MRI检查在前交叉韧带损伤诊断中的应用

张辉 杨远 陈斐 赵李木子 崔银星 唐寒 熊建义 王大平 朱伟民

MRI检查是一种断层成像技术，与其他成像技术(如CT、超声检查等)相比，具有软组织对比度极好、成像方式多样化、对比度机制多样等优点，因此所获取的信息也更加丰富。MRI检查本身即可多模态成像，能从多方位、多序列、多种加权模式综合分析检查部位的形态和功能状况。在影像学诊断前交叉韧带(ACL)损伤中，MRI检查扮演着不可替代的角色。ACL损伤是一种常见的运动损伤，在运动导致的膝关节损伤中尤为多见[1]。目前MRI检查用于评估ACL损伤的研究越来越多，研究并不局限于ACL损伤及其相关损伤和术后移植物愈合的评估，还包括ACL重建术后再损伤的风险评估。

1 在评估ACL损伤中的应用

随着对MRI成像技术和成像方法的不断改善，MRI检查应用于ACL损伤及其相关损伤诊断越来越成熟。

1.1 ACL损伤

MRI检查作为诊断ACL损伤的无创性工具,具有高敏感度和特异度。然而，目前有许多研究表明，临床查体在诊断ACL损伤时优于MRI检查[2-3]。这是因为MRI检查有许多难以控制的因素，如成像时体位及阅片者专业水平都可能影响评估ACL损伤的准确性。有研究报道，MRI检查评估ACL损伤的敏感度与检查时膝关节屈曲角度有关[4-5]。Gunaydin等[4]介绍了一种准确性更高的MRI检查方法(俯卧位膝关节最大屈曲位MRI检查)用于诊断ACL损伤。ACL部分损伤在术前很难通过临床查体和常规MRI检查来评估。但部分ACL损伤占的比例并不低，达到10%～35%不等[6]。因此，有学者提出MRI检查联合麻醉下查体来诊断此类损伤。然而，实际上这种联合诊断只能识别出高度怀疑的部分ACL损伤，最终往往需通过关节镜才能确诊[7]。基于部分ACL损伤诊断的困难性，俯卧位膝关节最大屈曲角度MRI检查可作为一种替代的影像学诊断方法，进一步确定这类患者是保守治疗还是手术治疗，从而避免不必要的关节镜检查及手术[4]。

1.2 半月板损伤

随着对半月板功能的深入研究，学者们重新认识到半月板在膝关节中的重要性。近些年由于半月板损伤超声诊断技术的进步，以及超声检查具有简便、低成本、较少禁忌证等优点，其在半月板损伤诊断上的应用越来越受欢迎。然而，目前超声检查在诊断半月板损伤上仍不能替代MRI检查，因为MRI检查可以显示半月板其他信息，如定量MRI检查不仅能辅助诊断半月板损伤，而且能评估半月板生化成分变化差异。类似的，Lefevre等[8]研究发现，MRI检查可以用于评估半月板剩余功能，尤其是在根或角撕裂中。MRI检查在ACL重建术后半月板与生物力学的相关性研究中同样扮演着不可替代的角色。Shimizu等[9]的研究表明，内后角T1ρ/T2值与术后6个月时的生物力学有显著相关性，因此认为早期阶段生物力学参数可能是预测ACL重建术后持续性内侧半月板异常的潜在生物标志物。

1.3 其他相关损伤

ACL损伤往往伴随着膝关节的其他损伤。Inderhaug等[10]研究发现，在ACL和前外侧韧带(ALL)同时损伤的情况下，单靠ACL重建并不能恢复正常膝关节稳定性。近期一项临床研究发现，几乎所有急性ACL损伤的膝关节前外侧结构都有损伤，且MRI检查诊断前外侧结构损伤与手术探查具有高度相关性，尤其是ALL损伤诊断，相比之下，MRI检查对髂胫束损伤诊断的准确性较低[11]。然而，Ferretti等[12]研究指出90%的ALL损伤是在急性ACL损伤的手术中发现的，而不是在术前MRI检查中。术前ALL损伤MRI检查漏诊是由于阅片者的疏忽、不恰当的成像技术，还是ALL本身的原因，这仍是颇受争议的话题。Helito等[13]指出，3 T MRI检查较1.5 T MRI检查更容易识别ALL损伤。

