劉淑儀， 潘建科， 劉軍， 劉峴

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·綜述·

前交叉韌帶損傷影像學(xué)研究進(jìn)展

劉淑儀， 潘建科， 劉軍， 劉峴

常規(guī)MRI對于診斷前交叉韌帶(ACL)損傷具有一定的局限性。本文主要介紹定量分析技術(shù)在ACL損傷診斷中的應(yīng)用進(jìn)展，這些技術(shù)包括擴散加權(quán)成像(DWI)、擴散張量成像(DTI)及雙能量CT(DECT)，并探討常規(guī)MRI和三維MRI在診斷ACL損傷中的價值。

前交叉韌帶； 三維重建； 擴散張量成像； 擴散加權(quán)成像； 磁共振成像； 體層攝影術(shù)，X線計算機

前交叉韌帶(anterior cruciate ligament，ACL)損傷是常見的膝關(guān)節(jié)損傷之一，會引起遠(yuǎn)期并發(fā)癥如軟骨退變、骨性關(guān)節(jié)炎等。隨著治療方法的改進(jìn)及精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展需求，臨床迫切需要能準(zhǔn)確判斷ACL損傷程度的檢查技術(shù)。目前ACL損傷主要依靠MRI診斷，然而根據(jù)ACL的MRI信號特點進(jìn)行診斷具有一定局限性。隨著影像技術(shù)的發(fā)展，三維采集成像、擴散加權(quán)成像(diffusion weigted imaging，DWI)、擴散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)及雙能量CT(dua-energy CT，DECT)逐漸在ACL損傷中得以應(yīng)用，本文就近年來ACL損傷的影像研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

常規(guī)MRI及三維MRI在前交叉韌帶損傷診斷中的應(yīng)用

前交叉韌帶起自脛骨髁間棘的前外側(cè)面，呈散開狀止于股骨外側(cè)髁的后內(nèi)側(cè)面，其走形平行于股骨髁間窩皮質(zhì)線(blumensaat線)，分為較細(xì)長的前內(nèi)側(cè)束(anteromedial bundles，AMB)和較粗、較短的后外側(cè)束(posterolateral bundles，PLB)兩部分。常規(guī)MRI在診斷ACL損傷中具有重要作用，但對完全撕裂和部分撕裂的鑒別診斷有一定局限性[1-2]，有學(xué)者認(rèn)為MRI診斷ACL部分撕裂的敏感度、特異度、準(zhǔn)確度均比完全撕裂的ACL低[3]，ACL損傷的MRI表現(xiàn)分為直接征象和間接征象，診斷ACL損傷主要依靠直接征象，但對部分撕裂的診斷仍存在困難。發(fā)生急性完全撕裂容易誤診為部分撕裂，其原因是撕裂后韌帶滑膜完整易誤認(rèn)為連續(xù)性沒有中斷，而較嚴(yán)重的部分撕裂容易誤診為完全撕裂。間接征象可出現(xiàn)在ACL完全撕裂和部分撕裂中，間接征象僅強烈提示ACL損傷，對ACL完全撕裂和部分撕裂的鑒別診斷意義不大。另外，由于韌帶退變出現(xiàn)嗜酸紅黏液樣變性或急性扭傷水腫，導(dǎo)致韌帶內(nèi)出現(xiàn)異常信號增高出現(xiàn)假陽性[3-4]；或者常規(guī)矢狀面掃描易造成ACL顯示不連續(xù)，造成損傷的假象，無法與慢性撕裂斷端有溶解吸收者區(qū)別，易造成假陽性。故常規(guī)MRI對ACL完全撕裂、部分撕裂和慢性撕裂的鑒別具有局限性，常給臨床的診治帶來不便。

