急性膝关节骨及软骨损伤的MRI评价

【摘要】  目的 通过分析急性膝关节骨及软骨损伤的CR和MRI的影像资料，探讨磁共振成像评价关节骨及软骨损伤的优势； 比较3种不同序列对骨软骨损伤的功效。方法 笔者搜集胜利油田中心医院2004年1月—2006年6月有急性膝关节外伤史的110例患者。均行膝关节计算机摄影（CR）和磁共振（MR）检查，所有检查均在膝关节外伤后2周内进行。回顾性分析急性膝关节骨及软骨损伤的影像学表现，对两者进行对照分析并进行统计学分析。分析其中36例经关节镜或手术证实为关节软骨损伤患者的膝关节MRI所见，着重观察关节软骨和软骨下骨的改变，并与关节镜和手术结果对照分析。结果 MRI能发现X线无法观察到的关节软骨损伤、骨挫伤、隐匿性骨折等改变，而X线仅能发现明显的骨折病变。关节软骨损伤MRI表现为关节软骨信号增高，表面不规则，突然变薄、缺损或断裂，软骨下骨挫伤出现率为100%。 骨挫伤病变主要分布于膝关节骨骼的边缘，在压脂序列上呈弥漫性大片状高信号。隐匿性骨折骨折线走行方向不定，呈线样低信号，与骨皮质相连，但皮质并无断裂，平均宽度为1.8mm，邻近区域的骨挫伤是其重要的间接征象。结论 MRI是早期诊断关节软骨损伤、骨挫伤、隐匿性骨折的敏感方法。MRI对急性关节骨及软骨损伤显示准确，避免了关节镜检查的盲目性，是评价关节骨软骨病变的最佳方法。选择合理的序列有助于提高骨软骨损伤的诊断准确率。

【关键词】  骨挫伤；隐匿性骨折；关节软骨损伤

The evaluation of acute bone and articular cartilage injury of knee on MRI

    KONG Mei, XU Lei, LV Hai-lian, et al.The Central Hospital of Shengli Oil Field,Dongying 257034，China

    【Abstract】  Objective  By study MRI and CR manifestations of acute bone and articular cartilage injury of knee, we probe into the advantage of MRI manifestations in evaluating the extension and degree of the injury. We evaluate three different sequences and compare their efficacy for the diagnosis of osteochondral injury. Therefore we can enhance the accuracy in diagnosing cartilage injury to guide clinic treatment and judge prognoses.Methods  MRI of 110 patients with acute bone and articular cartilage injury of knee was collected by the writer in The Central Hospital of Shengli Oilfield from January 2004 to June 2006. All cases had undergone radiography at the same time as MR imaging within two weeks after trauma. And every manifestation at MR images and on X-ray was retrospectively analyzed and statistically compared. MRI of 36 cases with acute cartilage injury of knee confirmed by arthroscopy and arthrostomy were retrospectively analyzed, with emphasis on articular cartilage and subchondral lesion. And every manifestation on MRI and that of arthroscopy and operation was compared. Results  Bone bruise and occult fracture and articular cartilage injury were found only on MR images, but no abnormalities were seen at conventional radiography. Apparent fracture could be found on X-ray plane. Articular cartilage injury appeared as the signal intensity of articular cartilage strenghten, the surface of articular cartilage irregular, and the thickness of articular cartilage decreased or defect or rupture. Subcartilage contusion was seen in 100%. Bone bruise course of mainly distributed in the margin area of joint and in superior portion of vertebral body and showed extensive area of high signal intensity on fat-saturated sequence. The course of occult fracture was serpentine, showed liner low-signal-intensity band in connection with cortex bone, but cortex bone was actually not part, and the average width of cranny was 1.8mm. Bone contusion in nearby area was important indirect signs on MR imaging. Besides, osteochondral injury often went with high signal intensity of ligament, menisci and tendon that were evident on MR images. Conclusion  MR imaging is the sensitive method in determining the occult fracture and bone contusion and articular cartilage injury. The assessment of MRI in acute bone and articular cartilage injury is very right and clear compared with X-ray. MRI can succeed in assessing the extension and degree of acute knee joint, including bone and articular cartilage and affiliated struction. It supplies definite image materials, avoiding the blindness of joint-scope examination. Therefore it is recognized as the best examination method in evaluating bone and articular cartilage injury of knee joint. Choosing reasonable sequences helps to enhance the diagnostic accuracy of osteochondral injury.

