MR定量测量指标在青少年髌骨不稳中的诊断应用价值

闫斌 艾克帕尔·吾不利 桂和

[摘要] 目的 分析磁共振（MR）定量测量指标在青少年髌骨不稳中的诊断应用价值。 方法 选取2016年6月～2018年5月新疆医科大学第二附属医院骨科收治的48例（48膝）青少年髌骨不稳患者（病例组）和30例入院体检及招募的健康青少年志愿者（对照组）作为研究对象，两组均接受膝关节MR平扫，在横断面抑脂FSE PDWI上测量相关定量指标，包括髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度、股骨外侧滑车倾斜角及胫骨结节-滑车间距（TT-TG），并采用受试者工作曲线（ROC）分析各指标对髌股关节不稳的诊断效能。 结果 与对照组比较，病例组髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度及TT-TG明显增大，股骨外侧滑车倾斜角明显减小，差异有统计学意义（P < 0.05）。女性青少年髌骨不稳患者髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度均大于男性青少年髌骨不稳患者，差异有统计学意义（P < 0.05）；不同性别青少年髌骨不稳患者股骨外侧滑车倾斜角、TT-TG比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。MR各定量测量指标中，髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度、股骨外侧滑车倾斜角、TT-TG的ROC曲线下面积均>0.9，诊断青少年髌骨不稳的敏感度、特异度均>85%。 结论 伸膝状态下，MR定量测量的髌股关节指标对青少年髌骨不稳有较高的诊断效能，其中髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度存在性别差异，对不同性别青少年髌骨不稳的病情评估有一定的指导意义。

[关键词] 核磁共振成像；髌股关节指标；定量测量；青少年；髌骨不稳；诊断

[中图分类号] R684 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2018）12（a）-0144-05

髌股關节不稳（简称“髌骨不稳”）是一种多因素介导的疾病，病理改变往往涉及骨、软骨及软组织，主要表现为膝关节伸曲活动时髌骨外倾或外移程度加大，患者可发生膝前疼痛和膝关节功能障碍，其也是导致髌骨软骨软化或髌股关节骨性关节炎的重要因素[1]。通常情况下，当体格检查发现髌骨脱位时，髌骨关节不稳易于诊断，而对于无法明确提供髌骨脱位史且体格检查无明确阳性发现时，则易误、漏诊[2]。对于运动活跃度强的青少年而言，髌骨不稳的发生率较高，为13%～27%，且尤其好发于青年女性[3]，而青少年髌骨不稳的早期诊断对确定合适的治疗方案以纠正髌股关节复杂的解剖及生物力学异常有重要意义。目前，关于髌骨不稳的影像学诊断报道较多，如膝关节镜、下肢X线片、计算机断层扫描（CT）、核磁共振成像（MRI）等，其对评估病变严重程度均有各自的优势，其中MRI被认为是评价髌股线性排列及软骨解剖最为敏感的方式[4-5]，但因其横断面选取层面存在差异，目前临床磁共振（MR）定量测量指标对髌骨不稳的诊断阈值仍存在较大争议[6-7]。为此，本研究进一步分析MR定量测量指标在青少年髌骨不稳中的诊断应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性收集2016年6月～2018年5月新疆医科大学第二附属医院（以下简称“我院”）骨科收治的48例（48膝）青少年髌骨不稳患者（病例组）的临床资料，其中男20例，女28例；年龄14～25岁，平均（19.36±3.22）岁；左膝病变21例，右膝病变27例。所有患者最初均因膝关节疼痛无力、肿胀，下蹲困难，打软腿，上下楼梯不稳，易跌倒等表现入院就诊，均存在不同程度股四头肌萎缩，均伴有膝外伤病史，髌骨恐惧试验及髌骨倾斜试验阳性，且经关节镜手术证实为髌股关节不稳，伴骨脱位或半脱位，关节镜术前均行膝关节MR，图像质量清晰完善。另选同期入院体检及招募的体格检查合格的健康青少年志愿者30例（对照组），其中男14例，女16例；年龄14～25岁，平均（18.88±4.09）岁。两组性别、年龄等一般资料比较，差异无统计学意义（P > 0.05），具有可比性。所有入选对象均已排除有膝关节畸形、关节韧带损伤及胫股关节退变者；有风湿性关节炎、痛风等膝关节疾病史者，有膝关节外伤或手术病史者；合并严重肝肾疾病或影响骨代谢的各种急慢性疾病（如患甲状腺、甲状旁腺疾病等）者；近3个月内曾服用影响骨代谢的药物（如雌激素、糖皮质激素、双膦酸盐等）者；不宜进行MRI检查者以及临床资料不全者。

