交叉韧带撕裂合并膝关节后外侧韧带复合体损伤的磁共振评价

姜铃霞， 姚伟武， 曹励欧， 梁凯轶， 冯赟， 陈芙蓉

交叉韧带/十字韧带(cruciate ligament)在膝关节结构的稳定与功能发挥中具有重要作用，据报道，前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)是人体膝关节重建率最高的一条韧带[1]。膝关节后外侧韧带复合体 (posterolateal ligamentous complex，PLC)是维持膝关节后外侧稳定的一组重要解剖功能单元，其解剖组成繁杂，其中提供关节稳定性最重要的三大功能结构为：外侧副韧带(lateral collateral ligament,LCL)、腘肌腱(popliteal tendon，PT)、腘腓韧带(poplitieofibular ligament,PFL)。近年来，人们对于PLC与交叉韧带间关系的认识不断加深，它们之间的相关损伤机制为近年来运动医学研究热点。学者Temponi等报道PLC损伤合并ACL撕裂约占所有类型膝关节损伤的20%[2]，Fanelli等则报道了急性后交叉韧带(posterior ligamentous complex,PCL)撕裂伤中约62%同时合并有后外侧韧带复合体(PLC)损伤[3]。国内少见该类复合伤详细报道。

磁共振成像(MRI)是非侵入评估韧带损伤的影像“金标准”，关节镜或开放手术结果公认是临床“金标准”。本研究拟通过回顾性分析175例急性膝外伤者影像及临床资料，以影像或临床“金标准”为依据，评价ACL、PCL与LCL、PT、PFL复合损伤情况，分析统计交叉韧带撕裂与PLC损伤、及PLC内部结构损伤间是否存在显著差异。

材料与方法

1.研究对象

回顾性搜集本院RIS系统中2020年6月-2021年6月因急性膝关节外伤入院且行膝关节MRI扫描成像者。纳入标准：①急性膝关节外伤史(外伤后4周之内)；②年龄>18岁；③单侧膝关节外伤。排除标准：①合并严重骨性关节炎(Kellegren-Lawrence达Ⅲ级及以上)；②合并全身系统性疾病(如类风湿性关节炎、痛风)；③膝关节手术史、感染史、肿瘤史。共纳入研究对象175例，男78例，女97例，年龄范围为19～80岁，平均年龄47岁，左膝80例，右膝95例。

2.检查方法

所有入组对象MRI扫描均采用联影uMR 780 3.0T MR扫描仪和12通道膝关节专用线圈。扫描时受检者仰卧位足先进，膝关节屈曲约20°～30°。常规扫描序列及方位包括：矢状面PDW-FS、冠状面PDW-FS、横轴面PDW-FS、矢状面T1W。序列扫描几何学参数包括：视野160 mm×160 mm，体素大小0.7 mm×0.5 mm×0.4 mm ，层厚3～4 mm。总扫描时间约8 min 17 s。扫描完成后，所有图像上传至PACS系统。

3.MRI图像评估

由两名中高年资骨肌方向放射科医师共同在PACS系统中阅片诊断，两位医生存在异议时应商讨后决定，若未达成一致意见时则请示上级医师评估结果。参照2015年D.McKean等[4]在评估PFL损伤时采用的MRI分级描述：0级代表韧带/肌腱完整，表现为清晰、连续的低信号；1级代表韧带/肌腱撕裂，表现为水肿、形态扭曲甚至消失；N/V代表韧带虽未清晰显示但未见继发性损伤征象(各条韧带评价结果见表1)。

表1 膝关节交叉韧带及后外侧韧带复合体总体损伤情况 (175例)

4.统计学评价

采用统计软件SPSS 23.0分析，P<0.05表明差异具有统计学意义。记录各结构损伤情况(0级、1级、N/V级)，计算占比率。采用Fisher's精确检验分析交叉韧带撕裂与PLC损伤以及PLC内部结构损伤间是否存在韧带撕裂率的显著差异。

结 果

1.交叉韧带(ACL、PCL)损伤情况

175例伤者中，共检出72例交叉韧带撕裂，占比约41%。其中(表1)，ACL撕裂58例，占比约33%，PCL撕裂16例，占比约9%，2例为ACL、PCL同时撕裂。有26例经手术证实(图1a～b)。

