的内外旋，以及膝关节过度的屈伸运动时，都可能在韧带起止点或韧带本身发生撕裂和断裂[5]。

ACL 损伤是膝关节最常见的损伤之一，根据其受伤机制可分为接触性损伤和非接触性损伤，大部分损伤是非接触性损伤，占损伤比例的70%～90%[6]。非接触性损伤中，外翻和轴移是造成急性ACL 损伤的主要损伤机制，常由于膝关节在运动过程中突然改变方向或者发生轴移运动而使膝关节过度旋转（内旋、外旋），从而导致胫骨前向剪切力及旋转力量的瞬间剧增而导致非接触性ACL 断裂[7]。Quatman 等报道了膝关节外翻联合胫骨外旋或内旋是ACL 损伤的主要机制[8]。另外，膝关节过伸也是非接触性损伤的一种可能机制[1]，受伤时膝关节伸直着地，ACL张力增加，使ACL有很高的断裂风险[2]。

3.2 急性ACL损伤骨挫伤的MRI特征

MRI具有无创伤性、准确率及敏感度高等特点，是诊断膝关节ACL 损伤的首选检查手段。ACL 断裂的MRI 直接征象为ACL 连续性中断，或走行异常。骨挫伤是急性ACL 损伤的间接征象，一般发生在膝关节外侧间室[9]。骨挫伤由骨骼的直接打击、相邻骨骼的撞击或撕脱伤产生的牵引力所致。不同年龄阶段ACL损伤患者的骨挫伤的面积和部位分布相似[10]。病理上骨挫伤表现为骨髓的弥漫性或局限性充血出血、水肿伴有或不伴有骨小梁细微骨折。

骨髓挫伤的分布为诊断相关软组织损伤提供了重要线索[11]。MRI 评估膝关节骨挫伤最好采用脂肪抑制的T2 加权像。骨挫伤的室间分布与伴随的关节内和关节外损伤有关，涉及膝关节外侧间室的骨挫伤与外侧副韧带、外侧半月板损伤相关，而涉及膝关节内侧间室的骨挫伤与内侧副韧带、内侧半月板损伤相关[12]。

急性ACL 损伤患者出现骨挫伤，预示更严重的关节损伤，可能与膝关节功能障碍及疼痛加重有关，且严重骨挫伤是早期退行性变的危险因素[4]。骨挫伤与急性ACL 损伤患者的预后密切相关，在接受ACL 重建的运动爱好者中，较大的骨挫伤面积也可能预测患者预后不良[13]。Kia 等通过回顾性分析40 例ACL 损伤患者MRI 资料，测量术前骨挫伤面积，并记录软骨损伤分度，发现受伤时的骨挫伤面积与软骨损伤严重程度有显著关联[14]。Lattermann 等通过记录81 例ACL 损伤患者术前骨挫伤体积和软骨严重程度，并追踪随访患者ACL 重建术后2～6 年，证实关节软骨损伤患者行ACL重建术，若合并骨挫伤，术后临床症状更明显[15]。

3.3 急性ACL损伤MRI骨挫伤特征与受伤机制

ACL 损伤机制并不完全清楚，MRI 上骨挫伤的存在为推测ACL损伤机制提供了非常重要的信息[16]。创伤性膝关节骨挫伤的位置和范围受到损伤机制（如损伤期间的负荷）或并发损伤（如压缩性骨折、半月板损伤、副韧带损伤）的影响，而与年龄无明显相关[10]。ACL损伤时股骨和胫骨骨挫伤被认为是损伤时的撞击足迹，骨挫伤的位置和范围可能提供关于初始损伤的有用信息[17，18]。

ACL 损伤时股骨与胫骨平台发生轴移旋转，导致两骨之间撞击，从而产生骨挫伤[3]。且骨挫伤的严重程度与受伤时股骨与胫骨撞击及移位的程度相关[19]。本研究中胫骨髁间棘止点撕脱性骨折造成的胫骨矢状面、冠状面范围及股骨矢状面范围大于ACL 股骨端及体部断裂范围，这可能预示ACL 胫骨髁间棘止点撕脱性骨折患者受伤时运动强度、幅度更大，股骨与胫骨撞击力度更大，所以挫伤范围更大。Berger等通过对220例外伤性膝关节损伤患者进行回顾性分析，探讨创伤性骨髓挫伤、膝关节损伤机制和相关软组织损伤之间的关系，发现膝关节外翻和轴移损伤引起胫骨后外侧区域的外伤性骨髓异常[20]。根据以上受伤机制，Quatman等提出减少膝关节外翻和股骨胫骨之间相互旋转运动的复合运动可能减少膝关节ACL损伤和骨挫伤的发生[8]。

膝关节外翻损伤造成的骨挫伤位于胫骨后外侧和股骨外侧；轴移损伤造成的骨挫伤位于胫骨后方和股骨外侧中部[20]。而造成急性ACL损伤骨挫伤的主要损伤机制是外翻和轴移，故急性ACL 骨挫伤的位置主要集中在股骨外侧和胫骨平台后外侧[8，21]。本组病例情况与此吻合，84 例病例中，69 例骨挫伤发生在股骨外侧髁，77 例病例骨挫伤发生在胫骨平台后外侧。推测在急性ACL 损伤过程中，发生了相对于股骨的大量胫骨前移，导致股骨髁的中部或前部撞击了胫骨平台的后部，造成股骨与胫骨的对吻挫伤。本研究中急性ACL胫骨髁间棘止点撕脱性骨折造成的胫骨挫伤矢状面、冠状面位置比ACL 股骨端及体部断裂更偏前、偏内，说明胫骨髁间棘止点撕脱性骨折患者受伤时胫骨外旋角度更大，从而使股骨外髁撞击外侧胫骨平台位置更偏前、偏内。而且胫骨平台后缘是相对固定的撞击点，而股骨髁的撞击位置与受伤时膝关节屈曲角度有关[11]。本研究发现急性ACL胫骨髁间棘止点撕脱性骨折造成的股骨挫伤矢状面位置比ACL股骨端及体部断裂更偏后，说明ACL 胫骨髁间棘止点撕脱性骨折受伤时膝关节屈曲角度更大，从而使股骨外髁偏后部撞击外侧胫骨平台。

本研究的局限性：（1）本研究为回顾性研究，存在一定偏倚，尚需开展大样本的前瞻性随机对照研究。（2）研究样本量较少，尤其在C 组，可能导致统计学上的偏倚，研究结果尚需大规模病例研究证实。（3）本研究以距离评估骨挫伤的范围，以比值评估骨挫伤的相对位置，如果能够测量股骨或胫骨骨挫伤体积，测量结果可能会更精确。（4）本研究对不同部位ACL损伤的具体机制没有进行分析，尚需通过生物力学等进行更进一步的研究。

4 结论

相比于急性前交叉韧带实质部断裂，急性前交叉韧带胫骨髁间棘止点撕脱骨折挫伤范围更大，胫骨端挫伤位置更偏前、偏内，股骨端挫伤位置更偏后。