轻度屈膝位MRI横断面测量指标对复发性髌骨脱位的诊断价值

刘丽思，袁慧书

1.华中科技大学同济医学院附属同济医院放射科，湖北武汉 430030；2.北京大学第三医院放射科，北京 100191；*通讯作者 袁慧书 huishuy@bjmu.edu.cn

髌股关节由髌骨与股骨滑车构成，其稳定性依靠骨骼、韧带和肌肉共同维持，并与膝关节屈曲角度有关。当膝关节由伸直位至轻度屈曲时，髌骨未进入滑车或刚进入滑车，此时骨骼提供的稳定力有限，髌骨稳定性主要依靠周围软组织（韧带和股四头肌）。理论上此体位应比伸直位更容易发生髌骨脱位。因此，有文献推荐使用轻度屈膝位检查髌股关节不稳定，在小角度屈曲位对评价髌骨脱位更为敏感[1-4]。传统MRI 对于髌骨脱位定量测量诊断多采用伸膝位以确定各测量指标的诊断价值[5-7]。随着近年线圈技术的发展，多通道膝关节专用线圈越来越多地应用于临床。关于小角度屈曲位各测量指标的诊断价值有待探究。本研究拟在轻度屈曲状态下比较正常志愿者和复发性髌骨脱位患者MRI横断面定量测量指标，并探讨其诊断价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2014年8月—2015年8月临床诊断为复发性髌骨脱位患者，纳入标准：①复发性脱位>2次；②无膝关节骨折、韧带损伤或断裂；③近期无膝关节外伤史；④1个月内双下肢未进行剧烈运动。正常对照组来自招募志愿者，检查前询问对照组病史、年龄、身高、体重。纳入与研究组患者性别、年龄及体重指数（BMI）相匹配者，纳入标准：①无膝关节外伤史、手术史及明确膝关节疼痛病史；1个月内双下肢未进行剧烈运动。

最终纳入研究组30例，其中男7例（左膝3例、右膝4例），女23例（左膝11例、右膝12例）；年龄15～29岁，平均（21.37±3.76）岁；BMI（21.18±3.18）kg/m2。对照组纳入30例，其中男7例（左膝3例、右膝4例），女23例（左膝11例、右膝12例）；年龄15～29岁，平均（21.93±3.12）岁，BMI（20.80±2.64）kg/m2。两组研究对象年龄与BMI差异均无统计学意义（P>0.05）。本研究通过医院伦理委员会审批（批准号：2014165），所有研究对象均知情同意。

1.2 仪器与方法 所有膝关节MRI扫描均通过3.0 T超导型MR扫描仪（SignaHDxT，GE）完成。所有受检者均取仰卧位、足先进，采用Invivo 8 通道膝关节专用线圈（Gainesville）。膝关节呈轻度屈曲状态（摆体位时统一测量屈膝角度，尽量保持患者舒适体位，同时控制屈膝角度约10°）。扫描范围包括全髌骨、股骨滑车及胫骨结节，参数见表1。

表1 MRI扫描序列及参数

1.3 图像分析 所有图像传输至 PACS系统（Centricity RIS CE 3.0，GE）。通过图像工作站（Centricity Radiology RA 600，GE）利用PACS系统对膝关节脂肪抑制FSE PDWI横断面图像进行股骨滑车面对称性、外侧滑车倾斜度、滑车深度、髌骨倾斜角、外移度及股骨滑车与胫骨结节的水平距离（tibial tuberosity-trochlear groove distance，TTTG）测量（图1）。所有测量均由1位研究者间隔3个月重复测量2次后取均值。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0软件，计量资料以表示。2次测量间的一致性检验采用组内相关系数（ICC）分析。研究组与对照组各项测量值比较采用独立样本t检验。P<0.05表示有统计学意义。采用受试者工作特征（ROC）曲线观察各项测量指标的曲线下面积（AUC），并以约登指数最大点作为诊断界值，计算各指标的诊断敏感度和特异度。

2 结果

2.1 测量指标比较 2次测量结果组内一致性良好（ICC 均>0.90）。研究组股骨滑车面对称性、外侧滑车倾斜度及滑车深度均显著小于对照组，差异均有统计学意义（P<0.05）。研究组髌骨倾斜角、外移度及TTTG 较对照组显著增大，差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

2.2 MRI横断面测量指标对复发性髌骨脱位的诊断效能 滑车面对称性、外侧滑车倾斜度、滑车深度、髌骨倾斜角、外移度、TTTG 测量指标的AUC 均>0.8，诊断界值及对应的敏感度、特异度见表3、图2。

图1 女，23岁，复发性髌骨脱位患者右膝关节MRI 测量。A.股骨滑车面对称性测量方法，选用最早出现股骨滑车软骨全覆盖的横断面，股骨滑车面对称性=内侧滑车面长度（M）/外侧滑车面长度（L）×100%；B.股骨外侧滑车倾斜度测量方法，股骨外侧滑车倾斜度（角α）指股骨外侧滑车面与股骨内外后髁连线的夹角；C.股骨滑车深度测量方法，A、B、C分别为股骨外侧滑车最凸点、滑车沟最凹点及内侧滑车最凸点至D（股骨内外后髁连线）的垂直距离，滑车深度=（A+C）/2-B；D.髌骨倾斜角测量方法，选用经髌骨最大长轴的横断面，髌骨长轴与股骨内外后髁连线间的夹角即髌骨倾斜角（角α）；E.髌骨外移度测量方法，经内侧滑车最凸点做股骨内外后髁连线（参照线A）的垂线B，经髌骨最大长轴的横断面，经髌骨内侧边缘点做参照线A的垂线C，B’线为B 线的投影线；C 与B’的水平距离（双箭）即为髌骨外移度。若C 在B’内侧，为负值；反之，则为正值；F.TTTG测量方法，经滑车沟最凹点做参照线A的垂线B，经过胫骨结节最凸点的横断面，经胫骨结节最凸点做参照线A的垂线C，B’线为B 线的投影线；C 与B’的水平距离（双箭）即为TTTG

