吳志鋼 張雁偉 李 靜 胡東躍

(北京積水潭醫(yī)院，1 放射科，2 心內(nèi)科，北京市 100035，E-mail：wuzhigang5004@126.com)

論著·臨床研究

MRI橫斷面定量測定指標(biāo)對髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的診斷價值

吳志鋼1張雁偉1李 靜1胡東躍2

(北京積水潭醫(yī)院，1 放射科，2 心內(nèi)科，北京市 100035，E-mail：wuzhigang5004@126.com)

目的 探討MRI橫斷面定量測定指標(biāo)對髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的診斷價值。方法 回顧性分析髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者32例(髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)組)和正常人42例(對照組)的MRI影像學(xué)資料。兩組均采取仰臥位及雙膝完全伸直進(jìn)行MRI檢查，掃描范圍均為右側(cè)全膝關(guān)節(jié)。MRI圖像的測量指標(biāo)包括股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度、股骨滑車與脛骨結(jié)節(jié)間的水平距離(TTTG)。結(jié)果 兩組股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度結(jié)果比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，但是兩組TTTG結(jié)果比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度和TTTG的ROC曲線下面積分別為0.954、0.955、0.943、0.922、0.971、0.521；股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度診斷界值分別為54%、15°、5 mm、16°、3 mm，敏感度為91.3%、85.2%、91.5%、83.1%、79.1%，特異度分別為91.4%、97.5%、88.4%、90.1%、100%。結(jié)論 在行膝關(guān)節(jié)伸直位MRI檢查時，股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度對髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的診斷價值較高。

髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)；磁共振成像；定量測量；診斷界值；特異度；靈敏度

髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)在青少年中常見，多由于髕骨位置異常、股骨髁發(fā)育不良、髕腱外移、肌腱或韌帶異常等因素導(dǎo)致[1-2]。長期的髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)易導(dǎo)致髕骨關(guān)節(jié)脫位、異常髕骨傾斜、韌帶損傷、髕骨撞擊、髕骨關(guān)節(jié)退變等。目前對于髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的影像學(xué)檢查包括X線、CT、MRI等。但是由于X線及CT對其確診價值較低，在臨床中一般只作為參考，確診仍依靠關(guān)節(jié)鏡檢查[3-4]。近幾年來隨著MRI的不斷發(fā)展，其逐漸被應(yīng)用于進(jìn)行定量測量，目前對髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的測量包括股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度以及股骨滑車與脛骨結(jié)節(jié)間的水平距離(tibial tuberosity-trochlear groove distance，TTTG)6個指標(biāo)，這在髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的確診中起著重要作用[5-7]。但是目前對以上指標(biāo)在該病中的診斷價值仍存在不同意見。本文對比分析正常人群和髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的上述6項測量指標(biāo)，旨在評價其對髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的診斷價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 回顧性分析2011年5月至2014年5月在我院就診的髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者32例的影像學(xué)資料。其中男性8例，女性24例，年齡18～40(26.3±7.2)歲，病損部位均為右膝。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)術(shù)前行關(guān)節(jié)鏡檢查證實為髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者；(2)≥1次髕骨關(guān)節(jié)脫位；(3)臨床體格檢查：恐懼征、研磨試驗陽性。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)韌帶及半月板損傷者；(2)X線證實有其他骨性病變者，如骨性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。在我院職工及實習(xí)醫(yī)師中招募42名志愿者作為對照組，其中男性16例，女性26例，年齡18～20(18.5±1.2)歲，均以右膝為研究部位。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)平時均無膝關(guān)節(jié)不適癥狀；(2)無膝關(guān)節(jié)病史；(3)膝關(guān)節(jié)體格檢查無陽性體征。兩組的性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

1.2 檢查方法 所有研究對象采取仰臥位，雙膝完全伸直，采用Close Discovery MR750 3.0T MRI機(jī)(德國Siemens)。掃描范圍為全膝關(guān)節(jié)，掃描層厚3 mm，層間距4 mm，視野(field of view，F(xiàn)OV)160 mm×160 mm，激勵次數(shù)2次。掃描序列分別為矢狀位和橫斷位。矢狀位：采用自旋回波T1加權(quán)成像(spin-echo T1-weighted imaging，SET1WI)序列，重復(fù)時間(repetition time，TR)450 ms，回波時間(echo time，TE)13 ms。橫斷位：采用快速自旋回波質(zhì)子密度加權(quán)像(fast spin-echo proton density weighted image，F(xiàn)SE PDWI)序列，TR 2 300 ms，TE 26 ms。

