T2-mapping技术评估前交叉韧带术后半月板变性的定量研究

钟 鉴，易雪冰

(四川省骨科医院医学影像科，四川 成都 610041)

膝关节是人体重要的承重关节，当前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)断裂后可直接造成膝关节稳定性下降，继发关节软骨损伤，最终导致骨关节炎的发生[1]。研究发现有40%的患者在ACL断裂的同时合并有半月板损伤[2]。合并半月板损伤的患者骨关节炎发生率会更高[3]。临床通常运用前交叉韧带重建术(anterior cruciate ligament reconstruction，ACLR)进行治疗[4]，在合并半月板撕裂的患者中同时采用半月板成形或半月板缝合术，来延缓骨关节炎的发生。但有研究表明患者术后骨关节炎的发病率仍较高[5，6]。因此早期发现术后膝关节软骨退变并干预是临床关注的问题，而半月板变性是膝关节退变的前兆。近年来MRI已经成为膝关节损伤的主要检测手段，但常规MRI对软骨变性的诊断较为局限，而新兴的MRI T2-mapping定量技术能发现软骨各种细胞外基质成分的变化，通过T2值变化动态追踪半月板变性情况[7，8]。

1 资料与方法

1.1 一般资料2019年1月至2021年10月我院膝关节损伤科就诊并行手术治疗的单侧膝关节ACL断裂患者157例，纳入标准：①年龄16～55岁，单侧ACL断裂或合并半月板撕裂(Stoller 3级)患者；②体质指数(BMI)18～24 kg/m2；③对侧膝关节发育正常且无外伤及手术史；④影像检查资料齐全。排除标准：①患侧盘状半月板；②患侧伴随其它肌腱韧带损伤；③伴随术后并发症(如感染)；④患侧有骨关节炎、类风湿性关节炎等疾病病史。其中行单纯ACLR手术患者53例(A组)，男38例，女15例；年龄(34.26±7.86)岁。行单侧ACLR合并半月板缝合术患者57例(B组)，男42例，女15例；年龄(34.05±8.15)岁。行单侧ACLR合并半月板成形术患者47例(C组)，男31例，女12例，年龄(32.77±8.55)岁。

1.2 仪器与方法采用GE SIGNA Architect 3.0T 核磁共振，16通道膝关节柔性线圈，分别使用COR T1SE、COR PD frFSE FS、SAG PD frFSE FS、SAG T2frFSE、AX PD FSE FS、o.oSAG T2MAP序列采集相关数据，具体参数见表1。将采集的原始图像传输至后处理工作站(GE AW Volume 5.0)，通过后处理获得膝关节T2-mapping伪彩图像，在膝关节o.oSAG T2MAP序列内外侧半月板处分别选取1个ROI，每个ROI至少测量4次T2值并计算其平均值。

表1 扫描参数

1.3 观察指标由2名主治医师完成图像分析，对于不同意见，通过协商一致解决；术前所有半月板参考Stoller标准[9]进行分级：0 级：半月板呈均匀低信号；1级：半月板内有未累及关节面的斑片状稍高信号；2级：半月板内部有未累及关节面线状稍高信号；3级：见贯穿半月板全层高信号影。见图1。

图1 ACLR术前患者分级 a～c：白色箭头处前交叉韧带断裂, 内外侧半月板Stoller分级为0级；d～f：白色箭头处前交叉韧带断裂伴内侧半月板后角撕裂，Stoller分级为3级

1.4 统计学方法采用SPSS 26.0软件分析数据。计量资料以均数±标准差表示，三组膝关节半月板手术前后T2值比较采用两因素重复测量方差分析，术后lyssholm评分比较采用单因素方差分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组术前术后半月板T2值变化术前三组间内外侧半月板T2值比较，差异无统计学意义(P>0.05)，术后1年及2年测量三组半月板T2值较术前均升高，内侧半月板T2均值较外侧半月板大，三组间及组内比较，差异有统计学意义(P<0.001)。见表2。对应T2-mapping色阶图(图2)可见，术后半月板较术前红色区域有所增大，且随着随访时间的增加范围逐渐扩大。

