术前3T核磁评估膝关节IV度软骨损伤及范围的准确性研究

龚熹 敖英芳 郑卓肇

北京大学第三医院运动医学研究所（北京 100191）

关节软骨是维持活动关节正常功能所必需的结构，关节软骨损伤是一种常见且多发的运动创伤。而关节软骨自身修复能力有限，严重的软骨损伤往往需要进行软骨修复，不同面积的软骨损伤，修复方法也不同。术前准确测量和评估软骨损伤范围对手术至关重要。核磁由于其良好的组织和空间分辨率和无创伤性，被认为是术前评价软骨损伤的最佳方法[1]。核磁诊断软骨损伤程度准确性很高，但国内少有应用核磁评估软骨损伤范围的报道。2011年2月～2011年10月，有11例膝关节IV度软骨损伤患者在我所进行了软骨修复手术，术前均采用3T核磁评估其软骨损伤范围，术中清理软骨损伤病灶后对损伤范围进行了直接测量，并与3T核磁测量结果进行对比，以检验术前核磁评估的准确性，探讨其临床意义。

1 资料和方法

1.1 一般资料

2011年2月至2011年11月，11例膝关节软骨损伤患者在我所进行了关节镜下软骨移植修复手术，平均年龄 34.4岁（25～47岁）；其中男性 10例，女性1例；髌骨损伤3例，股骨滑车损伤5例，股骨内髁损伤2例，股骨外髁损伤1例；平均损伤长度为14.7 mm（10～22 mm），平均损伤宽度为 10.5 mm（6～18 mm），出现症状至手术平均时间52.2个月(1～120个月)。2例合并前交叉韧带断裂，1例合并外侧半月板损伤，均同期进行手术处理。

1.2 方法

采用 3T（Magnetom Trio Tim，Siemens）核磁扫描仪，术前对患膝进行检查，评估软骨损伤程度及范围。核磁检查时患者仰卧，常规应用8通道膝关节专用线圈，扫描序列如下：①矢状位TSE T1W：TR 650ms，TE 16 ms；②矢状位脂肪抑制TSE双回波序列：TR 3000 ms，TE 33ms、80ms； ③冠状位脂肪抑制TSE PDW：TR 3000 ms，TE 31ms；④横断位脂肪抑制TSE PDW：TR 3000 ms，TE 31ms。以上各序列层厚均为3 mm～4 mm，层间隔0.3 mm～0.4 mm，扫描野160 mm×160 mm，扫描矩阵 256×（256～384）。

软骨损伤测量基于三个方位的脂肪抑制TSE PDW。软骨损伤程度的MRI分级采用Recht[2]标准：0级：正常软骨；I级：软骨分层结构消失，软骨内出现局灶性低信号区，软骨表面光滑；II级：软骨表面轮廓轻至中度不规则，软骨缺损深度未及全层厚度的50%。III级：软骨表面轮廓重度不规则，软骨缺损程度深达全层厚度的50%以上，但未见完全剥脱。IV级：软骨全层缺损、剥脱，软骨下骨质暴露伴或不伴软骨下骨质信号改变。

3T核磁具有很高的分辨率和解析度，可清晰显示关节各类结构和层次，清楚观察软骨病损处的信号改变及软骨下骨内信号的变化。我们采用两种方法测量软骨损伤范围，一是软骨损伤直接测量，软骨缺损部位往往为关节液充填，在3T核磁影像上显示不同于正常软骨的高信号，通过不同方位扫描测量损伤区域的最大长度与宽度评估软骨损伤的范围；二是软骨下骨水肿范围测量，IV度软骨损伤常常伴有不同范围的软骨下骨水肿及囊变，形态也不规则，测量靠近软骨的软骨下骨水肿的最大长度与宽度，并不一定是最大骨水肿的范围。软骨损伤的核磁评估与测量均由我院放射科有经验的医师完成。

术中软骨损伤程度分级采用Outerbridge[3]标准：0度：正常软骨；I度：软骨软化水肿或出现表面泡状结构；II度：软骨变薄，出现轻、中度纤维化；III度：软骨重度纤维化，呈现蟹肉样改变；IV度：软骨退变深及骨皮质，全层软骨缺损，软骨下骨质裸露。

本组病例均采用切开手术修复软骨，术中彻底清理损伤软骨，直至软骨与软骨下骨连接紧密部位，用测量尺精确测量缺损的最大长度与宽度。

1.3 统计学分析

采用SPSS软件，分别将术前两种测量方法的测量值与术中测量值进行配对t检验，并且将术前两种测量方法的测量值与术中测量值之差进行配对t检验，所有统计检验采用双侧检验，P值小于0.05被认为所检验的差别有统计学意义。

2 结果

2.1 软骨损伤程度

11例软骨损伤术中评估均为IV度损伤。术前所有病例的软骨损伤的MRI评估与术中评估一致，均显示典型的IV级软骨损伤，均可见明显的软骨下骨水肿。3T核磁诊断IV度软骨损伤的准确性为100%。

