探讨磁共振成像在踝关节软骨损伤成像中的应用价值

朱丽丽 邱丽芹 田 颖 庞 博 赵 琦 郭盼盼 吴秉键

( 辽宁省健康产业集团铁煤总医院磁共振中心, 辽宁 调兵山 112700 )

就人体解剖结构而言,踝关节是易发外伤的主要部位,基于外力影响,极易出现扭伤、骨折等情况,进而诱发多种相关后果。 有关资料指出,踝关节疼痛的病因主要为距骨骨软骨损伤,以部位划分,包括外侧穹窿损伤、内侧穹窿损伤2 种,其中临床多见内侧穹窿损伤[1-2]。 现阶段,踝关节损伤性骨软骨损伤多以患者临床症状为参考进行诊断,或是X 线、CT扫描判定软骨损伤程度,无论哪一种,均无法对患者软骨损伤的具体情况做出及时、准确的反映。 磁共振成像(MRI)作为一种新型检测手段,具有支持多方位扫描以及较高的组织分辨率的特点,因此有学者以该技术进行临床实验,发现其距骨骨软骨损伤检出率＞93%,认为可以作为手术病理外另一可靠诊断方案[3]。 本次为了探讨MRI 在踝关节软骨损伤临床检测中的应用价值,选择我院于2018 年1 月—2020 年12 月收治的经手术病理检测确诊的86 例踝关节软骨损伤患者为本次研究对象(观察组),同时纳入同期在我院接受体检的健康人85 例归为对照组,进行比对分析。 具体内容报告如下。

1 临床资料

1.1 一般资料

选择我院2018 年1 月—2020 年12 月收治的经手术病理检测确诊的踝关节软骨损伤患者作为本次的研究对象,将其作为观察组,共86 例,同时,纳入同期在我院接受体检的健康体检者,共85 例,将其归为对照组,观察组有男性患者47 例,女性患者39 例;年龄17 ～70 岁,平均年龄为(36. 32 ±5. 40)岁;运动损伤34 例,正常行走时扭伤24 例,车祸外伤21 例,高处坠落伤7 例;类型包括关节软骨面完整但T2WI 为高信号,关节面原有纤维/裂隙,但软骨下骨质未受到累及,软骨片悬垂/暴露软骨下骨质,骨碎片松弛未移位,骨碎片移位。 对照组有男性患者45 例,女性患者40 例;年龄18 ～69 岁,平均年龄为(36. 95 ±5. 35)岁。 比对2 组患者在性别、年龄等方面的资料数据,差异统计学意义不成立(P＞0. 05),研究具有可行性。 本研究经院医学伦理委员会审核通过。 (1)纳入标准:①观察组患者均存在外伤史,与踝关节骨折、扭伤诊断标准相符,临床表现为程度不一的踝关节肿胀、疼痛,功能障碍;②2 组患者均在了解本次研究内容后自愿签署知情同意书。 (2)排除标准:①存在传染性疾病;②合并器质性疾病;③存在意识障碍、语言障碍或是精神疾病等。

1.2 方法

先对2 组患者进行辅助性检查:踝关节X 线片。对全部患者均进行患肢踝关节正侧位片检查、双足的内翻应力位X 线片检查。 对于部分患者由于踝关节疼痛无法进行内翻应力位X 线片检查,可以对其施予2%的利多卡因,对踝关节进行局部麻醉,再进行内翻应力位X 线片检查;对于部分患者施予患肢制动、卧床,在2 天后,再对其进行双足内翻应力位X线片检查。 X 线片需要观察、比较双侧踝关节外侧关节间隙的大小,以损伤一侧踝关节外侧关节间隙相较于正常一侧踝关节关节间隙对比更大作为外侧副韧带损伤的标准。 2 组患者均接受MRI 成像检测。 所用仪器为美国GE 公司提供的3.0T HD Signal型号的磁共振扫描仪,2 组患者分别在完成常规MRI检查之后,添加三维脂肪抑制扰相梯度回波序列、质子密度加权像序列。 所有患者均维持仰卧体位,伸直下肢,双脚自然分立,间距控制在10 ° ～30 °之间,然后妥善固定,确保其踝关节处于水平状态。 所有患者的踝关节的扫描序列均为T1WI、T2WI、PDWI -FS、3D - FS - SPGR,其中T1WI 参数:TE24 ms,TR2250 ms,层厚/层距4.0/4.2 mm,视野18 ×18 mm,矩阵320 × 192,反转角90 °;T2WI 参数:TE102 ms,TR3575 ms,层厚/层距4.0/4.2 mm,视野18 ×18 mm,矩阵320 ×192,反转角90 °;PDWI -FS参数:TE24 ms,TR3000 ms,层厚/层距4.0/4.2 mm,视野18 ×18 mm,矩阵320 ×192,反转角90 °;3D -FS - SPGR 参数:TE3.6 ms,TR150 ms,层厚/层距2.0/2.1 mm,视野16 ×16 mm,矩阵256 ×224,反转10 °。