1.2 仪器

MR检查仪器为德国Siemens Sonata 1.5 T超导型MR扫描仪和Siemens Magnetom Trio with TIM system 3.0 T超导型MR扫描仪，8通道柔性表面线圈。

1.3 检查方法

病例组均行患侧膝关节MR平扫，对照组行双侧膝关节MR平扫（结果取双侧膝平均值）。均取常规平卧位，嘱其股四头肌放松，足先进，患膝完全伸直，扫描部位为髌骨、股骨滑车及胫骨结节。参数设定为层厚/层间距4.0 mm/0.4 mm，FOV 160 mm×160 mm，矩阵220×256。扫描序列包括矢状面SET（TR/TE为450 ms/12 ms）、FSE T1WI（TR/TE为750 ms/16 ms）、FSE T2WI（TR/TE为4000 ms/52 ms）、冠状面脂肪抑制FSE PDWI（TR/TE为2000 ms/27 ms）及横断面脂肪抑制FSE PDWI（TR/TE为2300 ms/26 ms）。

1.4 影像评价及定量指标测量

MR获取的图像传至后台图像处理工作站，在横断面抑脂FSE PDWI上进行相关定量指标测量，由我院影像科具备5年以上诊断经验的两名主治以上医师进行独立测量，指标包括：髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度、股骨外侧滑车倾斜角及胫骨结节-滑车间距（TT-TG）。具体方法如下：选取股骨内外后髁连线作为参考线，此线可显示于其他横断面；选取股骨滑车凹最低点作参考线的垂线，并将此线显示于髌骨最长横径的层面中测量髌骨偏移指数；经髌骨最长横径的层面测量髌骨倾斜角与髌骨外移度；以低信号的软骨下骨板为测量基准，参考相关文献[8]提出的方法测量滑车沟角度、股骨外侧滑车倾斜角；经股骨滑车沟最凹点的层面与胫骨结节最凸点的层面测量的距离为TT-TG。见图1。

1.5 统计学方法

选用统计学软件SPSS 19.0分析和处理研究数据，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用独立t检验；计数资料以率（%）表示，组间比较采用χ2检验；采用受试者工作曲线（ROC）分析各定量测量指标诊断髌股关节不稳的曲线下面积，并以约登指数最大点作为诊断界值，计算各指标的诊断效能。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组各项MR定量测量指标比较

与对照组比较，病例组髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度及TT-TG明显增大，股骨外侧滑车倾斜角明显减小，差异有统计学意义（P < 0.05）。见表1。

2.2 不同性别青少年髌骨不稳患者的各项MR定量测量指标比较

女性青少年髌骨不稳患者髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度均大于男性青少年髌骨不稳患者，差异有统计学意义（P < 0.05）；不同性别青少年髌骨不稳患者股骨外侧滑车倾斜角、TT-TG比较，差异无统计学意义（P > 0.05）。见表2。

2.3 MR各定量测量指标的诊断效能

MR各定量测量指标中，髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度、股骨外侧滑车倾斜角、TT-TG的ROC曲线下面积均>0.9，诊断青少年髌骨不稳的敏感度、特异度均>85%。见表3。

3 讨论

髌骨关节由髌骨底面、股骨远端及滑车沟构成，解剖结构上髌骨被股四头肌完全包围，这为提高股四头肌发挥力学方面的作用提供了保障[9]。引起髌骨不稳的因素有很多，如胫骨结节-股骨滑车沟距离的增大、髌骨撞击、韧带损伤、髌骨或股骨髁發育不全、内侧支持带松弛、髌骨内外侧结构不平衡等。事实上，由于青少年人群运动活跃度高，多数骨骼尚在生长发育阶段，尤其是股骨滑车发育不全，加之部分人群髌骨高位或髌股支持带力量不平衡，青少年已成为髌骨不稳的高风险群体，且保守治疗后髌骨脱位的复发率高[10-11]。因此，青少年髌骨不稳的影像学检查十分必要。目前对于髌骨关节不稳的影像学检查包括X线、CT、MRI等，其中X线、CT对其确诊价值较低，临床研究者多建议将其作为诊断及病情评估的参考，对于髌骨关节不稳的确诊仍需依靠关节镜检查[12-13]。而随着近几年来MRI的不断发展，其逐渐被应用于进行定量测量，目前对髌骨关节不稳的测量指标包括髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度、股骨外侧滑车倾斜角及TT-TG，有望在髌骨不稳的临床确诊中发挥重要作用[14-15]。