1.3 各項指標(biāo)的測量 所有圖像均由2名資深影像學(xué)醫(yī)師分別獨立測量完成。測量的內(nèi)容包括：(1)橫斷面選取：定經(jīng)過髁間窩中部的橫斷面(相當(dāng)于后交叉韌帶髁間窩止點水平)，以股骨內(nèi)、外后髁連線為參照線，并將此線顯示于同一序列的其他橫斷面圖像中。(2)股骨滑車面對稱性：為內(nèi)側(cè)滑車面長度/外側(cè)滑車面長度。(3)股骨滑車深度：(股骨外側(cè)滑車最凸點+內(nèi)側(cè)滑車最凸點至D的垂直距離)/2-滑車溝最凹點。(4)股骨外側(cè)滑車傾斜度：股骨外側(cè)滑車面與股骨內(nèi)、外髁連線的夾角。(5)髕骨傾斜角：髕骨長軸與股骨內(nèi)、外后髁連線的夾角。(6)髕骨外移度：定內(nèi)側(cè)滑車最凸點，經(jīng)此點引股骨內(nèi)、外后髁連線(參照線A)的垂線定髕骨內(nèi)側(cè)軟骨邊緣點，經(jīng)此點引B的平行線，即股骨內(nèi)、外后髁連線的垂線C。C與B的水平距離在B內(nèi)側(cè)，為負(fù)值；反之，則為正。(7)TTTG：確定滑車溝軟骨下骨板的最凹點，經(jīng)此點引股骨內(nèi)、外后髁連線(參照線A)的垂線B，確定脛骨結(jié)節(jié)的最凸點，經(jīng)此點引股骨內(nèi)、外后髁連線的垂線C，B′線為B線的投影線，C與B′的水平距離即為TTTG。見圖1～6。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，服從正態(tài)分布的計量資料以(x±s)表示，采用t檢驗或方差分析，非正態(tài)分布的計量資料以中位數(shù)表示，進(jìn)行u檢驗。采用受試者工作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲線計算各項測量指標(biāo)的診斷界值、敏感度、特異度及ROC曲線下面積。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組各項指標(biāo)結(jié)果比較 兩組股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度結(jié)果比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。兩組TTTG比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

表1 髕骨不穩(wěn)組和對照組各項指標(biāo)結(jié)果比較(x±s)

2.2 各項指標(biāo)診斷效能比較 由于TTTG ROC曲線下面積僅為0.521，故未計算其診斷界值、敏感度和特異度。股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度診斷界值分別為54%、15°、5 mm、16°、3 mm，其中股骨滑車面對稱性的敏感度及特異度均90%。見表2。

圖1 測量參考線 圖2 髕骨傾斜角測量 圖3 髕骨外移度測量

圖4 髕骨外移度測量 圖5 TTTG測量 圖6 TTTG測量

3 討 論

髕骨關(guān)節(jié)由髕骨底面、股骨遠(yuǎn)端及滑車溝構(gòu)成，股四頭肌完全包圍髕骨能夠提高股四頭肌在力學(xué)方面的作用。髕骨關(guān)節(jié)穩(wěn)定性所依靠的組織與其屈曲角度有關(guān)，當(dāng)其伸直至屈曲30°時，主要依靠周圍軟組織，而當(dāng)屈曲角度大于30°時，所依靠的主要因素則變?yōu)楣切越Y(jié)構(gòu)[8-9]。本文主要研究當(dāng)膝關(guān)節(jié)處于伸直位時各個指標(biāo)對于診斷髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的價值。

本研究顯示當(dāng)膝關(guān)節(jié)處于伸直位時，髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)組和對照組股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角和髕骨外移度的比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，但兩組的TTTG比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。有文獻(xiàn)報道正常人群中TTTG之間的距離平均值為9 mm，當(dāng)其大于或等于20 mm時才與髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)密切相關(guān)[10-12]。我們考慮可能由于入組患者髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)癥狀較輕，未能達(dá)到其診斷臨界值，因此髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)患者的TTTG與正常人群無明顯差異。本研究對6項指標(biāo)分別做了ROC曲線分析，結(jié)果顯示股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度ROC下面積分別為0.954、0.955、0.943、0.922、0.971，均大于0.9，表明其診斷價值均較高，而TTTG下ROC面積僅為0.521，幾乎無診斷價值，其原因可能是由于人群中TTTG差異較大，除髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)外其他因素對TTTG的影響也較大。而TTTG對髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的診斷敏感度較低，可能是兩組TTTG無明顯差異的最主要原因。

