胫骨结节内移术治疗复发性髌骨脱位的影像学测量方法

张扬　谢国明　张程远　赵金忠



胫骨结节内移术治疗复发性髌骨脱位的影像学测量方法

张扬谢国明张程远赵金忠

200233,上海交通大学附属第六人民医院运动医学科

摘要胫骨结节-股骨滑车沟(TT-TG)间距是判断髌骨外偏程度的最常用指标和制定复发性髌骨脱位手术方案的重要参考依据。随着影像学技术的发展，TT-TG间距的测量值在不断校正。该文深入分析了TT-TG间距测量误差的常见原因，结合自身经验提出以单图像法来测量股骨滑车沟最近端的最深点来减少股骨滑车发育不良造成的测量偏倚，讨论胫骨结节内移术的影像学指征及其采用的生物力学依据，支持手术指征适当“矫枉过正”，并指出需要解决的临床问题和针对中国人群的未来研究方向。

关键词胫骨结节-股骨滑车沟间距；髌骨脱位；髌骨不稳；胫骨结节内移术

复发性髌骨脱位是常见的髌股关节紊乱疾病，患者发病前多存在髌骨对线异常的不稳状态，长期伸屈膝造成关节软骨受力不均、磨损，出现膝前痛等症状，过早发生退行性关节炎[1-3]。在骨骼对合关系异常中，胫骨结节外偏是导致股四头肌和髌腱牵拉髌骨外向力矩增大(Q角增大)的主要原因[4]。随着CT和MRI成像技术的发展，膝关节解剖标志可在多层面、多角度细致测量。Dejour等[1]首次采用CT检查对髌骨不稳患者与健康人群膝关节肌肉骨骼解剖标志进行标记、测量，提出了髌骨不稳的4项危险因素包括股骨滑车发育不良、股四头肌发育不良(表现为髌骨倾斜角异常)、髌骨高位(Caton-Deschamps指数≥1.2)和异常胫骨结节-股骨滑车沟(TT-TG)间距(TT-TG间距>20 mm)，健康人群中只有3%～6.5%存在上述1种或多种危险因素。软组织手术如髌骨外侧支持带松解术、内侧结构紧缩术或重建术、股内侧肌成形术等可以增加髌骨内移，减少外侧牵拉，但部分经单纯软组织手术治疗的患者症状未明显改善，需行胫骨结节内移术(主要是将髌骨内移抬高)才能有效保证髌骨稳定性[3,5-8]。

胫骨结节内移术的难度、创伤及风险较软组织手术大，对于诊治复发性髌骨不稳、脱位经验尚不丰富的骨科和运动医学科医师而言，需要更多的临床研究以助作出科学决策和把握手术指征。TT-TG间距被认为是判断髌骨外偏风险的金标准和制定胫骨结节内移术方案最重要的参考依据[6,9]。随着影像学技术的发展出现了多种测量TT-TG间距的方法并几经修订，但仍然存在测量难点和有争议的观点。本文力求全面梳理TT-TG间距测量方法研究进展，分析其在胫骨结节内移术手术指征把握中的作用。

