呂 琦 馬春輝 王培軍 邵志紅 趙小虎 朱海燕 張 敏

（1同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 上海 200065；2上海交通大學(xué)附屬上海市第一人民醫(yī)院骨科 上海 200080）

3.0T MRI評(píng)估青年人群膝關(guān)節(jié)前交叉韌帶（ACL）損傷的危險(xiǎn)相關(guān)因素

呂 琦1▲馬春輝2▲王培軍1△邵志紅1趙小虎1朱海燕1張 敏1

（1同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科 上海 200065；2上海交通大學(xué)附屬上海市第一人民醫(yī)院骨科 上海 200080）

目的探討3.0T MRI評(píng)估青年人群前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）損傷的危險(xiǎn)相關(guān)因素。方法回顧性分析已確診ACL損傷的患者69例（其中男35例，女34例）及正常對(duì)照組62例（其中男33例，女29例）膝關(guān)節(jié)3.0T MRI掃描資料，比較MRI診斷ACL損傷的敏感性，特異性及準(zhǔn)確性。測(cè)量不同性別人群及損傷組與正常組的膝關(guān)節(jié)形態(tài)，測(cè)量參數(shù)包括：股骨髁間凹的寬度（notch width，NW）、股骨內(nèi)外側(cè)髁的總長(zhǎng)（bicondylar width，BW）以及兩者的比例即髁間窩寬度指數(shù)（NW index，NWI），內(nèi)側(cè)髁至髁間凹的寬度（medial condyle size，M）、外側(cè)髁至髁間凹的寬度（lateral condyle size，L）及兩者的比值（L∶M），并測(cè)量不同性別及損傷組與未損傷組脛骨內(nèi)側(cè)平臺(tái)坡度（medial tibial plateau slope，MTS）及外側(cè)脛骨平臺(tái)坡度（lateral tibial plateau slope，LTS）。結(jié)果MRI診斷ACL損傷的敏感性為94.2％，特異性為92.3％，準(zhǔn)確性為93.5％。68例男性與63例女性比較，BW、L及NWI的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），NW、M及L∶M的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），青年男性與女性膝關(guān)節(jié)形態(tài)不同，男性膝關(guān)節(jié)的NWI較女性更小，在男性ACL損傷組與正常組相比，BW、L∶M及NWI的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），ACL損傷組的NWI更?。欢灾蠥CL損傷組與正常組相比，各參數(shù)的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有參數(shù)在活動(dòng)的強(qiáng)度及損傷部位（左右）之間的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。ACL損傷組與正常組相比，身高、體重、MTS及LTS的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論較小的NWI很可能是青年男性ACL損傷的危險(xiǎn)相關(guān)因素，BW及L∶M是影響青年男性膝關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)的重要因素。MTS和LTS可能無(wú)法作為膝關(guān)節(jié)ACL損傷的直接危險(xiǎn)相關(guān)因素。

膝關(guān)節(jié)；前交叉韌帶（ACL）；髁間窩寬度指數(shù)（NWI）；脛骨平臺(tái)坡度

前交叉韌帶（anterior cruciate ligament，ACL）是膝關(guān)節(jié)穩(wěn)定最重要的結(jié)構(gòu)之一，其損傷可以導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)的不穩(wěn)定以及并發(fā)損傷，如半月板撕裂及關(guān)節(jié)軟骨的退化。目前的研究聚焦于髁間窩，認(rèn)為狹窄的髁間窩是ACL損傷的危險(xiǎn)因素［1-2］，但此觀點(diǎn)還存在認(rèn)識(shí)上的不足與爭(zhēng)議［3-4］。ACL損傷在青年人群中常見(jiàn)，明確膝關(guān)節(jié)ACL損傷的危險(xiǎn)因素有助于預(yù)防并減少損傷。本研究的目的是利用3.0T MRI來(lái)評(píng)估青年人群中正常人與ACL損傷患者及不同性別人群膝關(guān)節(jié)形態(tài)的影像特征，以期明確青年人群（包括體育運(yùn)動(dòng)員）ACL損傷的危險(xiǎn)相關(guān)因素。

資料和方法

臨床資料自2010年5月至2013年6月期間在同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院影像科接受MRI檢查且行關(guān)節(jié)鏡證實(shí)ACL損傷的青年患者共69例，其中男35例，女34例，年齡16～44歲，平均27.5歲，所有患者均在受傷12h內(nèi)行MRI檢查，1月內(nèi)行關(guān)節(jié)鏡探查，所有患者均無(wú)骨骼肌紊亂家族史。同時(shí)選取正常健康志愿者62例，男33例，女29例，年齡17～35歲，平均25.8歲。所有研究對(duì)象在MRI檢查前均簽署知情書(shū)。