表2 研究组与对照组MRI横断面测量指标参数比较（±s）

表2 研究组与对照组MRI横断面测量指标参数比较（±s）

注：TTTG为股骨滑车与胫骨结节的水平距离

测量指标 研究组（n=30）对照组（n=30）t值 P值 股骨滑车面对称性（%）46.03±8.52 65.60±9.59 8.35 ＜0.01 股骨外侧滑车＜0.01 股骨滑车深度（mm）2.82±1.09 5.28±1.10 8.71 ＜0.01 倾斜度（°）11.04±4.07 21.18±4.71 8.92 髌骨倾斜角＜0.01 髌骨外移度（mm）5.69±6.59 ‑5.14±1.87 ‑8.66 ＜0.01（°）20.68±8.74 6.51±3.38 ‑8.27 TTTG（mm）11.38±3.22 6.80±2.85 ‑5.83 ＜0.01

表3 复发性髌骨脱位MRI横断面测量指标的诊断效能

图2 股骨滑车面对称性、外侧滑车倾斜度及滑车深度诊断复发性髌骨脱位的ROC曲线（A）；髌骨倾斜角、外移度及TTTG诊断复发性髌骨脱位的ROC曲线（B）

3 讨论

股骨滑车发育不良是髌骨不稳的危险因素，先天性因素是造成其形态异常的主要原因[8-9]。滑车面对称 性、外侧滑车倾斜度和滑车深度均可反映股骨滑车发育不良[10-11]。在正常人伸膝及轻度屈膝时，上述3项测量指标并不受膝关节屈曲角度影响，其原因为测量值仅涉及股骨滑车本身，不涉及其他结构的相对空间关系[12]。吴俊峰等[13]在伸膝位测量研究中显示滑车面对称性、外侧滑车倾斜度和滑车深度诊断界值分别为<55%、<15°和<5 mm，特异度和敏感度分别为91.3%、97.8%、89.1%和91.2%、85.3%、91.2%，与本研究结果相似，表明这3项指标在膝关节轻度屈曲位的诊断界值与伸直位测量相差无异。

髌骨倾斜角及外移度分别是反映髌骨内、外侧支持力量平衡性及髌骨半脱位的定量指标，两者与髌骨脱位状态密切相关。本研究中髌骨倾斜角及髌骨外移度的AUC 均>0.9，提示这2项测量指标对诊断复发性髌骨脱位具有较高的诊断价值，其诊断界值分别为>10.7°和>-2.4 mm，两者的特异度和敏感度均为93.3%。本研究结果的诊断界值与既往研究存在部分偏差，主要原因为本研究所有受试者膝关节均采用8 通道专用线圈，膝关节屈曲约10°，并非完全伸直位状态[13]；而研究表明在膝关节屈曲过程中，髌骨会出现一定程度的内旋，导致髌骨倾斜角及髌骨外移度测量值变小。因此，相应的诊断界值也会发生变化。既往研究主要集中在膝关节伸直位相关参数的测量，研究表明膝关节小角度屈曲位（10°～20°）较伸直位评价髌骨脱位具有更高的准确度和敏感度，同时还可以减少由于股四头肌紧张造成的误差[14]。随着膝关节专用线圈的普及，越来越多的MRI检查在膝关节轻度屈曲位完成。因此，本研究测量指标诊断界值的初步判定是对影像学诊断工作的补充，提示在测量指标时需要关注膝关节伸屈的特定角度，不同状态下诊断界值会有改变。

TTTG值可间接反映下肢Q 角大小，量化胫骨结 节外偏的程度。目前公认的TTTG 正常推荐上限为15～20 mm[15]。本研究结果显示，TTTG 测量值在研究组和对照组间具有显著差异，研究组TTTG 明显增大，AUC为0.852，诊断界值为>9.7 mm，其特异度为70.0%、敏感度为86.7%。本研究结果的诊断界值与以往文献报道存在一定的差异，可能是膝关节伸屈状态不一致所致。膝关节在接近伸直位时会出现生理性的胫骨外旋现象，即所谓的“扣锁机制”，这种生理性的外旋锁定既发生于正常人群，也可出现在复发性髌骨脱位人群[12,16]。当膝关节轻度屈曲时，外旋锁定解除，此时髌骨脱位受损的软组织稳定力可能发挥更明显的作用。因此，不同屈曲角度会造成TTTG值诊断效能受到影响，诊断界值也会发生相应的变化。在膝关节轻度屈曲时，TTTG值具有更高的临床价值。然而，尽管本研究结果显示TTTG值对诊断复发性髌骨脱位具有一定的价值，但其诊断效能低于其他5项测量指标。

因膝关节屈曲角度对测量指标有不同程度的影响[12]；故仅对屈曲角度约为10°的体位进行研究存在一定的局限性，后续研究将扩大屈曲角度范围；另外，在正常人群中部分测量指标（如TTTG）的诊断界值变化较大，需要更大样本量研究判断不同体位下各测量指标的界值范围。

总之，在膝关节轻度屈曲位（10°），应用MRI横断面定量测量指标评估复发性髌骨脱位时，股骨滑车面对称性、外侧滑车倾斜度、滑车深度、髌骨倾斜角及外移度均具有良好的诊断价值。