2.PLC区三大功能结构(LCL、PT、PFL)损伤情况

PLC功能结构损伤29例，占比约17%。其中，LCL撕裂16例，PT损伤18例，PFL损伤0例，5例为LCL、PT同时损伤(表1、4)。10例经手术证实。

3.交叉韧带与PLC区三大结构复合损伤情况

交叉韧带撕裂合并PLC功能结构撕裂共26例(约15%)。其中，14例为ACL伴LCL撕裂，12例为ACL伴PT撕裂，4例为ACL同时伴LCL、PT撕裂(表2)；4例为PCL伴PT撕裂，PCL伴LCL撕裂0例(表3)。11例经手术证实(图2a～c)。

表2 列联表显示ACL与LCL、PT复合损伤情况

表3 列联表显示PCL与LCL、PT复合损伤情况

图1 两例经关节镜手术证实交叉韧带撕裂。 a) PDWI-FS冠状面示前交叉韧带(ACL)撕裂； b) PDWI-FS矢状面示后交叉韧带(PCL)胫骨止点撕裂。 图2 交叉韧带与PLC功能结构复合撕裂。a) PDWI-FS冠状面示ACL、LCL同时撕裂；b) PDWI-FS冠状面示PCL、PT同时撕裂；c) PDWI-FS横断面示PT撕裂。 图3 正常腘腓韧带(PFL)。PDWI-FS冠状面示完整、连续的PFL，其一端附着于P-PT结合部，一端附着于腓骨茎突。

表4 列联表显示LCL与PT复合损伤情况

4.交叉韧带撕裂与PLC功能结构、PLC内部结构损伤之间的关联性

175例研究对象中，关节镜手术证实36例，占比约21%；其余韧带损伤的判断依据其MRI图像表现。本组中，PFL均表现为0级(图3)或N/V级(韧带损伤阴性)，故未纳入统计分析。经Fisher's精确检验，ACL与LCL、PT撕裂率间差异显著(P<0.01)，LCL与PT撕裂率间的差异存在统计学意义(P=0.014<0.05)。PCL与LCL、PT撕裂率间未见统计学差异(P=0.36、P=0.06)。

5.其它外伤后征象

除以上韧带撕裂外，其它外伤后表现还涵盖骨质(B)、半月板(M)、内侧副韧带(MCL)、股二头肌及肌腱(BF)、髂胫束(ITB)、腓总神经(PN)等，本文中未作例数统计。

讨 论

1.交叉韧带及后外侧韧带复合体的解剖及功能、MRI显示情况

膝关节是人体最大、结构最复杂的关节。交叉韧带是维持膝关节稳定性最重要的一组韧带，它们呈铰链式连接于股骨髁间窝及胫骨髁间隆起之间，可防止胫骨沿股骨向前、向后移位。后外侧韧带复合体(PLC)是维持膝关节后外侧稳定的重要解剖功能单元，它是限制关节内翻旋转及胫骨外旋的主要装置，并且协同交叉韧带在关节轻度屈曲(0～30°)时限制关节前后向移位，拮抗内翻、旋转暴力。PLC解剖结构多而复杂，部分结构间有相互融合，广义上其支持结构解剖学上被划分为三层：表浅层由髂胫束及其前方扩展结构、股二头肌组成；中间层由髌骨外侧支持带、髌股韧带、髌骨半月板韧带组成；最深层为外侧副韧带、外侧关节囊、冠状韧带/板胫韧带、弓状韧带、腘肌-肌腱复合体、腘腓韧带、豆腓韧带。其中，维持关节稳定性最重要的三大功能结构包括：外侧副韧带(LCL)、腘肌腱(PT)、腘腓韧带(PFL)[5]。因此，临床上最受关注的狭义PLC结构，也就是指LCL、PT、PFL三大结构。除了PFL之外，LCL、PT在MRI上的识别率基本接近100%。对于PFL的显示，多数学者均推荐在标准方位的基础上加扫“薄层斜冠状位”的方式，可以提高韧带显示率。之前笔者也有尝试，曾利用该特殊方位扫描了60例正常膝关节，研究发现PFL在薄层斜冠状位上的完整显示率约87%(MRI图像评估为3分)[6]。

