MR多角度屈曲觀察髕股關(guān)節(jié)軟骨損傷

盧軍麗，趙 建*，李石玲，吳文娟，郭智萍，張 偉，馬曉暉，宋國(guó)勇，包超恩，袁軍輝

(1.河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院放射科 河北省骨科生物力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊 050051；2.河南省骨科醫(yī)院放射科，河南 鄭州 450016；3.白求恩醫(yī)務(wù)士官學(xué)校影像教研室，河北 石家莊 050083)

MR多角度屈曲觀察髕股關(guān)節(jié)軟骨損傷

盧軍麗1，趙 建1*，李石玲1，吳文娟1，郭智萍2，張 偉1，馬曉暉1，宋國(guó)勇3，包超恩1，袁軍輝1

(1.河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院放射科 河北省骨科生物力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北石家莊 050051；2.河南省骨科醫(yī)院放射科，河南 鄭州 450016；3.白求恩醫(yī)務(wù)士官學(xué)校影像教研室，河北 石家莊 050083)

目的 通過(guò)膝關(guān)節(jié)多角度屈曲MR掃描，觀察膝關(guān)節(jié)炎髕股關(guān)節(jié)軟骨損傷的位置，判斷最容易引起髕股關(guān)節(jié)軟骨損傷的運(yùn)動(dòng)角度，探討膝關(guān)節(jié)的安全運(yùn)動(dòng)方式。方法 對(duì)22例骨關(guān)節(jié)炎患者的膝關(guān)節(jié)分別在伸直位和被動(dòng)屈曲0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°的狀態(tài)下進(jìn)行快速自旋回波質(zhì)子加權(quán)像加脂肪抑制序列(PD-TSE-FS)掃描，矢狀位圖像上觀察髕股關(guān)節(jié)軟骨損傷的位置。結(jié)果 髕股關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)T2WI信號(hào)異常4處，局限性軟骨變薄20處，關(guān)節(jié)軟骨局限性缺損12處。膝關(guān)節(jié)被動(dòng)屈曲時(shí)，軟骨損傷在30°～60°內(nèi)均有對(duì)合情況，對(duì)合最多的角度為40°，在<30°屈曲角度掃描中僅發(fā)現(xiàn)1例軟骨損傷對(duì)合的病例。結(jié)論 膝關(guān)節(jié)屈曲30°～60°時(shí)髕骨軟骨與股骨滑車軟骨損傷在對(duì)應(yīng)面出現(xiàn)的頻率最高。屈曲<30°時(shí)髕骨軟骨與股骨滑車軟骨損傷在對(duì)應(yīng)面出現(xiàn)的頻率較低。

磁共振成像；軟骨疾?。还顷P(guān)節(jié)炎；髕骨

膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis， OA)是一種隨年齡增長(zhǎng)而發(fā)病率逐漸增加的常見(jiàn)關(guān)節(jié)疾病。關(guān)節(jié)軟骨是保證關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的最重要結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)軟骨的退變是關(guān)節(jié)炎的早期表現(xiàn)之一。常規(guī)膝關(guān)節(jié)MR檢查多局限于伸直位，由于膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，故不同屈曲體位下膝關(guān)節(jié)MR成像具有重要臨床意義。隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度的不同，髕股關(guān)節(jié)面相接觸的關(guān)節(jié)軟骨區(qū)也不同，其相互作用的應(yīng)力也不同。MR動(dòng)態(tài)觀察膝關(guān)節(jié)軟骨能夠更好地了解其退變機(jī)制[1]。本研究分別對(duì)膝關(guān)節(jié)伸直位及被動(dòng)屈曲10°、20°、30°、40°、50°、60°進(jìn)行MR掃描，觀察早期OA在膝關(guān)節(jié)在不同屈曲狀態(tài)下的影像表現(xiàn)，分析伸直位與屈曲位掃描在OA診斷中的價(jià)值，旨在為OA的臨床治療提供影像學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2009年1月—12間期在我院診斷為膝關(guān)節(jié)OA的患者22例，其中男9例，女13例，年齡31～69歲，平均(52.5±10.1)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①患者具有OA癥狀3個(gè)月以上；②膝關(guān)節(jié)常規(guī)X線平片顯示無(wú)明顯關(guān)節(jié)間隙變窄、關(guān)節(jié)面硬化、骨贅形成和關(guān)節(jié)下囊狀變性等，OA的KL(Kellgren Lawrence)評(píng)分[2]為1～3分；③膝關(guān)節(jié)常規(guī)MR掃描顯示髕股關(guān)節(jié)存在軟骨損傷。排除標(biāo)準(zhǔn)：①近5年內(nèi)有膝關(guān)節(jié)外傷史及手術(shù)史；②專業(yè)運(yùn)動(dòng)員；③髕骨對(duì)合不良、膝關(guān)節(jié)腫瘤、類風(fēng)濕疾病、缺血性骨壞死、發(fā)育異常患者。參與本研究的患者均簽署了知情同意書(shū)。