表2 三组内外侧半月板术前及术后膝关节半月板T2值比较

图2 内外侧半月板T2-mapping色阶图 a：术前；b：术后1年；c：术后2年

2.2 三组术后膝关节功能评分比较三组术后膝关节lyssholm评分比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 三组术后lyssholm评分比较 (分)

3 讨论

ACL在防止胫骨与股骨相对位移方面起着重要作用[10]。ACL断裂可导致患者膝关节不稳，造成半月板载荷与应力发生变化，进而引起半月板蛋白多糖、胶原纤维及水分子结构及含量改变，即半月板变性[11]。而半月板变性可作为骨关节炎发生的前兆[12]。通常临床上运用ACLR来重建断裂的韧带以恢复患者膝关节机械稳定性，但重建韧带通常与断裂前ACL解剖位置略有差异[13]，因此ACLR术后半月板仍有异常机械应力分布。且部分ACL断裂可同时合并半月板撕裂，需同时行半月板缝合术或半月板成形术，这些手术会破坏半月板正常的生物力学结构，这些异常的生物应力会使覆盖于胫骨平台或股骨髁的软骨发生磨损，损伤的软骨会进一步释放白细胞介素1、肿瘤坏死因子又等炎性介质进一步加快退变的进程，形成恶性循环。因此，对膝关节半月板变性的早期诊断及进行相关的临床干预变得十分重要。目前MRI定量技术发展日趋成熟，其中mapping技术在检测软骨生化结构变化方面优势明显，大量研究表明T2-mapping可用于评价半月板的早期变性[14]。早期半月板变性生化改变表现为胶原纤维结构破坏和蛋白多糖分解，使水分子通透性增加，软骨水含量增多[15]，进而变性区域T2值升高，这使得T2-mapping在鉴别半月板软骨变性方便优势明显[16]。因此，本研究使用T2-mapping定量技术探究单纯ACLR术、ACLR合并半月板缝合及切除术后半月板生化物质改变。

A、B、C三组术后通过T2-mapping定量结果显示，术后各组内侧半月板T2均值均较外侧半月板增大，表明ACLR术后胫股关节内侧负重区软骨退变较外侧明显，其原因之一可能为正常行走过程中，膝关节负荷达体重数倍，其中胫骨内侧平台承担上述负荷达70%以上[17]。Teng等提出ACLR术后恢复期患者行走过程中因内收和屈曲时间延长，使胫骨关节内侧负荷增加，进而引起内侧半月板退变加重[18]。在ACLR术后2年，半月板成形术患者(C组)的软骨T2均值最高，表明该组半月板变性最明显，然后依次为B组(半月板缝合术)患者和A组(半月板正常)患者。三组中C组半月完整性最差，其次为B组，而A组半月板完整，说明半月板完整度与半月板变性程度有关。有学者通过2487例ACL断裂合并半月板撕裂的患者研究发现，半月板成形术后骨关节发生率是半月板缝合术后的1.3～2倍[19]。Charles等[20]亦通过6年随访表明，膝关节术后半月板的完整性与关节退变息息相关。本研究中三组术后1～2年随访lyssholm评分比较差异无统计学意义，表明单纯ACLR及ACLR合并不同的半月板手术方式对患者临床症状及体征持续改善无明显差别。但是随着患者症状的持续改善，半月板早期变性易被忽略。而本研究表明T2-mapping定量技术可以对ACLR术后半月板生化结构改变作出诊断。本研究局限性在于样本量较小，年龄跨度较大，可能存在选择偏倚；其次在研究中未参考半月板手术的范围及区域，这可能是术后患者半月板变性的重要指标。

综上，ACLR术后患者临床症状逐渐减轻，但半月板完整度差的患者总体呈现加速退变趋势；T2-mapping可以早期诊断ACLR术后半月板变性，为临床尽早实施干预提供直观可靠的影像学依据。