影像學(xué)檢查技術(shù)在膝關(guān)節(jié)疾病診斷與評價中的應(yīng)用

曹欣地 孫愷昕 顧 非 莊月琴 劉鯤鵬 王 成 張 俊

1.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院推拿科，上海 200437；2.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬岳陽中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，上海 200437

膝關(guān)節(jié)是人體最大且構(gòu)造最復(fù)雜，損傷機(jī)會亦較多的關(guān)節(jié)，其發(fā)生病變不僅可以產(chǎn)生疼痛、僵硬等不適，而且易影響膝關(guān)節(jié)功能進(jìn)而降低患者生活質(zhì)量。因此，提高膝關(guān)節(jié)疾病的診斷及治療水平是重要的，而影像學(xué)檢查對于膝關(guān)節(jié)疾病的診斷、療效評估地位重要，本文將綜述影像技術(shù)發(fā)展對膝關(guān)節(jié)疾病診斷與評估的影響。

1 X線片

X線片是膝關(guān)節(jié)疾病常用檢查手段，主要包括膝關(guān)節(jié)負(fù)重正側(cè)位、髕骨軸位、下肢全長片。常見的膝骨關(guān)節(jié)炎（KOA），其影像學(xué)表現(xiàn)為關(guān)節(jié)間隙狹窄、軟骨下骨硬化和骨贅形成等。眾多權(quán)威指南[1-3]將影像學(xué)變化程度作為KOA診斷標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分。通常采用Kellgren-Lawre分級來評價。

1.1 負(fù)重正側(cè)位片

由于非負(fù)重片易導(dǎo)致關(guān)節(jié)間隙表現(xiàn)為正常或輕度變窄，影響評估患者病情。而負(fù)重位片可直接還原出日常狀態(tài)下膝關(guān)節(jié)內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，消除了關(guān)節(jié)腫脹帶來的影響，可直接觀察關(guān)節(jié)畸形相應(yīng)關(guān)節(jié)間室的間隙狹窄程度，故臨床上主要使用負(fù)重正側(cè)位片。但是從下肢全長片拍攝所得經(jīng)驗來看，髕骨的相對位置易受患者下肢畸形、雙腳擺放位置的影響，即內(nèi)翻時髕骨靠近內(nèi)側(cè)，外翻時靠近外側(cè)。因此，正側(cè)位片不一定能真實反映患者髕骨的正確位置。

1.2 髕骨軸位片

髕骨軸位片是評估髕股關(guān)節(jié)炎最簡單實用的方法[4]。由于下樓時髕股關(guān)節(jié)承受2倍體重的壓力，所以髕股軟骨的退變必然引起膝關(guān)節(jié)的癥狀，特點是在上下樓、上下坡時膝關(guān)節(jié)出現(xiàn)疼痛，下樓下坡時痛甚，平地時可無疼痛。髕股關(guān)節(jié)炎是KOA早期癥狀，因此，患者在出現(xiàn)以上癥狀時應(yīng)當(dāng)引起重視，積極進(jìn)行檢查與治療。此外，髕骨骨折、髕骨（半）脫位常采用膝關(guān)節(jié)正側(cè)位和髕骨軸位片綜合診斷。

1.3 下肢全長片

隨著認(rèn)識的加深，認(rèn)為髖膝踝相互影響，膝關(guān)節(jié)與下肢力線相互影響，膝關(guān)節(jié)疾病會引起下肢力線的改變，下肢力線的改變會引起膝關(guān)節(jié)應(yīng)力分布不均，進(jìn)而加速病情進(jìn)展。比如在KOA末期需要關(guān)節(jié)置換以糾正下肢力線改善患者生活質(zhì)量。