檢查方法采用3.0T超導(dǎo)MRI掃描儀（Trio Tim 3.0T，德國(guó)Siemens公司）進(jìn)行檢查?；颊哐雠P位，雙下肢自然伸直，膝關(guān)節(jié)表面柔性線圈，膝關(guān)節(jié)取微屈10°體位，制動(dòng)，中心線對(duì)準(zhǔn)髕骨下緣。采用常規(guī)橫軸位和冠狀位連續(xù)掃描，再行斜矢狀面掃描，使用通過(guò)股骨髁間窩的橫斷面圖像為定位像，橫斷位掃描序列采用快速自旋回波T1加權(quán)序列和快速自旋回波T2加權(quán)壓脂序列，冠狀位及矢狀面掃描序列采用快速自旋回波T1加權(quán)序列和2D質(zhì)子加權(quán)自旋回波壓脂序列。檢查結(jié)果由2名高年資影像醫(yī)師閱片，觀察ACL有無(wú)損傷及損傷程度，結(jié)果不一致商議后作出評(píng)定，最終MRI診斷結(jié)果分別與關(guān)節(jié)鏡診斷結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。

圖像分析所有ACL損傷組及正常組的膝關(guān)節(jié)參數(shù)由1名觀察者單獨(dú)測(cè)量，具體方法參照文獻(xiàn)［5-6］。髁間窩寬度（notch width，NW）、內(nèi)外側(cè)髁總長(zhǎng)（bicondylas width，BW）、內(nèi)外側(cè)髁寬度的測(cè)量：在T2壓脂冠狀位序列上，先在股骨最下端劃一條線，然后在腘肌腱溝水平劃一條與之相平行的線，確定并測(cè)量NW，內(nèi)側(cè)髁至髁間凹的寬度（medial condyle size，M）、外側(cè)髁至髁間凹的寬度（lateral condyle size，L）、BW、L∶M以及NWI（NWI=NW/BW，圖1）。內(nèi)側(cè)脛骨坡度（medial tibial plateau slope，MTS）及外側(cè)脛骨坡度（lateral tibial plateau slope，LTS）的測(cè)量：在T1矢狀位序列先確定脛骨骨干的縱軸，橫斷面通過(guò)脛股關(guān)節(jié)面，這個(gè)面顯示了脛骨平臺(tái)的背側(cè)面，矢狀面最接近脛骨平臺(tái)質(zhì)心內(nèi)側(cè)及外側(cè)脛骨平臺(tái)，MTS及LTS，坡度由脛骨平臺(tái)前后關(guān)節(jié)面的最高點(diǎn)連線及垂直于骨干的縱軸線構(gòu)成，包括MTS及LTS（圖2）。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用配對(duì)t檢驗(yàn)及χ2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)果

MRI診斷ACL損傷的結(jié)果MRI診斷結(jié)果與關(guān)節(jié)鏡檢查結(jié)果見(jiàn)表1，MRI診斷的敏感性為94.2％，特異性為92.3％，準(zhǔn)確性為93.5％，約登指數(shù)為0.86。其中ACL完好的患者因其他原因行MRI檢查。

圖1 MRI測(cè)量NW，BW，L，M和L∶MFig 1 Measurement of NW，BW，L，M and L∶M using MRI

圖2 MRI測(cè)量MTS和LTSFig 2 Measurement of MTS and LTS using MRI

表1 MRI檢查結(jié)果與關(guān)節(jié)鏡檢查比較Tab 1 MRI findings compared with arthroscopy findings