2.2 软骨损伤范围

表1显示，核磁直接测量值与术中测量值比较偏小，有显著性差异，而骨水肿测量值与术中测量值比较无有显著性差异。术前两种测量方法测量值与术中测量值之差进行比较，两个差值有显著性差异。

表1 术前两种测量方法测量值与术中测量值的比较

3 讨论

膝关节软骨损伤发生率很高。在接受膝关节镜检查患者中，约63%存在关节软骨损伤。膝关节任何发育异常、生理生化因素改变、生物力学因素改变、关节内环境改变、机械性外伤因素等，均可引起关节软骨损伤。软骨损伤表现多样，不仅有局部损伤缺失，亦可出现软化囊变、萎缩、增生隆起等，临床上常用OuterbridgeⅣ度法划分关节软骨损伤程度。轻、中度软骨损伤尚未累及软骨全层，软骨下骨尚未暴露，可采用软骨刨刀或射频气化修整损伤面。重度软骨伤，除伤及软骨全层外，已有关节软骨局部缺失，软骨下骨暴露，此情况下单纯修整效果不好，往往需要进行软骨修复，尤其是对年纪较轻的患者。不同部位、范围的软骨缺损，选择的修复方法也不尽相同，因此，选择能准确反映软骨损伤程度、范围的检查方法十分重要。核磁检查能清楚显示关节软骨形态和信号变化，是目前显示关节透明软骨病变的最佳影像手段，核磁软骨损伤分级一般采用Recht标准，它是基于临床Outerbridge法的一种分级，二者在评价标准上完全一致。

本研究基于三个方位的脂肪抑制TSE PDW测量软骨损伤，这是目前评价软骨损伤的经典序列[4]。核磁图像可清晰显示软骨病损的位置、边缘、累及的范围和深度、软骨下骨水肿和囊变，核磁图像评估膝关节II～III级软骨病损也有很高的准确性 （80%以上），对IV级软骨病损评估的准确性更高 （90%以上）。而超高场强（3T）设备能在较短的扫描时间内提供很高空间分辨率、高信噪比的图像，使诊断软骨病变更加精确[5]。本组11例患者经术中证实均为IV度软骨损伤，所有患者术前的3T核磁检查也均为IV级，准确性为100%，说明3T核磁对IV度软骨损伤的诊断价值很高。

评估软骨损伤程度很重要，评估软骨损伤范围对手术方式及修复材料的选择也非常关键。我们选用两种方法在不同方位的核磁图像上测量软骨缺损的最大长度和宽度，一是直接测量软骨缺损的长度和宽度，二是测量靠近软骨的软骨下骨水肿或骨囊性变的长度和宽度。本组病例均为切开手术修复软骨，术中清理损伤软骨，把龟裂、翘起的软骨彻底清理干净，直至软骨周缘与骨质连接紧密，清理干净后测量缺损的最大长度和宽度。统计分析显示，术前直接测量范围较术中测量范围偏小，而靠近软骨的软骨下骨水肿或骨囊性变范围的测量值更接近术中测量值。这是因为软骨局部缺损创面的周边软骨往往亦有不同程度的损伤，有些可能已经和软骨下骨剥离，但从表面看尚完整并未掉下，此部位在术中是应该清理的，但在核磁上可能显示软骨还在，导致测量结果偏小。这部分软骨无正常力学特性，软骨下骨应力会增高，还会有骨水肿存在，此时测量的骨水肿范围更接近真实软骨损伤的范围。

本组病例显示，直接测量结合软骨下骨水肿范围的测量，能更准确了解软骨损伤的真实范围，但并非所有IV度软骨损伤的核磁影像都有软骨下骨水肿，对此类病例的核磁测量需要进一步研究。由于临床软骨修复病例较少，本研究例数较少，希望有更多更大样本量的研究验证核磁测量的准确性。并进一步研究应用3T核磁直接精确检查软骨损伤程度与范围的方法，有利于术前判定与手术准备。

[1]杨光，严世贵，冯建钜，等.膝关节软骨病变的MRI表现与关节镜术后疗效相关性研究.中国骨伤，2010，23（2）：90-91.

[2]Recht MP，Krammer J，Marcelis S，et al.Abnormalities of articular cartilage in the knee：analysis of available MR techniques.Radiology，1993，187：473-478.

[3]Outerbifdge RE.Further studies in etiology of chondromalacia of the patella.J Bone Joint Surg，1974，4：179.

[4]谢海柱，崔书安，史英红，等.膝关节关节软骨损伤的MRI评价.医学影像学杂志，2009，19：1024-1027.

[5]Eckstein F，Charles HC，Buck RJ，et al.Accuracy and precision of quantitative assessment of cartilage morphology by magnetic resonance imaging at 30T.Arthritis Rheum，2005，52（10）：3132-3136.