个体化屈膝位的磁共振斜冠状位扫描对前交叉韧带的显像作用

王梓力WANG Zili

吴 松1WU Song

巴宏亮1BA Hongliang

廖云杰2LIAO Yunjie

个体化屈膝位的磁共振斜冠状位扫描对前交叉韧带的显像作用

王梓力1WANG Zili

吴 松1WU Song

巴宏亮1BA Hongliang

廖云杰2LIAO Yunjie

作者单位
1. 中南大学湘雅三医院骨科 湖南长沙410013
2. 中南大学湘雅三医院放射科 湖南长沙410013

目的 MRI是检查膝关节前交叉韧带（ACL）的重要手段之一，但仍存在误诊及漏诊的可能。本研究探讨个体化屈膝位的MR斜冠状位扫描对ACL的显像作用。资料与方法 收集2016年9月—2017年3月中南大学湘雅三医院招募的健康志愿者70名。自行设计动态扫描辅助装置，通过动态矢状位扫描找出ACL基本呈直线的层面，测量其屈膝角度（即个体化屈膝位角度）；然后行常规伸膝位和个体化屈膝位的MR斜冠状位扫描，并对比2种体位对MR斜冠状位扫描显示全程ACL的效果。结果 个体化屈膝位与膝关节伸直位的MR斜冠状位扫描分别可在4层图像上显像全程ACL的92.9%（65/70）和 45.7%（32/70）。个体化屈膝位的MR斜冠状位扫描优于膝关节伸直位的MR斜冠状位扫描，差异有统计学意义（P＜0.001）。结论 与伸膝位的MR斜冠状位扫描相比，个体化屈膝位的MR斜冠状位扫描改良了ACL的全程显像。

前交叉韧带；膝关节；磁共振成像；体位

膝关节前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）是膝关节中最易发生损伤的韧带之一，其损伤会严重影响患者膝关节稳定性，从而引起关节功能障碍。但由于ACL特殊的解剖走行及周围结构部分容积效应的影响，部分患者ACL难以全程清晰显示，从而为ACL部分损伤的判定带来一定难度。有文献指出采用不同扫描平面可最大程度地显示全程ACL，良好地显示效果[1-4]；且大多采用伸膝位进行检测，但伸膝位似乎不能作为MR斜冠状位扫描的最佳体位。由于ACL在不同屈膝角度下具有不同的解剖特点；特别是当膝关节伸直时，ACL成一定角度地与股骨髁间窝表面相接触，且存在较大的张力，不利于ACL的清楚显像[5]。故本研究旨在评估自行设计的新型膝关节动态扫描辅助装置（实用新型专利，专利号：ZL 2016 2 0587426.6）引导下对于个体化最佳屈膝角度进行确定，并比较个体化屈膝位与膝关节伸直位的MR斜冠状位扫描对ACL的全程显示作用，以期为ACL损伤，特别是部分损伤的诊断、术前评估及手术方案的制订提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2016年9月—2017年3月中南大学湘雅三医院招募健康志愿者70名，其中男35例，女35例；年龄20～42岁，平均（30.03±7.12）岁；身高152～182 cm，平均（168.20±5.93）cm；体重45～86 kg，平均（62.97±11.52）kg。所有志愿者膝关节外观正常，且均无膝关节疾病史及手术史。本研究获中南大学湘雅三医院伦理委员会医学伦理分委员会批准。

1.2 仪器与方法 采用Philips Ingenia 3.0T MR仪及新型膝关节动态成像辅助装置测定个体化最佳屈膝角度，并在伸膝位和个体化屈膝位分别进行MR斜冠状位扫描（图1），扫描参数：扫描序列PDWI+FS，TR 2351 ms，TE 30 ms，视野130 mm×130 mm，矩阵260×214，层厚1.2 mm，层距0 mm。