有研究顯示股骨滑車發(fā)育不良是髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的獨立因素，而TTTG間距、滑車對稱性、滑車深度、外側(cè)滑車傾斜度是其量化指標(biāo)[13-14]。Pfirrmann等[15]通過對39例股骨滑車發(fā)育不良患者進(jìn)行觀察，并對其進(jìn)行MR橫斷面定量分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)取滑車溝深度小于3 mm時其敏感度和特異度分別為100%和96%。Pfirrmann等[15]所采用的是股脛關(guān)節(jié)上3 cm作為橫斷面進(jìn)行測量，但是本研究采用了更適合我國人群的軟骨全覆蓋滑車部位作為橫斷面，同時本研究采用小于5 mm為診斷臨界值時，敏感度和特異度分別為91.5%和88.4%，這與Pfirrmann等[15]所得出的結(jié)果相似，有部分偏差可能是因為入組患者年齡分布不同。

髕骨傾斜角被證實與髕骨脫位有關(guān)，當(dāng)髕骨傾斜度越大，髕骨發(fā)育異常的概率越大。有研究表明當(dāng)髕骨傾斜角越大時髕骨嵴所受的壓力也越大，會導(dǎo)致向內(nèi)側(cè)面產(chǎn)生移位[16-18]。本研究也發(fā)現(xiàn)當(dāng)診斷界值大于16時，其敏感度和特異度分別為83.1%和90.1%。雖然本文對MRI診斷髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)進(jìn)行了定量分析，但仍存在較多不足之處，包括：本文所選取患者年齡段較為局限，大部分為青年人；未考慮其他因素對髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的影響；進(jìn)行MRI檢查時只采取了伸直位，未進(jìn)行屈膝位及其他體位的分析等。

綜上所述，在行膝關(guān)節(jié)伸直位MRI檢查時，股骨滑車面對稱性、股骨滑車深度、股骨外側(cè)滑車傾斜度、髕骨傾斜角、髕骨外移度對髕骨關(guān)節(jié)不穩(wěn)的診斷價值較高。

[1] Enderlein D,Nielsen T,Christiansen SE,et al.Clinical outcome after reconstruction of the medial patellofemoral ligament in patients with recurrent patella instability[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2014,22(10):2 458-2 464.

[2] Espregueira-Mendes J,Pereira H,Varanda P,et al.Osteochondral transplantation using autografts from the upper tibio-fibular joint for the treatment of knee cartilage lesions[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2012,20(6):1 136-1 142.

[3] Guilbert S,Chassaing V,Radier C,et al.Axial MRI index of patellar engagement:a new method to assess patellar instability[J].Orthop Traumatol Surg Res,2013,99(8 Suppl):S399-405.

[4] Handel M,Riedt S,Lechler P,et al.Denervation of the patella:influence on mid-term results after total knee arthroplasty[J].Orthopade,2014,43(2):143-147.

[5] Kaczmarek K,Wysokińska A,Zytkowski A.Estimation of vastus medialis′ excitability in cases of lateral patellar instability in children[J].Ortop Traumatol Rehabil,2008,10(6):583-592.

[6] Kohn LM,Meidinger G,Beitzel K,et al.Isolated and combined medial patellofemoral ligament reconstruction in revision surgery for patellofemoral instability:a prospective study[J].Am J Sports Med,2013,41(9):2 128-2 135.

[7] Marti RK,Beimers L.Open-wedge osteotomy of the lateral femoral condyle for extensor mechanism instability[J].Oper Orthop Traumatol,2006,18(3):273-285.

[8] Niimoto T,Deie M,Adachi N,et al.Quantitative stress radiography of the patella and evaluation of patellar laxity before and after lateral release for recurrent dislocation patella[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2014,22(10):2 408-2 413.

[9] Sarzaeem M,Najafi F,Razi M,et al.ACL reconstruction using bone-patella tendon-bone autograft:press-fit technique vs.Interference screw fixation[J].Arch Orthop Trauma Surg,2014,134(7):955-962.

[10]Song SY,Kim IS,Chang HG,et al.Anatomic medial patellofemoral ligament reconstruction using patellar suture anchor fixation for recurrent patellar instability[J].Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc,2014,22(10):2 431-2 437.