2.交叉韧带撕裂与后外侧韧带复合体损伤

据报道，PLC损伤约占所有膝关节韧带损伤的16%，通常与交叉韧带损伤有关，只有28%的PLC损伤单独发生[7]。前交叉韧带(ACL)是成人膝关节损伤最多且重建率最高的韧带，后交叉韧带(PCL)撕裂则相对少见，约占韧带损伤的5%～20%。膝关节所有类型的复合伤中，尤以交叉韧带与PLC损伤间的关系最为密切，且损伤程度最重、对伤肢功能影响最大[5]。临床上基于对ACL重建后的长期随访结果表明，术后最多可恢复80%～90%的损伤前功能，且重建后的ACL移植物有15%的再损伤风险[8]。学者Kanamori及其团队[9]曾应用移除了ACL的膝关节机械模型来分析针对PCL区结构的生物力学变化，结果显示：关节完全伸展状态下PLC结构承受的压力较移除ACL前增加到123%，关节15°屈曲状态下则增加到413%。这一生物力学分析得到了Noyes等的临床研究的支持，他们通过体检一组ACL缺失及膝内翻不稳患者，发现其PLC区张力明显增加[10]。他们还提出，在膝三重内翻(关节/骨骼畸形、侧向松弛、过度伸展/外旋)的情况下，慢性ACL缺失理论上会导致继发性PLC损伤。这些研究证实了ACL与PLC结构间的功能协同性。

临床评价交叉韧带及PLC损伤首先依靠特殊的体格检查，包括抽屉实验、Lachman试验、轴移试验、内翻压力试验和拨号试验等[11]。但这些体格检查的准确率仅为50%～60%，仅具部分参考意义。2019年Chahla等专家共识认为在评估疑似急性PLC损伤时必须进行1.5T以上场强的MRI检查[12]。MRI是目前唯一、无创显示关节韧带及客观评估韧带损伤的影像学方法。既往临床上急性ACL撕裂时PLC是否损伤往往被部分甚至完全忽略。2010年Geeslin等学者 研究得出MRI特定部位的骨挫伤(bone bruise)对于PLC损伤具有一定的临床提示意义[13]，他们研究了一组PLC与ACL复合伤者，结果显示其中50%合并股骨前内侧髁骨挫伤，39.5%有胫骨平台后外侧骨挫伤，28.9%有胫骨平台后内侧骨挫伤，因此认为ACL撕裂的情况下，若MRI上发现股骨前内侧髁骨挫伤，应高度怀疑PLC结构损伤。本组研究中，部分PLC损伤者中观察到胫骨平台后外侧骨挫伤，未作具体例数统计。笔者认为，骨挫伤/骨折、韧带/肌腱损伤间的联系反映了损伤机制间的关联性，典型的例子如Segond骨折常常强烈提示ACL损伤(75%～100%)。

本研究将外伤后4周之内(急性期)的膝关节伤者纳入研究，将拟评价韧带ACL、PCL、LCL、PT、PFL分为0级、1级、N/V级三类，其中，0级、N/V级定义为韧带损伤阴性，1级为损伤阳性，统计175例伤者各条韧带损伤情况，采用Fisher's检验分别分析两组韧带损伤率间的差异性。结果表明，175例伤者中约72例交叉韧带撕裂，占比最高(约41%)；29例PLC功能结构损伤(约17%)，26例为交叉韧带撕裂伴PLC结构复合伤(约15%)。PFL作为PLC区提供静态稳定性的三大功能结构之一，MRI图像评估38例为0级，其余137例为N/V级，均未见韧带损伤阳性征象，故未纳入统计分析。分析原因可能：①本研究为膝关节MR标准参数扫描，扫描层厚较厚(3～4mm)且定位线倾斜度不合适(未平行于腘肌腱)，故导致大多数PFL未能完整清晰显示(N/V级137例)；②观察者对PFL损伤的直接征象认识不充分。实际工作中，其实很少能观察到PFL损伤的直接征象，主要依靠间接征象进行判断，文献报道PFL损伤的间接征象有两个：①腓骨茎突的骨折或骨髓水肿；②腘肌-腘肌腱(P-PT)结合部的水肿。腓骨茎突及P-PT结合部分别对应PFL的止点、起点。本组研究中，两位医师均未观察到PFL损伤的明确间接征象。经检验，PLC区另两大功能结构LCL、PT损伤均与ACL撕裂间存在显著差异， LCL与PT损伤间也密切相关，这从影像学角度间接反映了PLC功能结构间协同工作的内部力学机制。本组中，PCL撕裂约占比9%(16例)，其中4例为PCL伴PT撕裂(图2b～c)，PCL伴LCL撕裂0例，经检验，PCL撕裂与LCL、PT损伤间均无统计学相关。有学者报道，急性PCL撕裂伤者中约62%同时合并有PLC损伤，本研究中PCL撕裂中约25%合并PLC功能结构之一的PT损伤，这一比例远低于国外研究，可能与以下两个原因有关：①本组研究对象中PCL撕裂的发生率本身较低(16/175, 占比约9%)；②标准方位扫描参数下大多数PFL未能清晰显示，可能存在一定的韧带损伤假阴性率。175例中，只有2例同时发生ACL、PCL撕裂，而且这2例都是经由手术证实，总体比重较低，反映了两组交叉韧带同时撕裂较少见，通常为高能量创伤所致，且手术重建是修复关节稳定性的必选方式。