對(duì)所有臨床檢查中懷疑為膝關(guān)節(jié)OA患者均行常規(guī)X線平片和常規(guī)膝關(guān)節(jié)MR掃描檢查，篩選出符合條件患者進(jìn)行多角度屈曲MR掃描。選擇有癥狀一側(cè)膝關(guān)節(jié)進(jìn)行MR掃描，如果左右兩側(cè)均有癥狀，則選擇癥狀較重的一側(cè)進(jìn)行掃描。

1.2儀器與方法 采用Siemens Avanto和Symphony 1.5T超導(dǎo)型MR機(jī)，膝關(guān)節(jié)專用體表柔軟線圈。所有受試者在股四頭肌松弛狀態(tài)下分別進(jìn)行伸直位及屈曲10°、20°、30°、40°、50°、60°共7組MR掃描。伸直位(屈曲0°)時(shí)，受試者采用側(cè)臥位，足先進(jìn)，雙膝自然伸直。屈曲位掃描時(shí)，受試者采用受試腿在下的側(cè)臥位，足先進(jìn)，為了保證屈曲掃描角度的準(zhǔn)確性，采用常溫定型高分子記憶材料制作10°、20°、30°、40°、50°、60°6個(gè)角度板，角度板厚度2 cm，測(cè)量股骨長(zhǎng)軸與脛骨長(zhǎng)軸之間的夾角，并在MR定位相上測(cè)量股骨與脛骨之間的夾角，以進(jìn)一步確認(rèn)屈曲角度的準(zhǔn)確性。如有誤差則進(jìn)行角度調(diào)整，直至確實(shí)為規(guī)定角度后，進(jìn)行后續(xù)序列的掃描。屈曲掃描時(shí)將不同角度的專用角度板固定在膝關(guān)節(jié)前方，使膝關(guān)節(jié)屈曲成特定角度，患膝固定。6個(gè)屈曲位僅行矢狀位和軸位掃描。

掃描序列：伸直位采用自旋回波T1WI(SE-T1WI)和快速自旋回波質(zhì)子加權(quán)像加脂肪抑制(PD-TSE-FS)序列。其余6組屈曲位掃描序列為PD-TSE-FS。SE-T1WI掃描序列參數(shù)：TR 512 ms，TE 11 ms，層厚4 mm，矩陣205×256，F(xiàn)OV 188 mm×160 mm，采集次數(shù)1；PD-TSE-FS序列掃描參數(shù)：TR 3 500 ms，TE 24 ms，層厚4 mm，矩陣320×250，F(xiàn)OV 180 mm×211 mm，采集次數(shù)1。

