青少年急性膝关节创伤性骨髓异常与创伤机制及软组织损伤的关系

刘玉，王燎，刘晓娜，周燕，高维青，曾勇，李开成,*

膝关节是人体的一个重要的承重关节，在肢体活动或站立时维持活动性、稳定性和平衡性。膝关节骨及软组织共同参与维持它的功能，如果膝关节暴露在超出其生理范围的力量时，骨骼或软组织就有出现损伤的危险[1]。急性膝关节损伤是膝关节骨及软组织损伤的一个常见原因。骨损伤可能是由直接打击、邻近骨撞击力或撕脱伤中的牵引力导致的。创伤性骨髓异常就像是骨损伤之后留下的脚印，会反映创伤的机制[2]。对于急性膝关节损伤的影像学检查方法，X线及计算机体层摄影（Computed Tomography，CT）主要是用于诊断骨折，无法用于创伤性骨髓异常的评估。磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）是评估创伤性骨髓异常及软组织损伤的重要成像方法[3]。典型的创伤性骨髓异常在MRI上表现为形态不规则的斑片状T1加权像（T1 Weighted Image，T1WI）低信号，T2加权像（T2 Weighted Image，T2WI）压脂及质子密度加权像（Proton Density Weighted Image，PDWI）高信号，其相对应的病理基础为出血、水肿及骨小梁微小骨折[4]。同时MRI可以清晰地显示关节内及关节周围软组织的损伤情况，常表现为连续性及信号的异常。通过MRI研究创伤性骨髓异常的分布，分析骨髓异常的部位与创伤机制的关系，并由此预测可能存在的相关软组织损伤。

1 对象与方法

1.1 对象

回顾性分析2014年9月—2017年9月期间就诊上海交通大学医学院附属第九人民医院的青少年急性膝关节损伤患者168名，其中69名患者接受了膝关节MRI检查并且临床资料完善。69名患者中男性51名，女性18名，年龄11～25岁，平均年龄（17.1±3.17）岁，中位数17岁。由一名骨科医生对患者的临床资料进行回顾性分析，包括急性膝关节损伤的原因、损伤机制和损伤与MRI检查的时间间隔，其中损伤机制分为5类：轴移损伤、外翻损伤、过伸伤、仪表盘损伤及髌骨外侧脱位[5]。

1.2 MR检查方法

所有患者均用膝关节MRI 3.0T MR扫描仪（MAGNETOM Verio；SIEMENS；Germany）进行检查，使用膝关节专用线圈，患者仰卧位，脚先进，扫描序列包括：矢状位T1WI快速自旋回波（Turbo Spin Echo，TSE）序列；PDWI-TSE序列；冠状位T2WI-TSE脂肪抑制序列；轴位T2WI-TSE序列。各序列扫描参数见表1。

表1 MRI膝关节各序列扫描参数Table I Sequential Scanning Parameters of the Knee Joints by MRI

1.3 MRI图像分析

两名放射科医生（一名正高级放射科医生，专注于骨关节系统医学影像学30年；一名主治医师，有9年的医学影像学工作经验）在不知道MRI原始报告和临床资料的情况下，评估急性膝关节损伤患者的影像学资料，意见不一致时共同商议决定。创伤性骨髓异常分别在冠状位T2W fs-TSE序列和矢状位PDW-TSE序列图像上评估，冠状位T2W fs-TSE序列上沿着股骨及胫骨长轴中心线区分股骨内外侧髁和胫骨内外侧平台，矢状位PDW-TSE序列上沿着股骨及胫骨长轴中心线区分前后区，轴位T2W-TSE序列用于解剖定位。膝关节分为9解剖区域：股骨内侧髁前区、股骨内侧髁后区、股骨外侧髁前区、股骨外侧髁后区、胫骨内侧平台前区、胫骨内侧平台后区、胫骨外侧平台前区、胫骨外侧平台后区及髌骨。此外，相关软组织损伤涉及以下的解剖结构：前交叉韧带（Anterior Cruciate Ligament，ACL）、后交叉韧带（Posterior Cruciate Ligament，PCL）、内侧副韧带（Medial Collateral Ligament，MCL）、外侧副韧带（Lateral Collateral Ligament，LCL）、内侧支持带（Medial Retinacula，MR）、外侧支持带（Lateral Retinacula，LR）、内侧半月板（MedialMenisci，MM）和外侧半月板（LateralMenisci，LM）。根据已经公布的标准韧带或支持带异常被定义为部分或完全联系性中断或信号强度改变[6]，半月板异常定义为信号强度增加、延伸至关节面至少2个连续层面、半月板形态或位置异常[7]。

1.4 统计学处理

采用IBM SPSS 13.0统计分析软件，创伤性骨髓异常部位与创伤机制及相关的软组织损伤的关系通过卡方检验分析构成比及差异，P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 临床资料