傳統(tǒng)測量下肢力線的方法是分別以髖、膝、踝為中心拍攝3張正位片，手工拼接后再手工測量，這曾是較為常用的方法，有一定的可靠性[5]和局限性[6]，除了需多次曝光外，易受呼吸運(yùn)動、體位變化等的影響導(dǎo)致影像失真。由于手工測量，其精度存在誤差且可重復(fù)性較差。隨著技術(shù)的發(fā)展，下肢全長片攝影從傳統(tǒng)的模擬數(shù)據(jù)照片逐漸向數(shù)字化影像轉(zhuǎn)變，如AGFA全下肢攝影技術(shù)，可通過一次曝光成像技術(shù)采用數(shù)字化成像，避免給患者帶來更多的電離輻射，盡可能保證影像的真實性，安全可靠。并且利用配套軟件可在電腦端進(jìn)行力線和各角度的測量，具有較好的精確性和可重復(fù)性[7]。由于下肢力線對線不良與KOA的進(jìn)展密切相關(guān)，且負(fù)重位下下肢全長片是目前測量下肢力線的金標(biāo)準(zhǔn)[8]，因此采用下肢全長片來評估患者的力線，以指導(dǎo)治療方案的選擇為保守治療、保膝治療或置換治療。同時，在膝關(guān)節(jié)手術(shù)（如脛骨高位截骨術(shù)和全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)等）術(shù)前可指導(dǎo)術(shù)中截骨與假體安放[9-10]，術(shù)后則可根據(jù)下肢全長片評估矯正后的力線，判斷預(yù)后[11]。

盡管X線片可以診斷、評估部分膝關(guān)節(jié)疾病，但也存在局限性，主要是不能顯影軟組織及軟骨組織；部分X線表現(xiàn)遲于臨床癥狀發(fā)生；同樣X線征象可由不同的病理變化造成；影像易重疊，圖像分辨率不高[12]。在KOA早期僅有軟骨退行性改變時，X線片可無異常表現(xiàn)。隨著病情進(jìn)展，X線片下顯示軟骨下骨硬化、關(guān)節(jié)面下囊性變和骨贅形成，但均已為中晚期。因此X線檢查對KOA早期缺乏診斷價值。對于癥狀復(fù)雜或X線呈陰性的病例仍需要行MRI或CT三維重建以進(jìn)一步檢查診斷[13]。

2 CT

CT的密度分辨力比X線高，其圖像均勻能清楚顯示各骨結(jié)構(gòu)，避免了解剖結(jié)構(gòu)的重疊。但對于軟組織的顯像差，且射線量較大，故臨床不常用作膝關(guān)節(jié)疾病的診斷與評估。但隨著多層螺旋CT的廣泛應(yīng)用，其密度分辨力提高，可對膝關(guān)節(jié)薄層原始圖像進(jìn)行冠狀及矢狀面三維重建，并借助其他技術(shù)在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)中發(fā)揮了巨大作用。如在術(shù)前可根據(jù)CT采集的數(shù)據(jù)借助軟件[14]等對下肢力線進(jìn)行任意角度、方向的觀察，可有效減少人為因素的干擾、手術(shù)誤差，提高手術(shù)精度[15]。

3 MRI

盡管膝關(guān)節(jié)軟骨的損傷診斷仍以關(guān)節(jié)鏡檢查為金標(biāo)準(zhǔn)，但眾多研究[16-18]表明，MRI關(guān)于軟骨損傷診斷與關(guān)節(jié)鏡的診斷符合度較高。王義剛等[16]以關(guān)節(jié)鏡或手術(shù)診斷結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)來評價MRI對不同分級膝關(guān)節(jié)軟骨損傷的診斷效能，表明常規(guī)T2WI序列診斷的敏感度為98.9%、特異度為89.6%、準(zhǔn)確度為95.7%，對Ⅰ～Ⅳ級軟骨損傷的陽性預(yù)測值分別為80.1%、84.4%、94.6%、98.0%；STIR序列診斷的敏感度為98.2%、特異度為92.7%、準(zhǔn)確度為96.3%，對Ⅰ～Ⅳ級軟骨損傷的陽性預(yù)測值分別為87.8%、88.2%、96.2%、98.0%。故MRI是評價關(guān)節(jié)軟骨病變最敏感、最特異、非侵入性的檢查方法之一。它可以在早期，甚至在出現(xiàn)臨床癥狀之前檢查出軟骨改變。