1.3 图像分析 由2名副主任医师采用双盲法分析所有MR扫描结果。采用4级法评估在膝关节伸直位与个体化屈膝位的MR斜冠状位扫描对ACL的显示效果。I级：有4层图像上均可观察到完整ACL；II级：有3层图像上均可观察到完整ACL；III级：有2层图像上均可观察到完整ACL；IV级：有1层图像上可观察到完整ACL。

1.4 统计学分析 采用SPSS 19.0软件，将等级资料通过Ridit分析转换成计量资料后，再采用两独立样本t检验进行分析，P＜0.05表示差异有统计学意义。

图1 测量个体化屈膝角度及MR斜冠状位扫描。A.志愿者侧卧位，通过牵拉新型膝关节动态成像辅助装置上的牵拉带（箭）可进行膝关节角度调整；B～E. T2WI-SPAIR快速动态序列行矢状位扫描图；F.测量ACL接近直线走行且紧张度适中的层面的屈膝角度（即为个体化最佳屈膝角度）；G～I. MR斜冠状位扫描定位方法：矢状位扫描方位与前交叉平行，冠状位与关节面成30°，冠状位上呈内侧高外侧低放置，横断位与股骨内外侧髁后缘连线约30°，亦呈内侧高外侧低放置

2 结果

2.1 最佳屈膝角度 70例正常志愿者的最佳屈膝角度范围为20°～40°，平均（29.21±5.74）°。与膝关节伸直位相比，个体化屈膝位的MR斜冠状位扫描ACL韧带束呈基本平行直线走行，张力适中且前内侧束和后外侧束更加清楚地显示在同一平面。见图2。

2.2 屈膝位与伸膝位MR斜冠状位扫描结果对比Ridit分析结果显示 R伸直位=0.617、R屈膝位=0.383，差异有统计学意义（t=6.849，P＜0.001）。见图3。

图2 男，45岁，正常ACL。伸膝位时，MR矢状位显示ACL张力稍高，稍向后扭曲（A）；斜冠状位显示ACL的韧带束发生扭曲，前内侧束与后外侧束呈“人”字走行（B）；屈膝约28°时，MR矢状位显示ACL韧带束基本呈直线走行，张力适中（C）；斜冠状位扫描显示ACL且前内侧束和后外侧束基本平行且在同一平面（D）；屈膝约68°时，MR矢状位显示ACL张力过低，向前扭曲（E）；斜冠状位显示前内侧束与后外侧束明显扭曲，显示不清（F）；箭示前内侧束，箭头示后外侧束

图3 伸膝位与个体化屈膝位MR斜冠状位扫描ACL显像效果对比

3 讨论

ACL是维持膝关节向前稳定性最重要的韧带，其解剖起自胫骨平台髁间棘前部，向后、向上、外穿关节腔附着于股骨外髁内侧面后部，可阻止膝关节过伸活动[6-7]。同时，ACL也是膝关节最容易损伤的韧带之一[8-9]；而MR扫描是目前对ACL损伤患者进行无创性检查的重要手段[10]。但由于ACL特殊的解剖构造及周围结构部分容积效应的影响，部分患者ACL难以全程清晰显示[11]；并且在不同运动屈膝角度下，ACL的解剖特点也有所不同，从而给判定ACL撕裂，尤其是部分撕裂带来一定的难度。有文献报道，常规斜矢状位、冠状位及横断位MRI诊断ACL部分撕裂的准确度、特异度仅为57.1%和62.5%[12]。因此，MR扫描对ACL的全程显示仍有局限性。