1.3圖像的評(píng)價(jià) 由2名具有10年以上骨關(guān)節(jié)影像診斷經(jīng)驗(yàn)的副主任醫(yī)師對(duì)所有序列的圖像進(jìn)行分析。在統(tǒng)一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)后，采用盲法分別對(duì)MR TSE-PD-FS序列圖像上的髕股關(guān)節(jié)軟骨退變情況進(jìn)行WORMS(Whole-Organ Magnetic Resonance Imaging Score of the knee in osteoarthritis)評(píng)分[3]，采用5分制，0分：正常軟骨厚度和信號(hào)；1分：正常軟骨厚度，但在T2上軟骨內(nèi)信號(hào)增高；2分：軟骨損傷局部變薄，程度≤50%；3分：軟骨損傷≥50%，但未達(dá)到全層軟骨消失程度；4分：軟骨局部損傷全層消失。取兩人測(cè)得WORMS評(píng)分分?jǐn)?shù)的平均值用于最終統(tǒng)計(jì)。并記錄髕骨與股骨軟骨損傷的對(duì)合情況。

2 結(jié)果

22例患者共發(fā)現(xiàn)36處軟骨損傷，MR顯示髕股關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)T2WI信號(hào)異常4處，局限性軟骨變薄20處，關(guān)節(jié)軟骨局限性缺損12處。髕骨與股骨均顯示有軟骨損傷13例(圖1)，僅髕骨顯示軟骨損傷5例，僅股骨髁顯示軟骨損傷4例；1例髕骨存在2處軟骨損傷。內(nèi)側(cè)半月板撕裂1例，半月板變性10例。膝關(guān)節(jié)少量關(guān)節(jié)積液5例。關(guān)節(jié)韌帶、關(guān)節(jié)周圍軟組織未見(jiàn)異常改變。

圖1 患者男，42歲，右膝關(guān)節(jié)疼痛半年，TSE-PD-FS序列MR圖像 A、B.屈曲0°矢狀位及軸位可見(jiàn)髕骨及股骨滑車軟骨病變，病變未對(duì)合，可見(jiàn)骨髓水腫區(qū)； C、D.屈曲10°矢狀位及軸位可見(jiàn)髕骨軟骨病變及股骨關(guān)節(jié)軟骨病變，病變未對(duì)合，可見(jiàn)骨髓水腫區(qū)； E、F.屈曲20°矢狀位及軸位掃描可見(jiàn)髕骨軟骨病變及股骨關(guān)節(jié)軟骨病變，病變未對(duì)合，可見(jiàn)骨髓水腫區(qū)； G、H.屈曲30°矢狀位及軸位可見(jiàn)髕骨軟骨病變及股骨關(guān)節(jié)軟骨病變，病變未對(duì)合，可見(jiàn)骨髓水腫區(qū)； I、J.屈曲40°矢狀位及軸位可見(jiàn)髕骨軟骨病變及股骨關(guān)節(jié)軟骨病變，病變對(duì)合，可見(jiàn)骨髓水腫區(qū)； K、L.屈曲50°矢狀位及軸位可見(jiàn)髕骨軟骨病變及股骨關(guān)節(jié)軟骨病變，病變未對(duì)合，可見(jiàn)骨髓水腫區(qū)； M、N.屈曲60°矢狀位及軸位可見(jiàn)髕骨軟骨病變及股骨關(guān)節(jié)軟骨病變，病變未對(duì)合，可見(jiàn)骨髓水腫區(qū)

22例患者中，3例髕股兩側(cè)軟骨損傷在屈曲30°時(shí)接觸對(duì)合，13例在40°對(duì)合，1例在50°對(duì)合，4例在60°對(duì)合，在<30°屈曲角度掃描中僅發(fā)現(xiàn)1例對(duì)合的病例。髕股關(guān)節(jié)軟骨下36處軟骨損傷分別位于屈曲0°、30°、40°、50°、60°對(duì)合的位置上(圖2)，其中屈曲40°的最多，共23處，占全部病變的63.89%(23/36)，≥屈曲30°對(duì)合的位置上35處，占97.22%(35/36)，而<屈曲30°對(duì)合的位置上僅1處。在髕骨和股骨均有軟骨損傷的13例患者中，3例在屈曲30°時(shí)關(guān)節(jié)兩側(cè)的軟骨損傷完全對(duì)合在一個(gè)平面，5例在40°對(duì)合，2例在50°對(duì)合，3例在60°對(duì)合。不同屈曲角度下髕股關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)區(qū)軟骨WORMS評(píng)分見(jiàn)圖3。