1.3 观察指标

由3 名主任医师评价2 组患者所有检查影像,以少数服从多数原则进行阳性认定,观察观察组踝关节软骨损伤患者的MRI 征象表现,并对比分析2 组软骨厚度均值以及观察组患者的MRI 诊断阳性率。 参照临床症状进行分级:本次应用Ottawa 踝关节韧带损伤分级,对韧带损伤程度进行划分,其分级标准具体如下:I °:具有轻度韧带拉伤或撕裂。 患侧踝关节出现轻度肿胀、淤血,踝关节没有出现功能丧失,稳定性良好。 病人可以完全或是大部分承重行走。 Ⅱ°:韧带出现部分撕裂或断裂。 患侧踝关节具有中度至重度肿胀,淤血较为明显,踝关节具有中度功能障碍,关节稳定性有所下降。 病人较难承重行走。 Ⅲ°:受损韧带完全断裂。 患侧踝关节肿胀、淤血较为严重,无法承受重量,关节稳定性明显下降。 患者在不负重的情况下即感疼痛无法忍受。

1.4 统计学分析

针对研究中的观察指标借助SPSS19.0 软件做统计学分析,计量资料,即正态分布、近似正态分布的指标通过均数±标准差()进行表述,当方差齐时以t比较2 个正态分布的独立样本,若方差不齐则通过t进行比较;呈非正态分布的两独立样本或多组独立样本的组间比较采用非参数统计方法的秩和检验(Wilcoxon 检验);计数资料用百分比(%)表示,比较2 个或多个发生率或结构比之间是否存在差异,采用卡方(χ2)检验。 概率(Probability)P＜0.05,具有统计学意义。

2 结果

2.1 踝关节软骨损伤MRI 征象

观察观察组患者的MRI 成像可以发现,损伤后的软骨普遍存在程度不一的不均匀内部信号、边缘较为毛糙、软骨厚度改变、关节腔积液以及软骨下骨质信号改变。

2.2 踝关节受损程度分级

观察观察组患者的踝关节外侧副韧带损伤,其分级包括Ⅰ°损伤42 例,Ⅱ°损伤21 例,Ⅲ°损伤23 例。

2.3 2 组软骨厚度均值对比

在软骨厚度方面,观察组与对照组之间存在明显的差异性,即数据进行组间比对,差异统计学意义明显(P＜0.05)。 见表1。

表1 2 组软骨厚度均值对比(,mm)

表1 2 组软骨厚度均值对比(,mm)

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2.4 MRI 诊断的阳性率

手术病理检查结果显示,观察组所有患者均为踝关节软骨损伤,确诊率为100.00%;而经MRI 检查,有2 例患者呈现为阴性,84 例患者呈现为阳性,检出率为97.67%;2 组数据进行对比分析,差异统计学意义成立(χ2=2.023 5,P=0.154 9 ＜0.05)。

3 讨论

查阅相关研究资料发现,踝关节软骨损伤的病理生理学机制主要如下:关节软骨的构成组分主要有2 种,其一为软骨细胞、其二为软骨基质。 其中软骨细胞的成分主要为葡胺聚糖、胶原原纤维、以核心蛋白为主要成分的蛋白多糖、水;而软骨基质中所含有的蛋白多糖则是以透明质酸、硫酸软骨素为主要成分;这些复合体的结构十分复杂,彼此连接便促使透明软骨形成了一种特殊的生物力学特性,具体体现在其存在一定弹性,可以确保人体在运动过程中与关节软骨连接的骨受到相对较少的冲击、震动,从而促使关节之间的摩擦力达到最小化,以保护关节面以防出现损伤。 虽然现阶段临床尚未针对关节软骨发生损伤的具体机制形成明确且统一的认知,但很多临床实践研究均指出,关节软骨发生损伤的病因占比最大的为外伤,不过微创伤、自发坏死、遗传因素、先天性因素、酗酒、激素、慢性踝关节不稳定、滑膜损伤、血管损伤、韧带松弛、激素失调等非外伤原因也可能引发踝关节软骨损伤;一旦人体出现踝关节外伤,受外伤影响关节软骨生化代谢功能便会有明显的障碍表现。 现阶段医学界针对关节软骨损伤所造成的生化代谢机制改变相关学说主要分为两大派系:其一为自由基。 在该学术的认知中,软骨损伤主要是受到自由基的影响,软骨细胞因自由基而出现氧化损伤,严重的甚至会导致细胞凋亡;同时对蛋白多糖、Ⅱ型胶原造成氧化损伤,因此导致软骨细胞缺失应有的保护支撑功能,软骨细胞、软骨基质成分遭到破坏,软骨的破坏程度与再生功能之间的平衡状态被打破,继而发生损伤。 其二为蛋白水解酶家族机制学说。 基质金属蛋白酶-1(MMP-1)具有水解一切细胞外基质的功效,因此MMP -1 对关节软骨Ⅱ型胶原而言是可以发挥最强水解作用的一种蛋白酶,而通过前文所述可知,关节软骨细胞外基质的成文主要为Ⅱ型胶原,所以当关节软骨发生损伤之后,其中所含有的MMP-1 浓度会明显增加,导致软骨损伤加重。