2 在ACL重建术前的应用

研究报道，具有ACL损伤高危因素者在剧烈运动时佩戴预防性膝关节护具或进行预防性训练能有效降低ACL损伤风险。而如何识别ACL损伤高风险潜在者较为困难，MRI检查为此能提供许多有价值的参考。

2.1 胫股解剖评估

ACL损伤除了运动导致的意外损伤这一主要原因外，还有许多其他非意外性因素，其中包括骨形态[14]。近年来，越来越多的学者研究胫股解剖因素与ACL损伤之间的关系[15-17]。以往研究证实，ACL损伤与胫骨坡度[17]、股骨切迹宽度、胫前半脱位[16]和胫骨内侧凹度等骨形态密切相关。近期有研究提出一种新的MRI测量方法即股骨外侧髁指数(LFCI)，其可用于测量股骨外侧髁的球形度，并发现 LFCI降低与ACL损伤有关，且LFCI、外侧胫骨高度和外侧胫骨坡度是ACL损伤最常见的危险因素[2]。研究报道，多次ACL重建失败组较ACL重建未失败组MRI影像上测得的胫骨后倾角大且股骨后外侧髁深度增加[18]。因此，Grassi等[18]建议对接受ACL重建术的患者常规评估胫股解剖，以识别发生ACL再断裂的高危患者。

2.2 半腱肌腱和股薄肌腱评估

自体腘绳肌腱(半腱肌腱、股薄肌腱)移植是目前最常用的ACL重建手术方式。研究表明，较小直径的移植物失败率较高，因此术前评估半腱肌腱、股薄肌腱直径大小有助于手术方案制定，且生物力学测试显示抗拉强度与四股腘绳肌腱直径之间存在很强的相关性[19]。术前MRI影像上测得的自体移植物直径与术中测得的结果具有高度相关性，这使得术者能更好地确保自体移植物直径足够用于重建ACL[20]。以前的影像学研究主要集中在这些肌腱直径而非长度上，以判断其是否适合ACL重建。而Ilahi等[21]研究发现，术前MRI影像上测得的半腱肌腱和股薄肌腱长度与术中所测量的实际长度密切相关，误差不超过3 cm。

2.3 ACL胫骨足迹大小评估

基于对ACL解剖和功能的进一步了解，个体化解剖性ACL重建已成为标准的手术方法。而根据ACL胫骨足迹大小，可分别进行解剖性双束ACL重建和解剖性单束ACL重建。因此，在术前测量ACL胫骨足迹大小有助于确定手术方案。膝关节MRI检查是最常用的测量ACL胫骨足迹大小的无创性工具。尸体解剖研究表明，MRI影像上测得的ACL胫骨足迹大小与实际尺寸有很强的相关性[22]。而Kim等[23]同样验证了此结论，并得出了基于MRI影像所得的ACL胫骨足迹长度和宽度来预测实际ACL胫骨足迹长度和宽度的方程，即ACL胫骨足迹实际长度 = 3.248+0.868×MRI影像上测得的ACL胫骨足迹长度(mm)-0.237×性别(男性=0，女性=1)，ACL胫骨足迹实际宽度=-0.539+0.868×MRI影像上测得的ACL胫骨足迹宽度(mm)+0.183×性别(男性=0，女性=1)。