隨著MRI技術(shù)的發(fā)展，越來越多新序列用于ACL損傷的檢查。三維MRI掃描可以行任意角度重建直至完全顯示ACL，可消除MRI掃描中部分容積效應(yīng)的影響，利用斜矢狀面與斜冠狀面可更好顯示完整的ACL，甚至可分辨出AMB與PLB的解剖結(jié)構(gòu)，提高ACL損傷的診斷符合率[5-6]。如各向同性三維快速自旋回波脈沖(three-dimensional isotropic resolution fast spin-echo，3D-FSE-Cube)序列是由并行成像及擴展回波鏈長采集，具有較高的空間分辨力，可任意角度重建圖像。閆鳳全等[7]運用3D-Cube T2WI序列進(jìn)行研究，結(jié)果表明該序列可顯示完整ACL，對ACL損傷的診斷特異度、敏感度及準(zhǔn)確度均較常規(guī)MRI序列高，特別對于部分撕裂的診斷價值明顯高于常規(guī)序列。Kijowski等[8]報道3D-Cube序列對前交叉韌帶撕裂、內(nèi)側(cè)半月板撕裂、外側(cè)半月板撕裂的檢出敏感度與特異度與常規(guī)MRI無明顯差異，認(rèn)為三維MRI序列適合外傷、不能耐受長時間掃描的患者。三維真穩(wěn)態(tài)快速成像(three-dimensional fast imaging employing steady-state acquisition，3D-FIESTA)序列是采用極短的TR、TE值和較大的偏轉(zhuǎn)角脈沖激發(fā)，液體和軟組織的對比較好，對韌帶挫傷水腫更加敏感[9]；胥毅等[10]將該序列用于ACL診斷，發(fā)現(xiàn)更有利于ACL損傷的檢出，這是由于采用極短的TR和TE值，血液流動的搏動偽影小，液體成分由于T2值較長，因此在圖像上呈現(xiàn)明顯高信號，液體與軟組織間形成很好的對比。目前已可見三維平衡式快速場回波(three-dimensional balanced fast field echo，3D B-FFE)序列和三維快速自旋回波(three-dimensional turbo spin echo，3D FT TSE)序列應(yīng)用于ACL損傷的報道，鄧軍等[11]使用原始掃描層厚行超薄層重建，多平面觀察可分辨出ACL的AMB和PLB等細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)，其中2例慢性ACL部分撕裂因形態(tài)、信號變化不明顯而被常規(guī)MRI漏診，而以上序列對此顯示清晰。

DWI及DTI在前交叉韌帶損傷診斷中的應(yīng)用

1.原理

DWI是一種測量自旋質(zhì)子的微觀隨機位移運動的成像技術(shù)，主要測量水分子的擴散運動特性。DTI是在DWI的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項MR新技術(shù)，利用組織中水分子擴散運動存在各向異性的原理，探測組織微觀結(jié)構(gòu)變化，并且能夠定量地評價纖維的走形和連接，可更加準(zhǔn)確地評價多種組織纖維的損傷，其測量指標(biāo)包括各向異性(fractional anisotropy，F(xiàn)A)值、表觀擴散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值等。FA值是水分子各向異性成分占整個擴散張量的比例，變化范圍為0～1，反映分子的空間位移程度，且與組織的方向有關(guān)，數(shù)值越大，表示各向異性程度越高；ADC值用來衡量水分子在人體組織環(huán)境中的擴散運動，反映擴散敏感梯度方向上的水分子位移強度，ADC值越高，代表組織內(nèi)水分子擴散運動越強[12-14]。Sinha等[15-16]研究表明組織形態(tài)學(xué)變化，如長度、角度、位置等，能夠影響組織內(nèi)的質(zhì)子擴散因素，從而影響組織的FA值，因此，DTI應(yīng)用于ACL損傷診斷具有一定的理論基礎(chǔ)。

2.DWI及DTI在前交叉韌帶中的臨床應(yīng)用

Delin等[17]于2012年首次成功報道ACL的DWI-ADC圖，認(rèn)為DWI結(jié)合常規(guī)MRI能夠準(zhǔn)確診斷ACL完全撕裂與部分撕裂，但該文沒有定量測量、評價走形和連接。近年來，陸續(xù)有關(guān)于DTI定量測量正常ACL、ACL重建術(shù)后移植韌帶的報道,如陳立勛等[18]對正常ACL的DTI與MRI進(jìn)行比較研究，結(jié)果表明ACL上段FA值能夠反映矢狀面ACL-脛骨角，ACL的上段、下段FA值能夠預(yù)測Blumensaat線-ACL角，ACL下段FA值與ACL脛骨止點位置具有相關(guān)性，而矢狀面ACL-脛骨角、Blumensaat線-ACL角診斷ACL撕裂的敏感度較高[19-20]，矢狀面ACL-脛骨角、Blumensaat線-ACL角及ACL脛骨止點的MRI測量結(jié)果有助于指導(dǎo)ACL個性化重建、ACL的脛骨止點定位及ACL重建術(shù)后追蹤，故通過定量測量ACL各段的FA值，可具體評價ACL撕裂程度及進(jìn)行ACL重建術(shù)后追蹤。Yang等[21]對40例正常志愿者及15例ACL重建術(shù)后患者進(jìn)行DTI及擴散張量纖維束成像(Diffusion tensor tractography，DTT)，將ACL人為地從上至下平均設(shè)置3個感興趣區(qū)，結(jié)果顯示正常ACL及其分股的AMB、PLB均能被清楚追蹤，移植韌帶及其分股的纖維束也均能清楚顯示；移植韌帶的ADC值低于正常ACL，F(xiàn)A值高于正常ACL，表明移植韌帶纖維走形更具有一致性，故運用DTI及DTT技術(shù)可清晰顯示前交叉韌帶及移植韌帶的纖維束，并可提供量化數(shù)據(jù)。另外，DWI序列的ADC maps不僅能夠提高常規(guī)MRI對ACL部分撕裂、完全撕裂診斷的特異度，還有助于定量評價ACL重建術(shù)后的移植物及骨隧道的復(fù)雜愈合過程[17-18]。隨著相關(guān)研究的深入，陸續(xù)有報道關(guān)于DTI在軟骨、肌肉及周圍神經(jīng)中的定量研究[22-24]，而目前對于不同組織最佳b值的選擇尚有爭議。