[11]Stefanik JJ,Zhu Y,Zumwalt AC,et al.Association between patella alta and the prevalence and worsening of structural features of patellofemoral joint osteoarthritis:the multicenter osteoarthritis study[J].Arthritis Care Res(Hoboken),2010,62(9):1 258-1 265.

[12]Stefanik J,Zumwalt AC,Segal NA,et al.Association between measures of patella height,morphologic features of the trochlea,and patellofemoral joint alignment:the MOST study[J].Clin Orthop Relat Res,2013,471(8):2 641-2 648.

[13]von Roth P,Matziolis G,Pfitzner T,et al.Early results of gender-specific posterior stabilized total knee arthroplasty without patella resurfacing[J].Orthopade,2013,42(10):866-873.

[14]Warner B,Kamath GV,Spang JT,et al.Comparison of fixation methods after anteromedialization osteotomy of the tibial tubercle for patellar instability[J].Arthroscopy,2013,29(10):1 628-1 634.

[15]Pfirrmann CW,Zanetti M,Romero J,et al.Femoral trochlear dysplasia:MR findings[J].Radiology,2000,216(3):858-864.

[16]王國良,孫 艷,唐兆春,等.髕骨傾斜對兔髕骨關(guān)節(jié)軟骨損害的實驗研究[J].中華關(guān)節(jié)外科雜志:電子版,2014,8(6):775-778.

[17]魏 民,劉玉杰,李眾利,等.髕股關(guān)節(jié)發(fā)育不良對髕骨脫位磁共振成像表現(xiàn)的影響[J].中國骨與關(guān)節(jié)外科,2014,7(2):105-107.

[18]張瀚元,徐 斌,徐洪港.TT-TG距離在診斷髕骨不穩(wěn)中的應(yīng)用[J].安徽醫(yī)科大學(xué)學(xué)報,2013,48(10):1 275-1 277.

Value of quantitative measurement of transect MRI indices in diagnosis of patellar instability

WUZhi-Gang1,ZHANGYan-Wei1,LIJing1,HUDong-Yue2

(1DepartmentofRadiology,2DepartmentofCardiology,BeijingJishuitanHospital,Beijing100035,China)

Objective To explore the value of quantitative measurement of transect MRI indices in the diagnosis of patellar instability.Methods MRI imaging data of 32 patients with patellar instability (patellar instability group) and 42 healthy individuals(control group) were retrospectively analyzed.Both groups received MRI examination with supine position and double knee extension.The scan range was total right knee joint.The detection indices of MRI images included symmetry of femoral trochlear surface,femoral trochlear depth,tilt angle of lateral femoral trochlea,patellar tilt angle,lateral shift of patella,tibial tuberosity-trochlear groove distance(TTTG).Results There were significant differences in the symmetry of femoral trochlear surface,femoral trochlear depth,tilt angle of lateral femoral trochlea,patellar tilt angle and lateral shift of patella between two groups(P<0.05).But no significant difference in TTTG was found between two groups(P>0.05).The areas under receiver operating characteristic(ROC) curve of the symmetry of femoral trochlear surface,femoral trochlear depth,tilt angle of lateral femoral trochlea,patellar tilt angle,lateral shift of patella and TTTG were 0.954,0.955,0.943,0.922,0.971 and 0.521,respectively.For the symmetry of femoral trochlear surface,femoral trochlear depth,tilt angle of lateral femoral trochlea,patellar tilt angle and lateral shift of patella,the diagnostic threshold values were 54%,15°,5 mm,16° and 3 mm,respectively,the sensitivities were 91.3%,85.2%,91.5%,83.1% and 79.1%,respectively,and the specificities were 91.4%,97.5%,88.4%,90.1% and 100.0%,respectively.Conclusion In MRI examination with knee extension,the symmetry of femoral trochlear surface,femoral trochlear depth,tilt angle of lateral femoral trochlea,patellar tilt angle,and lateral shift of patella are valuable for the diagnosis of patella instability. 【Key words】 Patellar instability,Magnetic resonance imaging,Quantitative measurement,Diagnostic threshold value,Specificity,Sensitivity

吳志鋼(1969～)，男，本科，技師，研究方向：骨疾病放射診斷。

R 445.2

A

0253-4304(2016)01-0078-04

10.11675/j.issn.0253-4304.2016.01.24

2015-10-27

2015-12-22)