髌骨关节稳定性所依靠的组织与其屈曲角度有关，当其伸直至屈曲30°时，主要依靠周围软组织；而其所依靠的主要因素在屈曲角度>30°时变为骨性结构[16]。本研究主要探讨当膝关节处于伸直位时各个指标对诊断青少年髌骨关节不稳的价值。结果显示，与对照组比较，病例组髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度及TT-TG明显增大，股骨外侧滑车倾斜角明显减小，差异有统计学意义，提示青少年髌骨不稳者具有髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度及TT-TG明显增大及股骨外侧滑车倾斜角明显减小的特征。其中髌骨偏移指数通常用于描述髌骨外移程度，与髌骨外移度类似，均可体现髌骨半脱位，而髌骨倾斜角是反映髌骨内、外侧支持力量平衡性的定量指标[17]。吴俊峰等[18]的报道中，髌骨倾斜角诊断髌股关节不稳、髌骨外移度的阈值分别为>17°、>3 mm，诊断的敏感度和特异度分别达82.4%、89.1%和79.4%、100.00%，本研究中，所有检查者膝关节为全伸状态，以约登指数为依据，髌骨倾斜角、髌骨外移度最终界定的诊断界值亦为>17°、>3 mm。滑车是构成髌股骨性稳定装置的重要组成部分，股骨外侧滑车倾斜角和滑车沟角度为体现滑车发育情况的定量指标，其中滑车沟角度通常可间接反映滑车沟的深度，Salzmann等[19]的早期报道将滑车沟角度>144°确定为滑车发育不全的诊断界值，本研究中滑车沟角度的诊断界值为>145°，与之接近。股骨外侧滑车倾斜角减小通常提示外侧滑车面发育扁平，高畅等[20]的研究强调，伸膝时对抗髌骨外移或倾斜的阻力减弱与股骨外侧滑车倾斜角减小密切相关，其也是髌骨外侧脱位的首要解剖学危险预测指标，该研究中股骨外侧滑车倾斜角的诊断阈值为<11°，本研究为<15°，存在一定的差异，可能与纳入的患者数量、年龄、病变程度差异有关。此外，胫骨结节外移或外旋作为髌骨不稳的重要原因，一般通过TT-TG的大小来体现，目前普遍认可和接受的的TT-TG标准为：<15 mm为正常，15～20 mm为临界范围，>20 mm为显著异常[21]。本研究诊断的阈值为TT-TG>16 mm，亦在此临界范围内。诊断效能分析结果显示，MR各定量测量指标中，髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度、股骨外侧滑车倾斜角、TT-TG的ROC曲线下面积均>0.9，诊断青少年髌骨不稳的敏感度、特异度均>85%，提示伸膝状态下，MR定量测量的髌股关节指标对青少年髌骨不稳有较高的诊断效能。

此外，值得关注的是，本研究中女性青少年髌骨不稳患者髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度均大于男性青少年髌骨不稳患者，差异有统计学意义，而股骨外侧滑车倾斜角、TT-TG则不存在性别方面的差异，提示髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度可能与性别有关。国外学者Pal等[22]也发现髌骨轨迹异常患者中，不同性别组间的诊断界值存在差异，如女性髌骨偏移指数、髌骨倾斜角的平均值较男性分别高出11%、4°，与本研究具有一致性。因此认为髌骨偏移指数、髌骨倾斜角、髌骨外移度、滑车沟角度有望对不同性别青少年髌骨不稳的病情评估发挥特定的指导作用，但对于为何上述部分定量指标出现性别差异，还需进一步深入探讨。

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（收稿日期：2018-06-01 本文编辑：罗乔荔）