對(duì)于ACL損傷組，我們收集的信息包括患者的性別、損傷機(jī)制（接觸損傷及非接觸損傷）和損傷時(shí)活動(dòng)的強(qiáng)度，其中接觸損傷50例（72.5％），非接觸損傷（如減速、跳躍和承受剪切力的動(dòng)作）19例（27.5％）。根據(jù)Dorizas標(biāo)準(zhǔn)，從事高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)（如籃球、冰球等）52例（75.4％），從事中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)（壘球、棒球等）8例（11.6％），從事低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)9例（13％）。損傷位于左側(cè)30例，位于右側(cè)39例，這些參數(shù)中，年齡、活動(dòng)的強(qiáng)度及損傷部位（左右）之間差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。68例青年男性與63例青年女性比較，股骨下端形態(tài)差異見(jiàn)表2。男性膝關(guān)節(jié)與女性膝關(guān)節(jié)各參數(shù)比較，BW、L及NWI的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），NW、M及L∶M的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。ACL損傷組與正常組人群的各測(cè)量指標(biāo)見(jiàn)表3，青年男性人群中ACL損傷組與正常組相比，BW、L∶M及NWI的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；青年女性中ACL損傷與正常組相比，各測(cè)量指標(biāo)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。ACL損傷組與正常組相比，身高、體重的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），NWI較小，MTS和LTS的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 青年男性與女性膝關(guān)節(jié)各測(cè)量參數(shù)比較Tab 2 Comparisons of knee joint morphometry in young male and female （±s）

表2 青年男性與女性膝關(guān)節(jié)各測(cè)量參數(shù)比較Tab 2 Comparisons of knee joint morphometry in young male and female （±s）

M：Medial condyle size；L：Lateral condyle size；BW：Bicondylar width；NW：Notch width；NWI：NW/BW；MTS：Medial tibial plateau slope；LTS：Lateral tibial plateau slope.

Parameters Male（n=68）Female（n=63）t P M（cm）2.50+0.26 2.24+0.20 1.103 0.291 BW（cm）7.41+0.44 6.47+0.28 3.162 0.002 L（cm）2.86+0.27 2.46+0.16 3.160 0.002 NW（cm）1.96+0.30 1.75+0.26 0.359 0.886 L∶M 1.10+0.14 1.08+0.09 0.820 0.432 NWI 0.26+0.04 0.37+0.42 2.793 0.008 MTS（°）5.47+0.99 5.58+1.21 0.412 0.723 LTS（°）7.63+1.78 7.80+1.51 0.566 0.650

表3 男、女損傷組與正常組ACL各測(cè)量參數(shù)比較Tab 3 Comparisons of knee joint morphometry in ACL-injured and normal groups （±s）

表3 男、女損傷組與正常組ACL各測(cè)量參數(shù)比較Tab 3 Comparisons of knee joint morphometry in ACL-injured and normal groups （±s）

M：Medial condyle size；L：Lateral condyle size；BW：Bicondylar width；NW：Notch width；NWI：NW/BW；MTS：Medial tibial slope；LTS：Lateral medial slope.

Parameters Injury group Normal group t P Male n=35 n=33 Height（cm）176.52+5.33 174.98+4.67 0.258 0.912 Weight（kg）76.39+10.36 77.96+8.99 0.376 0.845 MTS（°）5.64+0.54 5.43+0.65 0.839 0.407 LTS（°）7.56+0.62 7.46+0.89 0.678 0.501 M（cm）2.57+0.25 2.53+0.22 0.298 0.971 L（cm）2.83+0.25 2.86+0.26 0.612 0.528 BW（cm）7.25+0.33 7.41+0.45 1.993 0.046 NW（cm）0.91+0.20 2.00+0.22 0.598 0.661 L：M 1.03+0.16 1.17+0.11 2.003 0.041 NWI 0.23+0.22 0.27+0.03 2.158 0.03 Female n=34 n=29 Height（cm）164.99+4.76 165.88+3.99 0.258 0.912 Weight（kg）55.78+11.02 56.19+10.31 0.236 0.981 MTS（°）5.58+0.64 5.49+0.75 0.613 0.613 LTS（°）7.39+0.70 7.50+0.69 1.062 0.309 NW（cm）1.67+0.34 1.68+0.26 1.480 0.149 M（cm）2.29+0.14 2.31+0.18 1.520 0.135 L（cm）2.55+0.19 2.52+0.20 0.608 0.629 BW（cm）6.5+0.31 6.5+0.21 1.098 0.271 L：M 1.11+0.08 1.07+0.09 1.791 0.06 NWI 0.35+0.06 0.39+0.04 0.607 0.628

