CT 三维重建技术对成年人髌股关节稳定性与前交叉韧带断裂关系研究

白海宾

（北京德尔康尼骨科医院医学影像科 北京 100143）

髌骨是股四头肌肌腱中形成的一块籽骨，它与股四头肌连接，共同构成膝关节。髌骨将集中拉力在大腿四头肌上，从而经过髌韧带将其固定在胫骨结节上，以此使股四头肌伸膝运动更加有效[1]。髌股关节有3 个主要的骨骼解剖结构，包括胫骨结节-股骨滑车沟（bony tuberosity-trochlear groove distance，TT-TG）间距、髌骨位置及股骨滑车形态。在临床上，如果髌股关节不稳定，则会出现反复的软骨损伤，进而引起韧带和肌腱损伤等疾病，其中，前交叉韧带断裂是一种最常见、危害最大的损伤，它会影响病人的运动方式和功能，增加日后的创伤后骨关节炎的发病风险[2-3]。因此，临床对于髌股关节不稳定合并前交叉韧带断裂的患者，通常都是通过影像检查来进行的[4-5]。但是，由于常规的影像检查往往只针对1 种异常指标，很少同时检测3 种指标，且前交叉韧带的损伤并非一个平面的过度应力，而是包括了3 个解剖平面的应力超载，包括胫骨前端的剪切力、膝关节外翻、胫骨内旋等多个层面的共同作用。故研究考虑应用CT 三维重建进行测量及对比，CT 三维重建技术可在5 s 内对病灶进行全范围扫描，可有效地避免因病人移动及因疼痛引起的运动伪影，对骨科疾病的诊断与分类具有重要的临床意义[6-7]。本研究选取2020 年7 月—2023 年12 月于北京德尔康尼骨科医院收治的135 例前交叉韧带断裂患者和同期135 例存在膝关节不适，但经检查未发现前交叉韧带断裂的患者为研究对象，以此为疾病治疗提供参考意义，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020 年7 月—2023 年12 月北京德尔康尼骨科医院收治的135 例前交叉韧带断裂患者为研究组，同期选取135 例存在膝关节不适，但经检查未发现前交叉韧带断裂的患者为对照组。研究组中，男67 例，女68 例；年龄13 ～51 岁，平均（32.69±2.63）岁；平均体重（61.54±3.47）kg。对照组中，男70 例，女65 例；年龄16 ～48 岁，平均（34.81±2.54）岁；平均体重（61.26±3.28）kg。两组基线资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。本研究已获得北京德尔康尼骨科医院伦理会批准（批号：JD2024-04）。

纳入标准：（1）存在膝关节疼痛不适；（2）研究组患者存在前交叉韧带断裂现象，对照组患者不存在前交叉韧带断裂现象；（3）临床资料完整无缺失；（4）研究对象均签署知情同意书。排除标准：（1）有骨肿瘤和骨性关节炎等；（2）有精神障碍；（3）有膝关节手术史；（4）有骨折和过度外旋等。

1.2 方法

两组患者均采取膝关节伸直位，采用上海联影医疗科技股份有限公司16 排CT 机进行从股骨滑车，经髌骨至胫骨结节扫描。设置扫描参数：电流179 mAs、电压140 kV、层厚3 mm、薄层重建0.6 mm。扫描结束后，所有图像及后续处理均由2 名经验丰富的影像科医师进行测量及评估，所有数值均测量2 次，中间间隔7 d，记录平均值。

具体测量方法：（1）髌骨高度比是髌下至胫骨粗隆连接点至髌骨最大对角线长度之比，称为髌腱长/髌骨长度（insall-salvati，IS）值；（2）由外侧滑车软骨下面和股骨髁后部的连线所成的夹角称为滑车外倾角；（3）利用双影像融合法测定TT-TG 间隔，以股骨后髁的连线作为参考线，然后标记股骨滑车软骨最低点和胫骨结节中点，分别投影在参考线上，测量这两点间的距离作为TT-TG 间距；（4）滑车沟角是髁间沟最低点与股骨髁内外最高点之间连线的夹角。

1.3 观察指标

（1）临床指标：观察并比较两组TT-TG 间距过宽、髌骨高位、股骨滑车发育不良发生情况；（2）计算TT-TG 间距、IS 值、滑车沟角的平均值；（3）比较两组的髌骨基线（从髌骨软骨面最高点至最低点的连线距离）、滑车基线（从股骨滑车软骨面的最高点向最低点所作的平行线）以及髌骨滑车指数（滑车基线/髌骨基线）。

1.4 统计学方法

采用SPSS 26.0 统计软件分析处理，符合正态分布的计量资料采用均数±标准差（± s）表示，行t检验；计数资料采用频数和百分率[n（%）]表示，组间比较采用χ2检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组临床指标比较

研究组TT-TG 间距过宽占37.77%，髌骨高位占31.11%，股骨滑车发育不良占22.22%，与对照组比较，差异有统计学意义（均P＜0.05），见表1。

表1 两组临床指标比较[n（%）]