MRI設(shè)備有不同磁場強(qiáng)度之分，均可對KOA做出診斷[18-19]，但又有差異。一般來說，3.0T磁共振的信噪比比較好，圖像空間分辨率也更高一些，掃描時間可更短。但它也有明顯的缺點，譬如運(yùn)動偽影、化學(xué)位移偽影更明顯。1.5T磁共振除了能做很多常規(guī)的磁共振檢查外，它的射頻脈沖發(fā)出的噪聲低，即患者在檢查孔內(nèi)床上受到的干擾聲音小；因為磁場低，人體吸收的熱量少，運(yùn)動偽影和化學(xué)位移偽影小。所以3.0T超導(dǎo)MRI與傳統(tǒng)低磁場檢查膝關(guān)節(jié)病相比，能提供更高的信噪比，更高的組織分辨率，薄層圖像，再配置獨(dú)特的膝關(guān)節(jié)專用線圈，使圖像顯示更佳，檢查時間縮短，診斷率更高，為診斷KOA與評估損傷程度提供影像依據(jù)。

KOA軟骨病變包括輪廓改變和信號改變。輪廓改變表現(xiàn)為軟骨表面毛糙征、軟骨局限性變薄、軟骨線中斷等；信號改變指病變區(qū)軟骨信號增高或降低，常與正常軟骨分界模糊。信號改變主要反映軟骨結(jié)構(gòu)和含水量的變化，是關(guān)節(jié)透明軟骨的早期改變之一。但MRI常規(guī)序列對軟骨下骨病變，特別是骨性結(jié)構(gòu)的病變不甚清晰。目前臨床上對KOA和軟骨損傷的診斷和評估仍需負(fù)重位X線和MRI相結(jié)合。

許多MR序列可用來評價軟骨的形態(tài)改變。如3D-SPACE序列可有效提高膝關(guān)節(jié)半月板損傷中半月板損傷的診斷準(zhǔn)確性，具有一定的臨床診斷價值[20]。MRI不同軟骨成像序列對早期軟骨病變有診斷價值，有研究[21]將3D-Watsc、3D-Vista序列對比表明兩者對軟骨分級早期均有診斷價值，但后者更有優(yōu)勢。

MRI諸多序列根據(jù)關(guān)節(jié)滑液的信號強(qiáng)度大致可分為兩大類：暗滑液序列和亮滑液序列。暗滑液序列中目前公認(rèn)最好的軟骨成像核磁序列之一的三維抑脂擾相梯度回波序列（3D-SPGR序列）。在該序列中，軟骨是唯一顯現(xiàn)為高信號的組織，與周圍組織分界明顯，提高了透明軟骨和軟骨下骨的對比度，使軟骨顯示更加清楚。Disler的兩項研究[22-23]表明，脂肪抑制的3D-SPGR序列對診斷軟骨缺損病變的敏感度為75%～93%，特異度為94%～97%。但缺點是其掃描時間長，掃描時間越長，出現(xiàn)運(yùn)動偽影的概率就越大。

在亮滑液序列中，高信號的關(guān)節(jié)滑液與低至中等信號的關(guān)節(jié)軟骨有較大的對比，可以產(chǎn)生類似關(guān)節(jié)造影的效果。其中三維穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動成像序列（3DSSFP序列）是一種可以獲得高信噪比圖像的快速成像序列。在本序列的MR圖像中，關(guān)節(jié)軟骨呈低至中等信號，與高信號的關(guān)節(jié)滑液產(chǎn)生關(guān)節(jié)造影樣效果，從而有利于軟骨細(xì)微病變的顯示。研究[24]表明，該序列對膝關(guān)節(jié)軟骨病變的診斷同樣良好。在未使用脂肪抑制的情況下，本序列對膝關(guān)節(jié)軟骨病變總的敏感度、特異度和準(zhǔn)確度分別為76%～80%、94%、90%～92%。其不足之處是在采用長時間采集圖像時，對磁場的不均勻性很敏感，易出現(xiàn)條帶狀偽影。有研究[25]將3DSSFP序列與3D-SPGR在診斷膝關(guān)節(jié)軟骨病變方面做對比，表明兩者具有同等價值。但3D-SSFP序列圖像采集時間較短，更適合作為膝關(guān)節(jié)的MR掃描常規(guī)序列。