討論

ACL損傷的發(fā)病率較高，在青年人群中尤為顯著［7］，據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)青年ACL損傷年發(fā)病率達(dá)40/10萬(wàn)。ACL撕裂會(huì)導(dǎo)致膝關(guān)節(jié)部分功能喪失，即使行ACL重建手術(shù)，關(guān)節(jié)的損傷也是不可逆的，認(rèn)識(shí)ACL損傷的危險(xiǎn)相關(guān)因素對(duì)ACL損傷的預(yù)防至關(guān)重要。ACL損傷的原因是多方面的，股骨髁間窩的形態(tài)及其與ACL損傷的關(guān)系是目前研究的熱點(diǎn)。MRI由于其多方位成像的特點(diǎn)，可以清晰的顯示ACL及其周?chē)浗M織的結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為是無(wú)創(chuàng)性評(píng)估ACL損傷的金標(biāo)準(zhǔn)［8-9］，本研究使用3.0T MRI測(cè)量膝關(guān)節(jié)骨形態(tài)學(xué)參數(shù)并進(jìn)行比較分析，旨在為ACL損傷的預(yù)防提供影像學(xué)依據(jù)。

早在1938年，Palmer首次提出了髁間窩狹窄人群的ACL可能更容易損傷，Souryal等［10］也認(rèn)為可以用NWI來(lái)判斷髁間窩的狹窄程度，NWI可以排除大部分干擾因素，準(zhǔn)確表示髁間窩的大小。此后，多位學(xué)者相繼評(píng)估了髁間窩狹窄特別是NWI與ACL損傷的關(guān)系。使用NWI可以排除身高及體重對(duì)髁間窩寬度及股骨內(nèi)外側(cè)髁總長(zhǎng)的干擾，旨在減少誤差并使測(cè)量值標(biāo)準(zhǔn)化。Ireland［11］的報(bào)道及本研究均表明，身高與NW及BW成正相關(guān)（r=0.80），所以NWI可以作為評(píng)估膝關(guān)節(jié)髁間窩解剖的有效參數(shù)。

國(guó)外大部分研究認(rèn)為較小的NWI更易導(dǎo)致ACL損傷［2，12-13］。León等［14］和Stein等［15］在骨關(guān)節(jié)炎患者中也得出了相似的結(jié)論，認(rèn)為NWI較小的膝關(guān)節(jié)通常穩(wěn)定性及伸展功能較差，是骨關(guān)節(jié)炎患者ACL損傷的危險(xiǎn)因素，但此結(jié)果尚存在爭(zhēng)議。Uhorchak等［13］認(rèn)為只有在雙側(cè)膝關(guān)節(jié)ACL都損傷的條件下測(cè)量NWI才有意義。Guermazi等［16］發(fā)現(xiàn)NWI只是男性膝關(guān)節(jié)損傷的危險(xiǎn)因素。有學(xué)者報(bào)道ACL撕裂的運(yùn)動(dòng)員與ACL正常組股骨髁凹的形態(tài)學(xué)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［3］。本研究結(jié)果表明，對(duì)比ACL損傷組與正常組青年男性人群，NWI差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，ACL損傷組青年男性的NWI值較小，支持了NWI是ACL損傷的危險(xiǎn)因素這一觀點(diǎn)。因此認(rèn)為，ACL作為膝關(guān)節(jié)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)位于髁間窩內(nèi)，其損傷很可能與髁間窩狹窄導(dǎo)致的韌帶與骨性結(jié)構(gòu)的撞擊相關(guān)，故較小的NWI是ACL損傷的危險(xiǎn)相關(guān)因素。

本研究進(jìn)一步比較得出，青年男性中BW及L∶M損傷組較正常組更小，這與Vrooijink等［5］的研究結(jié)果相似。我們認(rèn)為這些值的大小與膝關(guān)節(jié)動(dòng)力學(xué)有關(guān)，特別是與膝關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)有關(guān)，考慮到BW越小，L∶M越大，膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的角度越小，越不容易受損。而青年女性群體中損傷組與正常組膝關(guān)節(jié)形態(tài)各組數(shù)據(jù)均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與膝關(guān)節(jié)形態(tài)無(wú)直接關(guān)系。

不同性別青年人群的膝關(guān)節(jié)形態(tài)學(xué)參數(shù)與ACL損傷是否有關(guān)也是本研究觀察的主要內(nèi)容之一。本研究結(jié)果提示，青年男性與青年女性相比，BW、LC及NWI的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，男、女NWI平均值分別為0.26及0.37，男性NWI最小值僅為0.16，女性NWI較男性更大。文獻(xiàn)報(bào)道［2、12-13］及本研究結(jié)果提示，較小的NWI是ACL損傷的危險(xiǎn)相關(guān)因素，我國(guó)青年男性可能較女性更易發(fā)生ACL損傷。但也有研究指出女性ACL損傷可能還與神經(jīng)肌肉、生物力學(xué)及荷爾蒙等因素相關(guān)［17］，因此關(guān)于性別與ACL損傷關(guān)系的結(jié)論尚存爭(zhēng)議［18-19］，本研究結(jié)論尚需要大樣本量進(jìn)一步研究證實(shí)。