踝关节作为下肢的主要大关节之一,运动创伤是非常多见的,大多都是因为跑跳时用力过猛或是落地的姿势不当或是地面不平而引起损伤。 就人体解剖结构而言,踝关节因其错综复杂的因素以及功能运作的多变性,成为易发外伤的主要部位,基于外力的影响,极易出现扭伤、骨折等情况,进而诱发多种相关后果,而由于内侧副韧带较外侧副韧带更为强韧,所以,其损伤大多都是外侧副韧带损伤。 每天在每1 万人中,就至少有1 人发生踝关节外侧副韧带损伤,而在运动人群中,其发病率远高于此。 既往临床针对踝关节软骨损伤患者多以保守治疗为主,若患者经保守治疗无效,或具有一定手术指征,方对患者行外科手术疗法;而对于合并存在外侧副韧带损伤、下胫腓联合损伤、骨折等患者,韧带重建十分重要且必要,所以为确保踝关节软骨损伤患者的治疗效果符合预期标准,可以帮助患者恢复运动功能,探讨有效诊断踝关节损伤的技术,并以此为参考为治疗方案的选择提供指导意义重大,因此,有关踝关节损伤的临床诊断的课题备受社会各界的瞩目[4-7]。 门诊或是急诊以踝关节正侧位片作为首选的检查手段,大多数的骨折脱位性病变均可以得到初步的诊断,对隐匿性骨折可以进一步进行CT 螺旋扫描多平面重组而得到明确诊断;但是对于软组织创伤、软骨创伤,普通的X 线、CT 扫描均不能够提供足够的诊断信息,临床中如果忽略对这些损伤的诊断,不能及时对患者给予治疗,则容易导致患者的关节出现持续性疼痛或是关节不稳。 早在上个世纪50年代,国外便有学者通过对自身研究病例的回顾性分析指出,踝关节软骨损伤的发病机制,并认为通过影像学诊断可以为治疗方案的选择提供具有价值的参考信息[4,8]。 既往常规影像技术为X 线,但是随着影像学技术的不断发展与完善,在X 线之外又出现了电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)以及关节镜等多种诊断方案,其中,应用最为广泛的便是X 线、MRI。 由于踝关节的关节囊与其周围韧带间具有十分紧密的关系,所以,既往踝关节关节造影检查得到十分广泛地应用。 其具体的方法即:先进行碘过敏试验,对碘过敏试验体现出阴性的,进行关节造影。 对踝关节皮肤进行消毒,之后,应用2%的利多卡因对踝关节进行局部麻醉,再应用20 mL 的空针,由踝关节的前外侧进行踝关节腔穿刺,深度3 cm,在具有脱空感后,回抽发现具有关节液或是关节积血,并通过透视明确穿刺针处于关节腔中,再注入20%的有机碘水造影剂,共6 ～8 mL,在拔穿刺针后,尽量对踝关节进行被动活动,接着,进行踝关节正侧位片检查,如果有必要,还可以加摄前屈及后伸正位像。 正常时可显示出踝关节腔中具有高密度造影剂,边缘规则完整,没有出现造影剂外溢,关节间隙正常。 若显示出外踝的下方具有造影剂,可以考虑出现踝关节外侧韧带损伤。 踝关节下方造影剂的总量与踝关节外侧韧带的损伤程度间体现出正向的关系。 有研究人员将踝关节造影手术作为对急性韧带损伤进行诊断的首选辅助方法,但是,鉴于以下的因素,考虑不可以应用该方法:(1)处于生理情况下,腓骨肌腱腱鞘、潜在性滑液囊极有可能与踝关节间相通,而在踝关节造影期间引发假阳性;(2)造影无法鉴别哪一外侧副韧带出现损伤;(3)造影最佳的时间与其可靠性无法被明确。 对于X 线,其可以帮助检查者明确患者的软骨损伤情况,但是其并不具有较高的敏感度,无法充分显示出患者的损伤程度、软骨骨块稳定性等[9]。 MRI 则是现阶段备受临床推崇的一种踝关节软骨损伤诊断技术,加之近些年,随着我国临床诊断技术的不断发展与完善,使得MRI 技术得到了较大程度的提升、发展,同时,为了追求临床诊断的有效性、及时性,越来越多的学者开始做有关于MRI 临床应用价值的实验室研究,相对比X 线而言,MRI 具有无创性的优势,在既往的很多研究中,均指出其在踝关节软骨损伤临床诊断中的敏感度、特异度均超过90%[10],同时,该技术成像可以帮助检查者准确了解患者的软骨损伤情况以及软骨下骨损伤情况、软骨骨块的稳定性、踝关节软组织的受损情况等,从而降低发生漏诊、误诊的风险,并为患者后期治疗方案的选择提供可靠的保障[11]。 