3 在ACL重建术后的应用

ACL重建术后MRI检查能够评估移植物成熟度和完整性、骨道位置及早期诊断骨关节炎(OA)等。

3.1 移植物愈合评估

MRI检查是定性监测ACL重建后移植物愈合的标准无创性工具，移植物信号强度可以反映移植物愈合情况。Hofbauer等[24]对比术后6个月自体腘绳肌腱重建的ACL与健侧ACL的MRI检查信号强度，认为 ACL重建后恢复高强度运动的标准不应仅基于功能稳定性和肌肉力量。有研究报道，MRI检查提示移植物不完全愈合的临床意义尚不清楚[25-27]。研究表明，关节内移植物的信噪比(SNQ)显著低于骨道内移植物，这意味着骨道内移植物成熟较慢[27-28]。这与Araki等[29]的研究结果相一致，即关节内移植物重建血管速度快于骨道内移植物。Li等[30]评估ACL重建术后同种异体肌腱与自体肌腱成熟程度，发现术后2年自体肌腱组SNQ明显低于同种异体肌腱组，说明同种异体肌腱可能不如自体移植肌腱成熟。ACL重建术后MRI检查SNQ并不局限用于评估移植物成熟程度。Lee等[31]在18例二次关节镜检查的ACL重建病例对比研究中发现，ACL移植物滑膜化程度与SNQ呈中度至高度相关。Oshima等[32]研究发现，SNQ与移植物容积比和弯曲角度呈显著正相关。ACL重建后移植物SNQ可用于预测预后，有助于预估重返运动时间[33-35]。而Putnis等[36]指出，从MRI检查得到的SNQ与术后1年的整体临床结果之间没有显著相关性。因此，通过SNQ进一步量化采用信号强度来评估移植物愈合情况仍存争议。

3.2 OA早期诊断

ACL损伤的特点是关节不稳定，通常会引起肌无力和膝关节OA[37]。据报道，68%～80%的ACL损伤患者无论韧带重建与否，均将在20年的随访期内发展为膝关节OA[38]。一项动物研究表明，ACL横断术后30 d大鼠膝关节出现OA症状[39]。虽然通过临床症状及X线检查能对OA做出正确诊断，但MRI检查对于ACL重建术后患者早期膝关节OA诊断意义重大，且MRI检查检测到早期膝关节OA特征主要集中在ACL重建术后1～2年[40]。Patterson等[41]研究表明，ACL重建年轻患者存在早期OA恶化的风险。这类患者软骨缺陷、半月板病变可能非良性，并很有可能与未来的膝关节OA或功能下降有关[42]。因此，对于ACL重建年轻患者，MRI检查识别出发生OA的潜在风险有助于针对病因防止膝关节进展成膝关节OA。

3.3 骨道位置评估

ACL重建时骨道位置是恢复ACL功能的关键。以往的研究表明，82%的ACL重建失败原因是骨道定位不当[43]。有研究在手术前后对40例ACL重建患者受伤与未受伤膝关节进行三维 MRI检查，发现尽管采用现代外科技术来进行解剖性ACL重建，但在定位骨道过程中仍存在重要位置误差[44]。三维CT检查由于对骨骼显影较好而成为骨道位置可视化的标准方法，但其不足之处在于无法识别潜在的骨道拓宽原因如胫骨骨道内液体积聚、囊肿形成等，而MRI检查可以辨别。Grasso等[45]对术中骨道进行数字化处理以评价高分辨率MRI检查和三维CT检查的准确性，发现高分辨率MRI检查结果与术中所得到的数字化数据之间无显著差异，因此高分辨率MRI检查是三维CT检查评估骨道位置可靠的替代方案，高分辨率MRI检查最主要的优点为同时可以对整个膝关节进行评估。

4 结语

近年，随着MRI成像技术和成像方法的不断改善，MRI检查在ACL损伤诊断中的应用越来越广泛和精确。临床上，诊断ACL损伤常用的3种方法为临床查体、MRI检查和关节镜检查。众所周知，诊断ACL损伤的金标准是关节镜诊断，但往往在手术时才能进行。因此，临床查体和MRI检查对于术前诊断ACL损伤尤为重要。膝关节MRI检查不仅可以用于诊断ACL损伤及其相关损伤和评估预后，而且能够评估发生术后再损伤的风险。综上所述，MRI检查能够以非侵入性方式显示膝关节多方面整体情况，在ACL损伤诊断中为临床医生提示未被关注的潜在问题。