1TT-TG间距测量的摄片角度与参考标志

临床实践中，屈膝30°位X线和CT检查仍被广泛应用，在该角度能同时观察股骨滑车和胫骨结节，可直接、便捷地测量TT-TG间距，在高能量暴力造成髌骨周围结构、功能缺损的情况下，动态屈膝30°位时髌骨如有明显外移，可直接诊断脱位。但大部分髌骨屈膝30°时往往已进入股骨滑车，于正常轨迹运动，无法测量和判断其他危险因素。髌股关节是复杂的运动关节，在屈膝过程中，关节对合关系会发生改变。Seitlinger等[10]采用CT检查比较髌骨脱位患者和健康受试者屈膝时TT-TG间距，具体操作为由0°伸膝位开始，每增加15°屈膝角度摄片1次，至屈膝90°为止，共7个观察角度，结果发现两组TT-TG间距随着屈膝角度增大持续减小(P<0.05)，相同屈膝角度时髌骨脱位组TT-TG间距均大于健康组，其中0°伸膝位时为(16±6)mm对(12±5)mm，30°屈膝位时为(14±6)mm对(10±4)mm。值得注意的是，两组单位屈膝角度的TT-TG间距变化无明显差别，表明其髌股关节运动规律类似。其可能的解释包括髌骨在屈膝位进入股骨滑车后运动轨迹固定，膝关节锁扣机制产生的胫骨结节内旋则进一步缩短了TT-TG间距[11]。0°伸膝位CT检查能准确反映髌骨静态位置，足尖中立位可减少股骨与胫骨之间的旋转，同时便于测量髌骨与股骨滑车的相对位置关系，如髌骨倾斜角、外移距离、髌骨高度等。医师在查阅患者外院的CT影像资料时，应首先参考膝关节矢状位图像，若有摄片不规范导致明显屈膝，则要谨慎判读相关测量数据。

CT图像上测量TT-TG间距方法：确定胫骨结节最前点(所在CT横截面为远侧参考平面)和股骨滑车沟最深点(所在CT横截面为近侧参考平面)，股骨髁最后缘位置固定对称，通过胫骨结节最前点和股骨滑车沟最深点分别作垂线垂直于股骨髁后缘连线，过胫骨结节的垂线称为胫骨结节线(TT线)，过股骨滑车沟的垂线称为股骨滑车沟线(TG线)，两垂线的水平距离即为TT-TG间距[1]，测量的关键点和难点在于如何确定胫骨结节最前点和股骨滑车沟最深点。部分学者[12-13]选择髌腱在胫骨结节最近侧止点的中点所在CT横截面为远侧参考平面，并由此提出了改良的TT-TG间距，称为髌腱-滑车沟(PT-TG)间距，认为髌腱与股四头肌构成外向力矩，若髌腱均匀分布于胫骨结节，无论胫骨结节最前点朝内或外侧偏移，外向力矩方向都基本相同，但TT-TG间距会缩短或增大。笔者认为，PT-TG间距确实更为客观，髌腱牵拉髌骨下极，其位置即为外向力矩方向，而胫骨结节位置需间接测量，它与髌腱位置无法完全重叠，髌腱形态不规则时，远侧参考平面的胫骨结节与髌腱附着处可有较大偏移。无论CT检查还是MRI检查，均能清晰观察髌腱完整走行及附着处，测量不存在难度。在髌骨脱位患者中，股骨滑车发育不良是常见影像学表现，有时很难确定股骨滑车沟最深点，往往造成多次测量变异度大、可重复性差等缺点[14-17]。有学者[17-20]计算分析认为测量者间变异度<4 mm、可重复性>85%的方法才能作为真正有效的检测手段，但6名放射科医师根据CT图像资料分别测量13例患者的TT-TG间距, 发现54%的误差超过5 mm，19%的误差超过8 mm，仅有15%的数据可重复，造成误差的主要原因在于股骨滑车沟最深点选择偏差大。Nizic等[18]研究认为，股骨滑车沟最深点与股骨内外髁中点接近，可选择股骨髁后缘围成“罗马拱门”的拱柱前后距离为股骨髁前后距离的1/3左右的CT层面进行测距。先作股骨髁后缘连线，再分别作垂直于后缘连线、过内外髁两侧的切线，最后平行后缘连线作股骨髁前缘的切线，4条线构成矩形。股骨滑车沟最深点投影在股骨髁前缘切线上，比较投影点和内外髁中点发现，两者位置无统计学差异，可重复性高[18]。该思路可规避股骨滑车形态异常，但样本量小，且研究对象的股骨滑车角正常，其结论并不能直接替代对患者的研究结论。