现阶段,我国致力于踝关节损伤临床诊断方面研究的学者很多,而MRI 作为一种新型的检测手段,具有支持多方位扫描以及较高的组织分辨率的特点,有学者以该技术进行临床实验,发现其距骨骨软骨损伤的检出率＞93%,认为其可以被作为手术病理之外另外一种可靠的诊断方案。 随着此方面研究成果的逐步增加,医学界提出了具有统一性的扫描常规,即常规MRI 扫描需要包括多个方位,例如矢状位、冠状位以及轴位,其中,在软骨解剖结构以及病变方面,具有较好反映优势的是冠状位、轴位[12]。 而矢状位联合冠状位扫描,可以对患者软骨损伤的具体病变情况做出有效反映,单纯的矢状位扫描则可以对患者跟腱的具体病变情况进行反映,综合多个方位的扫描结果进行判断,可以提高诊断的有效性、及时性[13-14]。 除此之外,在临床诊断期间,也可以参考具体的要求,通过斜位扫描对特殊的解剖结构、病变情况等进行反映。 一般情况下,踝关节常规MRI 扫描会包括以下几个序列,即:T1WI、T2WI/SE 横断位、PDWI- FS、3D - FS - SPGR、冠状位扫描等[15]。其中的T1WI、PDWI-FS 可以对正常的解剖结构、异常的解剖结构进行有效的反映,而3D - FS - SPGR则可以对浸润性出血、炎症出血、外伤性出血等做出较好的判断,而且在组织水肿检测方面具有较好的敏感性[16-17]。 本次研究为了探讨MRI 在踝关节软骨损伤临床检测中的应用价值,选择我院2018 年1 月—2020 年12 月收治的经手术病理检测确诊的踝关节软骨损伤患者作为本次的研究对象,将其作为观察组,共86 例,同时,纳入同期在我院接受体检的健康体检者,共85 例,将其归为对照组,对2 组进行比对分析,结果发现,观察观察组患者的MRI 成像可以发现,损伤后的软骨普遍存在程度不一的不均匀内部信号、边缘较为毛糙、软骨厚度改变、关节腔积液以及软骨下骨质信号改变。 由此可见,MRI 应用于踝关节软骨损伤的临床诊断中,可以将软骨增厚作为一项有效的判定指标。 除此之外,手术病理检查结果显示,观察组所有患者均为踝关节软骨损伤,确诊率为100.00%;而经过MRI 检查,指出有2 例患者呈现为阴性,有84 例患者呈现为阳性,检出率为97.67%;2 组数据进行对比分析,差异统计学意义成立(χ2=2.0235,P=0.1549 ＜0.05)。 结合本次研究可以认定,因为相较其他影像技术(X 线、CT)而言,MRI 在软组织方面的分辨能力相对较强,是支持多方位、多参数、多序列成像的一种检查技术,而且不会给患者生理、心理造成负担;加之,近些年随着高场强MRI、DWI、T2 - mapping MRI、3D - FS -SPGR 序列以及脂肪抑制三维稳态进动快速成像(F3-3D-FISP)序列的应用,进一步提高了MRI 在软组织分辨方面的效能,所以,将其应用于踝关节骨折或是损伤的临床诊断中具有较好的有效性、可靠性,其不仅可以对患者踝关节软骨损伤后的具体病变情况、信号异常情况等做出清晰的反映,而且还可以对患者踝关节周边组织的具体结构改变情况做出有效的反馈,有利于医生对患者踝关节损伤的具体程度进行准确判断,进而制定出具有针对性的治疗方案,所以,临床应对此进行推广、使用,以进一步提高踝关节损伤患者临床诊断与后期治疗的有效性,为患者的预后发展提供更多的保障[14]。

综上所述,磁共振成像技术具有较高的软组织分辨能力,可帮助检查者明确患者软骨损伤后在形态、信号方面的异常情况,同时还能探查病灶邻近组织结构是否存在异常,因此在踝关节软骨损伤成像中具有较好的应用价值,可以为损伤程度的临床诊断提供客观参考。