近年来，有文献报道采用MR斜冠状位扫描可增加ACL的全程显示以及ACL撕裂的诊断效果[2-4]。但大多为膝关节伸直位的MR扫描，或尚未考虑膝关节屈曲角度对斜冠状位扫描效果的影响。因此若追求最佳的MR斜冠状位扫描图像，首先应找到ACL的所有束支在同一平面、且韧带紧张度适中的解剖体位。故本研究通过已获得实用新型专利的膝关节动态装置及高年资医师的阅片经验来选择ACL接近直线走行且紧张度适中的层面，并测量该层面下膝关节所处的屈曲角度。以此屈膝角度再进行MR斜冠状位扫描时，发现ACL的前内侧束和后外侧束基本在同一个平面且韧带紧张度适中，基本平行走行，与既往在伸膝位扫描所见的前内侧束与后外侧束呈“人”字形走行相比具有更佳的显示效果[13]。同时，通过比较膝关节伸直位与个体化屈膝位的MR斜冠状位扫描结果发现，本组92.9%（65/70）的膝关节通过个体化屈膝位的MR斜冠状位扫描可以有4层图像显示ACL全程，明显优于膝关节伸直位的MR斜冠状位扫描。因此对于ACL较细或解剖变异患者，个体化屈膝位的MR斜冠状位扫描尤其值得推荐。本研究旨在强调与伸膝位相比，屈膝位ACL韧带束的解剖走行基本呈直线平行、张力适中，这有利于MR斜冠状位扫描对ACL的全程显示。通过检测70例不同年龄及性别的正常志愿者发现，MR斜冠状位检测ACL的最佳屈膝角度范围在20°～40°，平均（29.21±5.74）°；故对于不能进行大范围屈膝活动的外伤患者或在缺少膝关节动态成像辅助装置等情况下，建议在屈膝约20°～40°下进行斜冠状位扫描以加强对ACL的全程显示。同时，屈膝20°～40°也是膝关节较为舒适的角度，根据临床经验，即使是膝关节急性外伤患者也大多可以接受。

总之，个体化屈膝角度下的MR斜冠状位扫描对于ACL的全程显示优于膝关节伸直位的MR斜冠状位扫描。对于疑似ACL损伤的患者，在常规膝关节MR检查的基础上加做个体化屈膝角度下（或屈膝20°～40°）的MR斜冠状位扫描值得推广。本研究结论同时可为今后进行个体化屈膝位MR对ACL损伤及部分损伤的诊断效果提供依据。

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（本文编辑 闻 浩）

Effect of Oblique Coronal MRI Views in Individualized Bent-Knee Position on the Imaging Findings of Anterior Cruciate Ligament

Purpose MRI is one of the most effective methods in examining anterior cruciate ligament (ACL), but probability of misdiagnose and missed diagnosis still might exist. This research aims to investigate the effect of oblique coronal MRI views in individualized bent-knee position on the imaging findings of ACL. Materials and Methods Seventy healthy volunteers recruited by the Third Xiangya Hospital, Central South University from September 2016 to March 2017 were involved in this prospective study.3-T MRI combined with independently designed knee joint dynamic imaging auxiliary instrument was employed to perform a dynamic scan in the sagittal plane; the optimal bentknee angle with ACL basically in straight layers (angle of the individualized bent-knee position) was measured. Afterwards, oblique coronal MRI views (PDWI+FS) in both regular extended-knee position and individualized bent-knee position were conducted. And their separate effects on ACL imaging findings in oblique coronal MRI views were compared. Results Oblique coronal MRI scan in extended-knee position and individualized bent-knee position were 92.9% (65/70) and 45.7% (32/70) respectively in displaying the imaging of the whole ACL. The former outperformed the latter, and the difference was statistically significant (P＜0.001). Conclusion In contrast to oblique coronal MRI scan in extended-knee position, the scan in individualized bent-knee position elevates the performance of whole ACL imaging.

Anterior cruciate ligament; Knee joint; Magnetic resonance imaging; Posture

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.09.016

廖云杰

Department of Radiology, the Third Xiangya Hospital of Central South University,Changsha 410013, China

Address Correspondence to: LIAO Yunjie E-mail: 117550107@qq.com

国家自然科学基金（81572150）。

R445.2；R686.5

2017-05-05

修回日期： 2017-08-15

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第9期：695-697

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (9): 695-697