3 討論

關(guān)節(jié)軟骨損傷是早期髕股關(guān)節(jié)炎的主要MRI表現(xiàn)之一。軟骨退變?cè)缙谥饕顷P(guān)節(jié)內(nèi)蛋白、多糖和水成分的改變以及表層膠原纖維的定向排列的改變。軟骨大體形態(tài)變化前期內(nèi)部大分子的改變均會(huì)造成其水含量的相應(yīng)改變，MRI的T2值可以直接反應(yīng)關(guān)節(jié)軟骨中的水含量，可較好顯示軟骨退變[4-5]。由于軟骨本身無(wú)神經(jīng)纖維和血管組織，損傷后不會(huì)引起癥狀[6]，故臨床上有早期癥狀的OA患者，軟骨均已有損傷。膝關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)損傷不僅表現(xiàn)為軟骨的退變，還可引起其他組織的退變，如韌帶、軟骨下骨和半月板等，但關(guān)節(jié)軟骨損傷是膝關(guān)節(jié)異常應(yīng)力導(dǎo)致的最直接及最主要的病變。

圖2 髕股關(guān)節(jié)軟骨損傷不同屈曲角度對(duì)應(yīng)的病變數(shù)(處)

圖3 不同屈曲角度下髕股關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)區(qū)關(guān)節(jié)軟骨WORMS評(píng)分

近年越來(lái)越多的研究[7-8]表明，大部分膝關(guān)節(jié)退化性疾病發(fā)生在股骨滑車的髕股咬合區(qū)，因此明確膝關(guān)節(jié)屈曲角度是否影響髕股關(guān)節(jié)軟骨退變程度具有重要臨床意義。研究[8]認(rèn)為，屈膝0°～30°的髕股關(guān)節(jié)成像對(duì)髕骨排列異常最敏感。本研究中發(fā)現(xiàn)，髕股關(guān)節(jié)完全對(duì)合的角度多在30°～50°，少數(shù)達(dá)到60°，因此從理論上講，膝關(guān)節(jié)屈曲30°～50°的頻繁活動(dòng)，是造成髕股關(guān)節(jié)早期OA的主要原因之一。本研究根據(jù)膝關(guān)節(jié)的解剖學(xué)特點(diǎn)，在關(guān)節(jié)各肌肉松弛的狀態(tài)下，進(jìn)行膝關(guān)節(jié)從伸直位到被動(dòng)屈曲10°～60°的多角度MR掃描，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：63.89%(23/36)髕骨和股骨滑車軟骨損傷發(fā)生在膝關(guān)節(jié)屈曲40°，97.22%(35/36)的關(guān)節(jié)下軟骨損傷是發(fā)生在髕股關(guān)節(jié)對(duì)合≥30°的角度。此外，研究還顯示膝關(guān)節(jié)屈曲40°和50°時(shí)的髕骨、股骨滑車的軟骨評(píng)分明顯高于屈曲小角度的評(píng)分。從而證明多數(shù)人膝關(guān)節(jié)在屈曲40°和50°時(shí)髕股關(guān)節(jié)接觸面最大，軟骨摩擦面也最大，程度最重，即使無(wú)明顯外傷，長(zhǎng)期頻繁的摩擦可以造成髕股關(guān)節(jié)軟骨的水分和軟骨細(xì)胞明顯減少，引發(fā)髕股關(guān)節(jié)退行性變。微小反復(fù)創(chuàng)傷的累積是造成膝關(guān)節(jié)OA的主要原因，另外髕股關(guān)節(jié)間壓力改變可能也是引起髕股關(guān)節(jié)炎原因之一。研究[9-10]發(fā)現(xiàn)，在股四頭肌肌力不變時(shí)，髕股關(guān)節(jié)間壓力隨著膝關(guān)節(jié)屈曲角度的增加逐漸增加，但70°以后此力不變，這也許可以解釋30°以內(nèi)小角度屈曲不易發(fā)生軟骨損傷的原因。本研究的預(yù)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膝關(guān)節(jié)屈曲>60°掃描中未發(fā)現(xiàn)髕股關(guān)節(jié)完全對(duì)合的病例，也未發(fā)現(xiàn)骨髓水腫發(fā)生在大角度對(duì)合的軟骨下。可見(jiàn)膝關(guān)節(jié)屈曲30°～50°有可能是髕股關(guān)節(jié)負(fù)荷最大的屈曲角度。