临床上精确测量TT-TG间距需要软件分析图像，可选择叠加近侧和远侧参考平面图像，再标记TT线、TG线进行测距(双图像法)，也可以先在近侧参考平面作TG线，再复制TG线至远侧参考平面测距(单图像法)[9,12，21]。Koeter等[12]比较了2种测量方法的测量误差和可重复性，临床经验不同的4名测量者分别对50例膝关节进行测量，发现双图像法对同一膝关节的测量误差为3～5 mm，单图像法为2～3 mm, 且不同测量者中采用双图像法TT-TG间距平均误差>2 mm的发生频率较单图像法波动大。单图像法可避免图像叠加后造成的图像模糊、参考点和线的重叠，对于测量者无特别培训要求，测量者均可以较准确地测量TT-TG间距[12]。单图像法除上述优势外，由于各参考点、线均能在相应层面图像上保留，可直接用预先选择的TG线来比较股骨滑车多个可选的近侧面最前点，减少肉眼观察产生的误差，规避股骨滑车沟最深点难以选择，最后通过比较各层面图像对TG线进行调整和重新选择。

2CT检查与MRI检查的选择

髌骨不稳最终导致的病理改变是关节软骨的磨损、破坏，CT检查评估骨性异常是当下诊断髌骨不稳、脱位的金标准，但MRI检查对软组织的成像更清晰，能更客观地评估软骨状态。MRI检查能减少放射性危害，全面评估骨性和软组织形态[9,15,19,22-23]，可取代CT检查作为诊断髌骨不稳、脱位的金标准，但在医疗资源相对有限的发展中国家，CT检查更为便捷且医疗费用较低，依然是最常用的影像学诊断技术。Schoettle等[24]首次比较了CT和MRI图像上测得的TT-TG间距(实际所测为PT-TG间距)，首先根据骨性参考点(股骨滑车沟最深点和胫骨结节最前点)测得CT图像上TT-TG间距平均为(14.4±5.4)mm, MRI图像上TT-TG间距平均为(13.9±4.5)mm，两者无显著统计学差异，再以股骨滑车内外侧完整被软骨覆盖层面为近侧参考平面，确定股骨滑车最深点，以髌腱完全贴合胫骨结节为远侧参考平面，髌腱中点为胫骨结节参考点，测得CT图像上TT-TG间距平均为(15.3±4.1)mm，MRI图像上TT-TG间距平均为(13.5±4.6)mm，两者有显著统计学差异；CT与MRI测量方法间可靠性为86%，选择骨性与软骨参考点测量方法间可靠性为91%，表明通过MRI图像测量TT-TG间距有效可靠，可以取代CT图像，但该研究的样本量较小，只有11例患者，存在β错误风险，可能错误地判断为两者无差别[24]。

比较CT和MRI图像测量TT-TG间距的研究较多，但结论仍存争议[9,22,25]。Camp等[25]采用Schoettle的测量方法，增大样本量至54例患者，发现CT图像上测得TT-TG间距平均为16.9 mm(8.3～25.8 mm)，MRI图像上测得TT-TG间距平均为14.7 mm (1.5～25.1 mm)，CT检查单个测量者重复测量可靠性为77.7%， MRI检查则为84.3%，但两种方法间的可靠性仅为53.0%。TT-TG间距>20 mm是胫骨结节内移术常用的影像学适应证，11例患者符合该标准，CT图像上测得TT-TG间距平均为22.5 mm，而MRI图像上测得TT-TG间距平均为18.7 mm，两者有显著统计学差异，表明两者不能相互替代。Hinckel等[22]分别用CT、MRI检查测量了TT-TG间距和PT-TG间距，发现MRI图像上测得的TT-TG间距较CT图像上测得小3.1～3.6 mm，MRI图像上测得的PT-TG间距较TT-TG间距大1.0～3.4 mm，4种测距方法的单个测量者重复测量可靠性均>90.0%，说明骨性标志和软组织标志定位参考点测距在CT和MRI图像间有差异，不能相互替代；造成差异的可能原因首先包括MRI检查时患者平均屈膝7°，CT检查为伸膝0°位，其次髌腱中点位置较胫骨结节最前点偏外侧会增大测量值。Thakkar等[9]测量32例患者PT-TG间距，发现CT图像上测得PT-TG间距平均为(15.3±3.0)mm，MRI图像上测得PT-TG间距平均为(14.7±2.8)mm，两种方法间可靠性为86%，CT检查可重复性为89%，MRI检查则为90%；PT-TG间距>15 mm患者有17例，其中12例存在髌骨外侧面软骨损伤和周围积液，且有统计学差异，认为两种影像学技术均能可靠地评估胫骨结节外移程度，但MRI检查能更好地评估软组织情况，便于观察髌股关节软骨病变[9]。