由于參與構(gòu)成膝關(guān)節(jié)的脛骨平臺(tái)并非絕對(duì)水平，而是在一定程度上呈由前向后逐漸下降的趨勢(shì)，脛骨平臺(tái)的坡度（MTS、LTS）與ACL損傷的關(guān)系也引起了學(xué)者的關(guān)注［20］。本研究中，MTS和LTS在ACL損傷組與正常組之間及不同性別之間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這一結(jié)論與Hudek等［21］的報(bào)道一致，這意味著這些參數(shù)可能無(wú)法作為ACL損傷的直接危險(xiǎn)相關(guān)因素，相關(guān)結(jié)果尚需大樣本進(jìn)一步研究證實(shí)。

綜上所述，3.0T MRI評(píng)估青年人群膝關(guān)節(jié)ACL損傷的危險(xiǎn)相關(guān)因素具有一定的臨床意義，將為青年人尤其是運(yùn)動(dòng)員預(yù)防膝關(guān)節(jié)ACL損傷提供影像學(xué)依據(jù)，如篩選運(yùn)動(dòng)員中NWI較小的人群，限制或減少其參加易引起ACL損傷的相關(guān)危險(xiǎn)體育競(jìng)技比賽，而對(duì)于ACL損傷的人群及時(shí)治療有助于預(yù)防病變的進(jìn)展等。當(dāng)然，目前的研究只是初步結(jié)果，由于樣本量有限，未能進(jìn)行多因素分層分析，還有待以后進(jìn)一步深入研究證實(shí)。

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Assessment of the related risk factors for anterior cruciate ligament（ACL）injury with 3.0T MRI

LV Qi1▲，MA Chun-hui2▲，WANG Pei-jun1△，SHAO Zhi-hong1，ZHAO Xiao-hu1，ZHU Hai-yan1，ZHANG Min1
（1Department of Medtcal Imagtng，Tongjt Hospttal，Tongjt Untverstty，Shanghat200065，Chtna；2Department of Orthopedtcs，Shanghat Ftrst People's Hospttal，Shanghat Jtaotong Untverstty，Shanghat200080，Chtna）

ObjectiveTo explore the related risk factors of anterior cruciate ligament（ACL）injury in the young people on 3.0T MRI scans.MethodsMRI findings of patients confirmed ACL injury（including 69 cases of 35 males and 34 females）and 62 normal controls（including 33 males and 29 females）were retrospectively analyzed.We compared the diagnostic sensitivity，specificity and accuracyof MRI with operative results.The bone morphology between men and women，between the injured group and the control group were compared with 3.0T MRI.MRI measurements of notch with（NW），bicondylar width（BW），NW index（NWI），lateral condyle size（L），medial condyle size（M）and and lateral to medial condyle ratio（L∶M）、medial tibial plateau slope（MTS）and lateral tibial plateau slope（LTS）were taken from all the subjects.ResultsMRI findings as compared with operative results showed specificity，sensitivity and accuracy were respectively 94.2％，92.3％and 93.5％.We found a statistically significant difference in BW、L and NWI in 68 young males and 63 young females（P＜0.05），while there was no difference in NW、M、L∶M（P＞0.05）.There were differences between male and female young group.The knee morphology of the male is different from the normal group.NWI of the male knee joint was smaller than female.When knee morphology was compared between injured and normal subjects，the male group showed significant differences in BW，L∶M and NWI（P＜0.05）.For the female group，there was no difference in all parameters with and without ACL injury（P＞0.05）.Statistical analysis suggested that there was no difference with regard to age、activity intensity and injury site（P＞0.05）.There was no significant differences in height and weight in LTS and MTS between ACL injured and without injury（P＞0.05）.ConclusionsNarrower NWI may be related risk factor for ACL injury in young male.BW and L∶M may be important factors in influencing young male′s knee joint dynamics.LTSand MTS may be not direct related risk related factors in young people with and without ACL injury.

knee joint；anterior cruciate ligament（ACL）；notch with index（NWI）；tibial plateau slope

R 686.5；R 445.2

B

10.3969/j.issn.1672-8467.2014.05.017

▲Co-first authors

△Corresponding author E-mail：tongjipjwang@vip.sina.com

2013-10-25；編輯：段佳）