DECT在前交叉韌帶損傷診斷中的應(yīng)用

1.原理

機體的韌帶、肌腱以及軟骨主要由原子序數(shù)小的成分組成，而它們的X線衰減系數(shù)相近，造成分辨力有限，在傳統(tǒng)CT中難以進(jìn)行鑒別。但由于這些組織成分中膠原分子側(cè)鏈中的密實羥賴氨酸和羥脯氨酸對不同能量的X線有較明顯的衰減差異[25]，因此可以利用不同能量的X線下軟組織相對應(yīng)的CT值差異得出化學(xué)成分的組織特性圖，這就是雙能量CT進(jìn)行韌帶、肌腱及軟骨成像的基本原理，這對研究正常韌帶、肌腱的解剖及評價損傷韌帶、肌腱的連續(xù)性以及軟骨的完整性提供了一定幫助。DECT憑借其各向同性的高空間分辨力，結(jié)合CT三維重建方式，如容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)、多平面重組(multi planar reformation，MPR)、雙能肌腱韌帶模式等，能夠從不同方位和角度立體、清晰顯示ACL形態(tài)、走形及邊緣附著點等情況，為ACL損傷的診斷提供一種新的、有價值的方法。

2.DECT在前交叉韌帶中的臨床應(yīng)用

Sun等[26]利用DECT成像對膝關(guān)節(jié)韌帶進(jìn)行研究，并采用VR重建圖像立體顯示韌帶，表明ACL可清晰顯示，DECT對膝關(guān)節(jié)髕韌帶、后交叉韌帶、腓側(cè)副韌帶和脛側(cè)副韌帶均可立體顯示其附著點、走形及邊緣情況，對較薄的脛側(cè)副韌帶顯示欠佳，同時，DECT結(jié)合MPR圖像，可多方位、多角度進(jìn)行細(xì)節(jié)的觀察。柏瑞等[27]將受損的ACL對照關(guān)節(jié)鏡進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與對側(cè)正常ACL的染色程度不同，受損ACL的染色程度低于對側(cè)正常的前交叉韌帶，甚至不染色，即“雙能染色減少征”，診斷符合率達(dá)95.5%，認(rèn)為該征象可作為診斷ACL急性損傷的特異性征象，推測可能與受損韌帶膠原分子側(cè)鏈中的密實羥基賴氨酸和羥脯氨酸含量減少有關(guān)。翟長彬[28]利用MPR和VR圖像對交叉韌帶的CT值和起始端、中段的厚度進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)損傷韌帶CT值低于正常韌帶，其原因可能為韌帶周圍水腫或滲出所致，關(guān)節(jié)鏡診斷為完全斷裂的韌帶CT值變化最為明顯，此外還發(fā)現(xiàn)損傷韌帶的厚度比正常韌帶明顯增厚，以韌帶起始端損傷厚度變化最為顯著，因此通過測量CT值和韌帶厚度能夠比較直觀地預(yù)測交叉韌帶的損傷程度。Glazebrook等[29]對慢性及亞急性損傷的ACL進(jìn)行斜矢狀面掃描，發(fā)現(xiàn)DECT能更好地分辨正常ACL和損傷的ACL、完全撕裂的ACL和部分撕裂的ACL。有學(xué)者利用DECT對急性ACL損傷進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)其有較高的敏感度和特異度，對于完全撕裂的ACL診斷符合率高達(dá)93%[30]。DECT對ACL重建術(shù)后移植韌帶也能清晰顯示，這是因為移植物是以自體半腱肌或異體韌帶為材料，與膝關(guān)節(jié)其它韌帶密度有差異，易于區(qū)分；同時，DECT對韌帶重建骨道的走形、形態(tài)也能較好顯示[31-32]。

展望

隨著影像技術(shù)的發(fā)展，越來越多的檢查方法用于ACL損傷的診斷。三維MR成像序列由于具有較高的空間分辨力，能分辨出細(xì)微的解剖結(jié)構(gòu)，可作為重要補充序列用于ACL損傷的早期診斷。DWI、DTI及DECT可提供定量數(shù)據(jù)，對ACL的損傷進(jìn)行量化分析，能更直觀地顯示ACL組織結(jié)構(gòu)乃至分子水平的變化，幫助臨床更好地作出治療決策。

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510000廣州，廣州中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院影像科(劉淑儀、劉峴)，骨科(潘建科、劉軍)

劉淑儀(1990-)，女，廣東東莞人，碩士研究生，主要從事影像診斷工作。

劉峴，E-mail：liuxian74@hotmail.com

國家自然科學(xué)基金資助項目(81473698)

R686.5; R445.2; R814.42

A

1000-0313(2016)09-0893-03

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.09.023

2016-03-04

2016-03-14)