远侧面的定位无论以胫骨结节还是髌腱为参考，均不存在难度且误差可控。CT测量TT-TG间距常规选择股骨髁间窝“罗马拱门”或股骨滑车外侧面硬化的软骨下骨为近侧参考平面[9,22,26-28]，但CT检查不是评估软组织受损程度的金标准，特别对于存在髌股关节损伤的患者，关节积液使CT信号不清，干扰软骨参考点的定位，且利用“罗马拱门”形态进行间接测量，虽可规避股骨滑车发育异常，但误差大小尚无明确研究。MRI测量TT-TG间距以股骨远端最先出现软骨覆盖的层面为近侧参考平面，健康人群中股骨下端有软骨覆盖即表明股骨滑车的存在[11,15]，髌股关节损伤以软骨面为主是该测量方法的优势所在和理论基础。但需要指出的是，髌骨不稳、脱位患者的股骨滑车形态和软骨形态不一定能准确匹配，部分患者以软骨标志选择近侧参考平面并不能观测到股骨下端的移行凹面(即股骨滑车沟)，该层面可能处于真正股骨滑车沟的相对高位。因此，无论以骨还是软骨标志选择参考平面，均要在观测到股骨滑车沟形态的基础上进行测量，以股骨滑车沟最近端的最深点为参考可能更为恰当，前者考虑到了髌股关节磨损的起始位置，后者则保证了股骨滑车沟的存在，依据前文所述的“单图像法”能较准确地选择和评估近侧参考平面。