以往PLC被称为“膝关节盲区”，不仅因为其局部解剖的复杂，还包括对其损伤后主观的临床检查结果、无法验证的影像结果以及缺乏循证依据的重建手术方式理解认识不足。越来越多的生物力学研究数据证明了ACL移植物的稳定依赖于PLC结构的稳定性，因而，ACL重建结果的进一步改善首先取决于对伴随韧带损伤、特别是PLC是否损伤以及损伤程度如何的正确综合评估。据文献报道，ACL合并PLC复合伤发生后应在3周的时间窗内进行手术[14]，原因有二：①若不修复/重建PLC结构，会大大增加ACL移植物的压力；②该时间窗内的自体解剖标志较容易在重建手术中确认。学术界目前推荐急性ACL/PLC损伤后行“同期解剖重建术”(singe-stage reconstruction technique)为最佳术式，理想情况下，使用跟腱同种异体移植物或自体半腱肌移植物效果最好。术后伤者可早期行康复锻炼以更好地恢复关节功能，并且可防止发生关节纤维化。

总体而言，膝关节因其结构复杂性，以及外伤因素的多变性，较少发生单一韧带或肌腱损伤，而交叉韧带损伤在急性膝外伤者中最常见(本组研究中约占41%)，也相对易于术前评估；本研究显示ACL撕裂的发生率在急性外伤中最高(约33%)，PCL、LCL、PT撕裂或损伤的发生率相差不大(约9%～10%)。交叉韧带撕裂合并PLC功能结构损伤的发生率(约15%)高于PCL或LCL、PT单独损伤。对于PFL的评价需调整常规扫描参数及方位[6,15-16]。交叉韧带撕裂合并PLC结构复合损伤是一个严重的膝关节外伤事件，术前评估应将它们视为维持关节稳定的整体联动结构来综合评价以获得更好的临床结局，尤其目前学术界公认同期解剖重建急性损伤后的交叉韧带及PLC结构会有效降低交叉韧带重建失败的概率，并且远期关节稳定性较理想。

3.不足与展望

本研究存在一些不足：①虽样本量较大，但手术证实者比例不高(36/175)，故大部分结果的判读是基于观察者对于MRI图像的主观经验，可能存在一定的观察者偏倚(Observer bias)；②本研究为回顾性研究，MRI标准扫描条件下对于PFL这一PLC区功能性韧带的显示率不高，约22%(38/175)，影响了PFL与交叉韧带撕裂率差异性的分析。对于PFL的有效识别，目前推荐“薄层斜冠状位”(与PT平行定位，层厚约2mm，FOV包括腓骨小头及茎突)这一特定扫描方式，或者经关节镜手术证实。笔者今后将在上述研究的基础上，进一步改进研究设计，深挖PLC损伤力学机制，及其与影像表现间的结构及功能相关性。

综上，交叉韧带撕裂在急性膝关节外伤中最常见。PLC损伤较少单发，多伴发于能引起关节内部严重失稳的ACL撕裂，PLC功能结构内部损伤间也有一定相关性。研究结果印证了这些重要韧带、肌腱在维持膝关节稳定方面的功能协同性。临床上只有全面评估并修复这些关键结构，才能更好地降低交叉韧带重建失败率、并维持远期关节稳定性，进而减缓关节失稳及退行性变进程[17-18]。