2.2 两组TT-TG 间距、IS 值和滑车沟角平均值比较

研究组的TT-TG 间距、IS 值和滑车沟角平均值均高于对照组，差异有统计学意义（均P＜0.05），见表2。

表2 两组TT-TG 间距、IS 值和滑车沟角平均值比较（± s）

表2 两组TT-TG 间距、IS 值和滑车沟角平均值比较（± s）

组别例数 TT-TG 间距/mmIS 值滑车沟角/（°）研究组13519.23±1.721.28±0.21141.15±6.25对照组13514.32±1.511.01±0.15136.27±6.15 t 24.92612.1566.466 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.3 两组髌骨基线、滑车基线以及髌骨滑车指数比较

研究组的髌骨基线、滑车基线以及髌骨滑车指数均低于对照组，差异有统计学意义（均P＜0.05），见表3。

表3 两组髌骨基线、滑车基线以及髌骨滑车指数比较（± s）

表3 两组髌骨基线、滑车基线以及髌骨滑车指数比较（± s）

组别例数 髌骨基线/cm 滑车基线/cm髌骨滑车指数研究组1352.23±0.410.78±0.540.25±0.09对照组1352.82±0.331.21±0.360.47±0.13 t 13.0257.69816.167 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

3 讨论

前交叉韧带也叫前十字韧带，其主要功能是避免胫骨前向过度移位，同时还可以与膝盖其他结构共同保持膝盖的稳定性，使得身体可以做出各种复杂的动作[8]。前交叉韧带断裂是一种发病率高、危害性大的运动创伤，如果不进行有效的治疗，将导致膝关节软骨退变、邻近韧带松弛、半月板损伤等一系列并发症[9]。近年来，随着影像学技术的不断进步，CT 三维重建已经在多种疾病中得到了广泛的应用。CT 三维重建主要是通过将CT 扫描装置所获得的一系列人体CT 图像，利用计算机图形学及图像处理技术在电脑中重建出一系列的3D 影像，并以一种生动的方式将人体各部位的立体影像呈现在屏幕上[10-11]。通过这种方法，医师可以对重建的器官图像进行旋转和缩放等操作，以便医师更好地理解病变的特征以及周边组织之间的相互关系，进而做出精确的诊断，制定合理的手术计划。对于髌股关节损伤患者，CT 三维重建技术可以更直接地显示出各种病变，如髌骨不稳和前交叉韧带断裂等，可以清楚地看到邻近解剖结构的对应关系[12-13]。

CT 影像上的TT-TG 间距＞20 mm 常被视为异常而且在膝关节运动时容易出现膝关节失稳。而由于高位髌骨和股骨滑车发育不全均是髌股关节不稳定的影响因素，尤其是滑车发育不全会造成股骨下段的弓形凹陷、髁间窝和滑车沟角的变化[14]。本研究结果显示，研究组的TT-TG 间距过宽占37.77%，髌骨高位占31.11%，股骨滑车发育不良占22.22%，与对照组比较，差异有统计学意义（均P＜0.05）。提示前交叉韧带断裂的患者发生滑车发育不良会增加前交叉韧带断裂重建后激发早期骨关节炎的风险。本研究结果还显示，研究组的TT-TG间距、IS 值、滑车沟角平均值均高于对照组，差异有统计学意义（均P＜0.05）；而髌骨基线、滑车基线以及髌骨滑车指数均低于对照组，差异有统计学意义（均P＜0.05）。说明了前交叉韧带断裂患者的髌骨位置较高，而股骨滑车发育不良及TT-TG 间距加大可能是导致前交叉韧带断裂的重要原因。分析原因可能为：髌股关节的动力稳定性是由股四头肌和股内外侧肌共同作用和制约的。髌骨的静态稳定性结构以内侧髌骨和外侧髌骨支撑带为主，内侧髌骨支撑带对髌骨向外移动起到了一定的阻碍作用，而外侧支撑带则会阻碍髌骨的内侧移动，这种平衡的破坏会引起髌骨的不稳定[15]。前交叉韧带断裂是一种由大量胶原、少量纤维间基质及变形成纤维细胞组成的致密结缔组织，前交叉韧带断裂受力后，其胶原纤维的破坏使受力下降，从而引起韧带破裂。相比于正常髌骨的患者，高髌骨的患者需要更高的膝关节屈曲度，这样当膝关节弯曲、外翻、屈曲和伸直时，股胫间的相对短距离位移会增加，从而可以避免股骨髁和髌骨的过度接触。研究表明，在高速运动时膝关节的弯曲可引起前后交叉韧带和髌股韧带的合并损伤，但因髌股韧带的特殊解剖位置，其完全断裂的可能性较小，大多会出现纤维改变，从而导致前交叉韧带断裂引起髌腱的相对延长；同时由于股四头肌肌力的牵拉作用使髌骨的位置发生改变，进而引起髌股关节软骨磨损和退变[16]。但因本次研究的纳入样本量有限，对于CT 三维重建技术应用于髌股关节中的关系仍需继续扩大样本进一步研究。

综上所述，在临床上，患者出现TT-TG 间距过宽、髌骨高位、股骨滑车发育不良均能够影响成年人髌股关节稳定性与前交叉韧带断裂关系，而CT 三维重建能多方位地显示出病变情况，为临床提供重要信息。