3TT-TG间距异常的诊断和胫骨结节内移指征

Dejour等[1]采用CT检查测量了210例异常TT-TG间距，发现有56%超过20 mm，这一数值成为异常TT-TG间距的诊断标准，但其正常对照组只有27例，样本量小，测得正常TT-TG间距为(12.7±3.4)mm。近年来不断有新的研究在探讨TT-TG间距大小，从影像、生物力学和临床效果来优化手术方案[5,29-31]。Diks等[31]对27例髌骨脱位和16例髌股关节痛伴TT-TG间距异常患者进行研究，结果发现其中41例TT-TG间距>15 mm；所有患者接受胫骨结节内移术，内移至10～12 mm，其中18例还经结节下移术纠正髌骨高位，平均随访37个月，发现髌骨脱位患者中63%症状明显改善，可参加日常体育运动，33%髌骨稳定性增强，但仍有疼痛；81%髌股关节疼痛伴TT-TG间距异常患者疼痛明显改善。Monk等[30]对60例前膝痛和髌骨半脱位患者采用MRI检查测量TT-TG间距，通过受试者工作特征曲线(ROC)确定在最佳检测敏感度(80%)和特异度(70%)时TT-TG间距异常的诊断临界值为14.5 mm，认为髌骨啮合度(髌骨软骨与股骨滑车软骨重合度)<30%易发生髌骨不稳；内侧髌股韧带重建术和胫骨结节移位术是2种有效纠正髌骨脱位的手术方式，但尚未有明确的TT-TG间距来界定手术方案选择。Stephen等[5]在8例膝关节标本上研究了不同TT-TG间距对手术效果的影响，所有膝关节的股骨滑车角、髌骨高度和TT-TG间距(8～14 mm，平均10.4 mm)均正常，胫骨结节向外侧依次移位5、10和15 mm，股四头肌和髂胫束利用滑轮施以205 N的拉力牵拉，在内侧髌股韧带被切断和用双股股薄肌重建后，利用压力感受器和光学定位系统在屈膝0°～90°范围内测量内外侧髌股关节压力和髌骨运动轨迹，结果发现仅在胫骨结节处于正常解剖位和向外移位5 mm范围内，内侧髌股韧带重建可以纠正髌骨外移，恢复正常内侧髌股关节压力和髌骨倾斜角；认为样本平均TT-TG间距为10.4 mm，若TT-TG间距>15 mm，应考虑行胫骨结节内移术。有学者担心胫骨结节内移会异常增大内侧髌股关节压力、软骨磨损。但Stephen等[29]的进一步研究提供了生物力学证据，证明即使胫骨结节向解剖位内侧移动15 mm，其内侧压力与解剖位无统计学差异。Koester等[12]首次联合分析多项髌股关节结构异常，比较复发性髌骨脱位患者和健康人群的髌骨形态学异同，发现复发性髌骨脱位患者TT-TG间距过大、髌骨高位、股骨滑车发育不良、胫骨结节旋转角过大联合出现比例最高(15%)，髌骨高位、股骨滑车发育不良联合出现其次(11.7%)，而健康对照组中无上述2种异常结构联合出现。近期Wagner等[32]临床研究也指出，单纯内侧髌骨韧带重建对于股骨滑车发育不良患者效果较发育正常者差。而Moitrel等[20]进行内侧髌骨韧带重建联合胫骨结节内移术研究，发现不同股骨滑车形态的患者术后髌骨稳定性无差异。笔者认为，TT-TG间距异常患者常伴有股骨滑车发育不良，股骨滑车外侧面骨性阻挡较弱，适当的胫骨结节内移有助于髌骨内向稳定。在实际临床操作中，胫骨结节内移术参考的TT-TG间距还有待进一步研究，但股骨滑车内侧面较平坦，髌骨也常为WibergⅡ型和Ⅲ型，内侧髌股关节接触面有限，不易产生关节软骨磨损[33-36]。从生物力学角度考虑，即使TT-TG间距为0 mm，股四头肌构成的Q角力矩矢量依然朝外，因此如果胫骨结节内移距离和指征过于保守，有可能反而削弱了手术效果[37]。未来的临床研究可依据生物力学和影像学证据，放宽胫骨结节骨性手术指征，分别以15 mm和20 mm为临界值做随机对照研究，比较术后疗效和并发症。

已有的TT-TG间距参考值研究大部分针对欧美人种，而中国人在膝关节骨骼、肌肉发育上的大小和形态较欧美人有所不同，理论上中国人异常TT-TG间距较文献报道的临界值小。有研究采用CT测量中国人TT-TG间距，分别测得单侧复发性髌骨不稳患者患侧TT-TG间距为(16.47±3.87)mm和健侧TT-TG间距为(15.61±3.52)mm[26]、健康人TT-TG间距为(15.60±3.81)mm[27]、复发性髌骨脱位患者TT-TG间距为(19.1±5.8)mm[28]。上述研究初步建立了中国人TT-TG间距的参考数值，基本与国外患者接近，但涉及的测量方法均存在测量偏倚，尚未检索到以MRI影像学角度的相关研究，还需要更多的中国人临床数据来验证中外人群的TT-TG间距差异。

4结语

TT-TG间距大小是胫骨结节内移术需要明确的影像学指征，但髌骨脱位患者具有多种发病危险因素，造成TT-TG间距测量的许多困难和存在干扰疗效的各类偏倚。未来的研究需从影像学和方法学进一步明确符合中国人的TT-TG间距范围，规避股骨滑车沟发育异常的测距障碍，生物力学研究提供更多客观模拟生理情况的力学数据、探索髌股关节运动轨迹，最终指导临床研究获得更客观的数据结论，优化术式提高疗效。

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(收稿：2015-12-01；修回：2016-01-22)

(本文编辑：李圆圆)

通信作者：赵金忠E-mail: zhaojinzhong@vip.163.com

DOI：10.3969/j.issn.1673-7083.2016.04.008