69例青少年急性膝关节损伤患者，19例轴移损伤，17例髌骨外侧脱位，12例过伸损伤，11例外翻损伤和10例仪表盘损伤。损伤的原因包括：滑倒19例，扭伤16例，足球15例，慢跑12例，楼梯上跌落6例，滑雪1例。患者在伤后（4.5±1.45）d（中位数，4 d，范围1～7 d）内接受了膝关节MRI检查。

2.2 创伤性骨髓异常的部位

19例轴移损伤累及67个骨髓异常部位，17例髌骨外侧脱位累及58个部位，12例过伸损伤累及60个部位，11例外翻损伤累及31个部位和10例仪表盘损伤累及31个部位。最常见的3个创伤性骨髓异常的部位为：股骨外侧髁后区（N=49），股骨外侧髁前区（N=44）和胫骨外侧平台后区（N=33）。

2.3 创伤机制与创伤性骨髓异常（表2）和软组织损伤（表3）的关系

表2 创伤机制与创伤性骨髓异常的关系Table II Relations between Trauma Mechanism and Traumatic Bone Marrow Abnormality

表3 创伤机制与特定的软组织损伤之间的关系Talbe III Relations between Trauma Mechanism and Specific Soft Tissue Injuries

轴移损伤（图1）的患者创伤性骨髓异常的部位，最常见于股骨外侧髁前后区交界处（股骨外侧髁后区（94.7%）、股骨外侧髁前区（84.2%）和胫骨外侧平台后区（78.9%）。常常引起ACL撕裂（94.7%），MM撕裂（42.1%）和LM撕裂（26.3%）。

图1 某女（14岁）左侧膝关节轴移损伤Figure 1 A Girl（14 years old）with Pivot Shift Injury of the Left Knee Joints

髌骨外侧脱位（图2）的患者创伤性骨髓异常最常见于髌骨（100%）、股骨外侧髁后区（100%）和股骨外侧髁前区（94.1%）。常常引起MR撕裂（88.2%）和MM撕裂（29.4%）。

图2 某女（13岁）左侧膝关节髌骨外侧脱位Figure 2 A Girl（13 years old）with Lateral Patellar Dislocation of the Left Knee Joint

过伸伤（图3）的患者创伤性骨髓异常比较弥散，最常发生在胫骨内侧平台前区（83.3%）、胫骨外侧平台前区（75%）、股骨内侧髁前区（66.7%），也可见于胫骨内侧平台后区（58.3%）和胫骨外侧平台后区（58.3%）等。常常引起ACL撕裂（91.7%），PCL撕裂（58.3%），MM撕裂（50%）和LM撕裂（33.3%）。

图3 某男（16岁）右侧膝关节过伸伤Figure 3 A Boy（16 years old）with Hyperextension of the Right Knee Joint

外翻损伤（图4）的患者创伤性骨髓异常最常见于股骨，包括股骨外侧髁后区（72.7%），股骨外侧髁前区（54.5%）、股骨内侧髁前区（45.5%），少部分位于股骨内侧髁后区（36.4%）和胫骨外侧平台后区（27.3%）。常常引起MCL撕裂（90.9%）和MM撕裂（45.5%）。

图4 某男（19岁）左侧膝关节外翻损伤Figure 4 A Boy（19 years old）with Valgus Injury of the Left Knee Joint

仪表盘损伤（图5）的患者创伤性骨髓异常主要在胫骨，包括胫骨外侧平台前区（100%）、胫骨内侧平台前区（90%）、胫骨外侧平台后区（50%）和胫骨内侧平台后区（50%）。常常引起PCL撕裂（70%）和MM撕裂（30%）。

图5 某男（13岁）左侧膝关节仪表盘损伤Figure 5 A Boy（13 years old）with Dashboard Injury of the Left Knee Joint

2.4 创伤性骨髓异常与软组织损伤的关系（表4）

ACL部分撕裂18例，完全撕裂14例，主要与创伤性骨髓异常部位：股骨外侧髁后区（78.1%）、股骨外侧髁前区（75%）和胫骨外侧平台后区（71.9%）相关。PCL部分撕裂14例，完全撕裂4例，主要与创伤性骨髓异常部位：胫骨内侧平台前区（77.8%）、胫骨外侧平台后区（72.2%）、胫骨外侧平台前区（66.7%）和胫骨内侧平台后区（66.7%）相关。MCL撕裂11例，主要与创伤性骨髓异常部位：股骨外侧髁后区（81.8%），股骨外侧髁前区（54.5%）和股骨内侧髁前区（45.5%）相关。LCL撕裂2例，创伤性骨髓异常发生于股骨外侧髁（100%）和胫骨内外侧平台后区（100%）相关。MM撕裂27例，主要与创伤性骨髓异常部位：股骨外侧髁后区（74.1%），股骨外侧髁前区（66.7%）和胫骨外侧平台后区（40.7%）相关。LM撕裂12例，主要与创伤性骨髓异常部位：股骨外侧髁后区（66.7%）、股骨外侧髁前区（58.3%）、胫骨外侧平台前区（41.7%）和胫骨外侧平台后区（41.7%）相关。MR撕裂16例，主要与创伤性骨髓异常部位：股骨外侧髁后区（100%）、股骨外侧髁前区（93.8%）和髌骨（93.8%）相关。LR撕裂0例。