MR與膝關(guān)節(jié)相關(guān)的其他研究還有：在3.0T MRI中使用3D Space-DIR序列對膝關(guān)節(jié)滑膜炎時滑膜形態(tài)的顯示更有優(yōu)勢[26]；GRE-T2對半月板撕裂的具有較高的價值[27]；對于膝關(guān)節(jié)隱匿性骨折采用MRI可比X線片、CT的診斷準(zhǔn)確度高[28-29]。

4 超聲檢查

超聲檢查既往在骨科臨床應(yīng)用相對較少。隨著超聲技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展及能夠?qū)θ梭w肌肉、肌腱、韌帶以及周圍神經(jīng)等軟組織病變情況進(jìn)行清晰顯示的肌骨超聲在臨床上廣泛的運(yùn)用，關(guān)于超聲對于膝關(guān)節(jié)疾病檢測的臨床價值正逐漸受到重視[30-31]。與其他影像學(xué)技術(shù)相比，超聲具有設(shè)備相對便宜、移動性強(qiáng)、無特殊場地要求、檢查時間短、費(fèi)用相對低廉、無明顯檢查禁忌證、無需注射造影劑、無輻射損傷，同時可重復(fù)性高，可定期檢查以觀察治療效果、病情變化等優(yōu)點易于患者接受。研究[32]表明，與X線片相比，在KOA早期超聲可以直接顯示股骨滑車及股骨髁的軟骨退變情況及嚴(yán)重程度。且高頻超聲對于膝關(guān)節(jié)以及周圍軟組織病變診斷的檢測準(zhǔn)確率略低于核磁共振與手術(shù)結(jié)果[33]。但有3例（總病例120例）患者病情未被檢出。總之，超聲可實時、多平面、多角度、動態(tài)觀察膝關(guān)節(jié)情況，可為KOA相關(guān)變化提供可靠的評估。

5 關(guān)節(jié)造影

關(guān)節(jié)造影是在關(guān)節(jié)囊內(nèi)注射空氣或非離子型造影劑后再掃描。CT和MR關(guān)節(jié)造影在顯示關(guān)節(jié)軟骨改變上比X線平片、普通MRI敏感。除顯示軟骨外，關(guān)節(jié)造影對軟組織的顯示也具有優(yōu)勢。在膝關(guān)節(jié)中可用于評估交叉韌帶損傷情況。常規(guī)MRI只能顯示韌帶撕裂區(qū)增粗、模糊，不能顯示具體位置，對交叉韌帶損傷的診斷有局限性，診斷部分性撕裂仍比較困難。而MR關(guān)節(jié)造影，可清楚地顯示撕裂的位置、形態(tài)和大小。但因其創(chuàng)傷性穿刺，臨床應(yīng)用受到限制。

綜上，X線片是膝關(guān)節(jié)疾病常用檢查手段，常聯(lián)合MRI，既能明確患者關(guān)節(jié)各組成相對位置、間隙、增生等情況，又可明確內(nèi)在軟組織磨損程度，以便明確治療重點和指導(dǎo)健康宣教及進(jìn)行治療前后對比。下肢全長片是測量下肢力線和脛股角等角度的最佳選擇，在膝關(guān)節(jié)手術(shù)時可為術(shù)前及術(shù)后進(jìn)行指導(dǎo)、評估。CT可借助其三維重建功能為關(guān)節(jié)置換患者提供更精確的截骨角度、假體安放等。高頻超聲、肌骨超聲等的運(yùn)用，使超聲正逐漸成為膝關(guān)節(jié)疾病臨床診斷的常用技術(shù)。在需要長期動態(tài)隨訪時，可選擇價廉重復(fù)性高的超聲。

熟悉各影像學(xué)技術(shù)在膝關(guān)節(jié)疾病診斷與評價的優(yōu)缺點，醫(yī)師可結(jié)合實際選擇更合適的檢查，為臨床需要提供依據(jù)，避免過度檢查，為患者減輕經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)等。