根據(jù)上述觀點(diǎn)，膝關(guān)節(jié)屈曲活動(dòng)<30°的小角度運(yùn)動(dòng)是不易損傷髕股關(guān)節(jié)的最佳活動(dòng)角度，應(yīng)提倡OA患者在做增加股四頭肌肌力的運(yùn)動(dòng)時(shí)盡可能控制在30°以內(nèi)的角度活動(dòng)。由于人體完成日?；顒?dòng)時(shí)膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)以屈曲為主，所以在進(jìn)行鍛煉時(shí)，膝關(guān)節(jié)的活動(dòng)控制在30°以內(nèi)完全可以達(dá)到加強(qiáng)膝關(guān)節(jié)的有效活動(dòng)能力的目的。總之，膝關(guān)節(jié)屈曲30°～50°的活動(dòng)可能加重髕股關(guān)節(jié)軟骨退變，提倡膝關(guān)節(jié)小角度屈曲運(yùn)動(dòng)，以預(yù)防或延緩髕股關(guān)節(jié)炎的進(jìn)展。

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Multi-angle flexion MRI in observation on cartilage defect of patellofemoral joint

LUJunli1，ZHAOJian1*,LIShiling1,WUWenjuan1,GUOZhiping2,ZHANGWei1,MAXiaohui1,SONGGuoyong3,BAOChaoen1,YUANJunhui1

(1.DepartmentofRadiology,theThirdHospitalofHeibeiMedicalUniversity,HebeiKeyLaboratoryofBiomechanics,Shijiazhuang050051,China; 2.DepartmentofRadiology,OrthopedicHospitalofHenanProvince,Zhengzhou450016,China; 3.MedicalImagingTeachingandResearchingSection,BethuneMedicalNCOSchoolofPLA,Shijiazhuang050083,China)

Objective To determine the violable location of cartilage lesions in knee osteoarthritis (OA) patients and to explore the safety movement of the knee joint, by MR scanning at multi-angle flexion. Methods Patients with knee OA were performed PD-TSE-FS MR examination in straight position and knee flexed at 10, 20, 30, 40, 50, 60 degree separately. The location of cartilage lesions were observed in sagittal images. Results The abnormal signal of cartilage in T2WI sequence were found at 4 patellofemoral joints， the localized thinner cartilage were found at 20 lesions, and localized defect were found at 12 lesions. Correspondence cartilage lesions of patellofemoral joint were predominant at 40 degree (ranged from 30 to 60 degree) in knee flex position. One cartilage defect lesion of patellofemoral joint was found at less than 30 degree. Conclusion The cartilage lesions in patellar and femoral trochlear occur in the corresponding surface with high frequency during the knee flexion ranged from 30 to 60 degree. While it shows lower frequency during the knee flexion less than 30 degree.

Magnetic rasonance imaging； Cartilage disease； Osteoarthritis； Patella

盧軍麗(1980—)，女，河北石家莊人，碩士，主治醫(yī)師。研究方向：骨關(guān)節(jié)影像。E-mail: ljl198012@sohu.com.

趙建，河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院放射科 河北省骨科生物力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，050051。E-mail: zhaojiansohu@126.com

2016-07-22

2016-12-08

骨骼肌肉影像學(xué)

10.13929/j.1003-3289.201607090

R681.3; R445.2

A

1003-3289(2017)02-0281-04