表4 创伤性骨髓异常与特定的软组织损伤之间的关系Table IV Relations between Traumatic Bone Marrow Abnormality and Specific Soft Tissue Injuries

此外，6例（8.7%）出现邻近腓骨骨髓水肿，3例（4.3%）胫骨骨折，2例（2.9%）股骨表明软骨面略凹陷，23例（33.3%）膝关节周围软组织不同程度肿胀，42例（60.9%）关节腔积液。

3 讨论

本研究针对69例青少年急性膝关节患者，探讨创伤性骨髓异常和创伤机制及软组织损伤之间的关系。创伤性骨髓异常的特定模式被认为代表特定创伤机制的足迹。了解创伤的机制有助于在MRI中发现更微妙的关节内损伤，因为每一种机制都是与可预见的损伤相关联的。Sanders TG等在文献中报道了5种不同的损伤机制：轴移损伤，仪表盘损伤，过82例髌骨脱位患者，他们的研究显示骨髓异常最常见的位置：髌骨和股骨外侧[10]，与我们的研究结果相似。在我们的研究中，过伸伤主要累及胫骨内侧平台前区、胫骨外侧平台前区和股骨内侧髁前区。Hayes CW等研究显示过伸伤引起的骨髓异常发生在股骨和胫骨前方[11]，这与我们的发现一致。研究显示外翻损伤主要累及股骨，而Berger N等的研究显示外翻损伤常常累及胫骨内外侧平台后区[8]。仪表盘损伤主要累及胫骨，在文献中仪表盘损伤表现为胫骨前和髌骨的后表面前部[12]。伸伤，外翻损伤和髌骨外侧脱位，及其相关的骨髓水肿[5]。然而，在常规的临床实践中，创伤性骨髓异常所存在的部位可能并不总是符合这些创伤机制的经典表现，往往表现为一种复杂的、混合的、多机制引起的多部位创伤性骨髓异常。据我们所知，只有少数研究描述了创伤性骨髓异常及其与膝关节软组织损伤的关系[1,2,5]。

研究中，创伤性骨髓异常最常见的部位是股骨外侧髁后区，股骨外侧髁前区和胫骨外侧平台后区，研究结果与Berger N等的研究类似，他们的研究显示创伤性骨髓异常43%在股骨外侧，52%在胫骨外侧[8]。研究中轴移损伤引起创伤性骨髓异常部位多位于股骨外侧髁后区、股骨外侧髁前区和胫骨外侧平台后区。在Vellet AD等的研究中，主要包含轴移损伤（57%），创伤性骨髓异常的部位也得到类似的结果[9]。其次，比较常见的创伤机制是髌骨外侧脱位，它所引起的创伤性骨髓异常的部位主要是髌骨、股骨外侧髁后区和股骨外侧髁前区。而且发现轴移损伤和髌骨外侧脱位引起的创伤性骨髓异常有部分重叠，这就使得通过创伤性骨髓异常的部位，来推断潜在的创伤机制存在一定困难。Elias DA等研究了

我们还评估了创伤机制、创伤性骨髓异常与软组织损伤之间的关系。每一种创伤机制会引起特定的软组织损伤，如轴移损伤常常伴有前交叉韧带撕裂，髌骨外侧脱位常伴有内侧支持带撕裂，过伸伤常伴有前交叉韧带和后交叉韧带损伤，外翻损伤常伴有内侧副韧带损伤，仪表盘损伤常伴有后交叉韧带损伤。而每一种损伤机制也同时会引起一些常见部位的创伤性骨髓异常，就使得创伤性骨髓异常的部位也与特定的软组织损伤存在一定联系。也有一些文献中报道了创伤性骨髓异常的部位也与特定的软组织损伤存在一定联系[13-16]。

我们的研究有几个局限性。首先，回顾性研究选择的人群是就诊上海交通大学医学院附属第九人民医院的患者，存在选择偏移。其次，膝关节MRI软组织的损伤缺乏手术或关节镜等金标准作为对照。最后，我们没有进行观察者间一致性的统计分析，但是我们有两个资深的影像科医师意见不一致时共同商讨决定。

总之，青少年急性膝关节创伤机制决定了创伤性骨髓异常在MRI上的分布，青少年急性膝关节创伤性骨髓异常在MRI上的表现和分布代表了特定的创伤机制的足迹，并能够精准地预测特定的软组织损伤。

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