    【Key words】  bone contusion; occult fracture; articular cartilage injury

    急性膝关节骨软骨损伤是引起膝关节疼痛及功能障碍的一类疾病，通常由运动损伤或外伤所致，在常规X线摄影或CT检查中很容易被漏诊或误诊，从而延误或误导治疗，以至影响预后。关节镜检查可明确诊断，但术前缺少明确影像指导，操作有一定的盲目性。因此临床对早期、准确、非侵入性评价急性关节骨软骨损伤要求迫切。

    1  资料与方法

    1.1  一般资料  笔者搜集2004年1月—2006年6月有急性膝关节外伤史的110例患者的膝关节计算机摄影（CR）和磁共振（MR）检查资料，所有患者均在膝关节外伤后2周内进行检查。纳入标准：其中既往有膝关节损伤病史、关节镜或手术发现关节软骨慢性损伤的患者不在研究之列，其余结合关节镜或手术结果明确诊断为单纯急性软骨损伤的36例患者再成为一组研究对象，MRI检查和关节镜或手术时间间隔不超过2周。临床症状为外伤后疼痛或（和）肿胀，和（或）活动时加重。110例患者中男68例，女42例；年龄8～68岁，平均29岁；左膝36例，右膝74例。

    1.2  检查设备及技术   CR设备为Kodak公司Direct View CR900型号，病人均行膝关节正侧位检查。MR扫描设备为GE公司Signa 1.5T超导MR机，病人取仰卧位，使用膝关节专用线圈，髌骨下缘对准线圈横轴中线，行常规矢状面SE T1WI、FSE T2WI及FRFSE-XL PDWI-fs成像，必要时加扫PDWI-fs髌骨横断位，部分病例行FS 3D FSPGR扫描。矩阵256×256，层厚3.0～4.0mm，视野16cm×16cm，采用矩形扫描野。

    1.3  图像分析  所有CR、MR征象和骨、软骨损伤部位均由2名以上有经验的骨关节影像诊断医师采用双盲法共同阅片，MRI观察内容包括：关节软骨受损部位、程度及范围，软骨下骨髓腔内改变。对各征象及损伤部位进行观察确认和记录，并进行统计学处理。

    1.4  统计学处理  用SPSS11.5统计学软件进行处理，P<0.05为差异有显著性。

    2  结果

    2.1  CR检查结果  110例膝关节均先行CR检查，显示股骨内侧髁及外侧髁骨折20例，关节内可见高密度小骨折片，3例位于髌股关节间，2例位于髌股关节旁，长度约1～2cm，形态不规则；胫骨平台骨折7例，其中粉碎性骨折 4 例；横行或纵形髌骨骨折 3 例；周围软组织肿胀 19 例。关节无明显异常改变者18例。

    2.2  MR检查结果

    2.2.1  单纯软骨损伤改变  正常状态下，关节软骨呈光滑圆弧状或带状略长T1略长T2信号，T1WI上呈灰黑信号，T2WI/PDWI-fs上呈灰白信号，厚薄均匀。软骨损伤直接征象包括软骨信号及形态改变。36例关节镜或手术确诊软骨损伤的患者中，4例发生软骨信号改变（图1）,均位于股骨髁前方，在PDWI-fs上呈现点条状高信号；MRI上32例发生软骨形态改变，分别分布于股骨髁面、胫骨平台面、髌骨面。据软骨形态改变分为以下几种：（1）软骨局限性变薄4例，软骨底层钙化带轮廓正常，无变形、移位(图2)；（2）软骨压迹4例，软骨下低信号的钙化带轮廓不规则，可见内凹或下陷（图3）；（3）软骨局部不光滑、凹凸不平4例，关节积液能较好的衬托软骨表面的不规整(图4)；（4）软骨缺损5例（图5）；（5）软骨连续性中断14例，呈裂隙状，在PDWI-fs上可见高信号的关节积液充填裂隙(图6)；（6）软骨缺损伴关节内小的撕脱骨块1例（图7）。

    2.2.2  伴发临（邻）近骨质结构损伤改变  （1）隐匿性骨折：在该组病例中有9例。是指X线无法显示而实际上存在的骨折，有骨皮质和松质的连续性断裂，是真正的骨折，只是由于骨折无明显分离，加上X线摄影时各层组织相互重叠、掩盖导致骨折线无法显示的假阴性现象，在MRI可见明确的骨折线。在MRI上表现为走行不定的线样异常低信号影，周围伴片状骨髓水肿影（图8）。（2）骨挫伤：是一种微观的组织学表现，并没有骨结构的全层断裂，不管X线还是MRI都看不到骨折线，但骨折一定伴有骨挫伤的存在。四肢骨骼骨挫伤好发于边缘部，故有文献称之为骨擦伤，挫伤发生部位与创伤的机制密切相关，即与损伤力方向、关节扭曲、旋转和外翻有关。可以是直接暴力的作用，导致受伤部位骨挫伤或承重轴线上的骨挫伤，旋转暴力作用，可导致着力点对侧的损伤，尤其多见于膝关节损伤。它表现为斑片状或地图状长T1长T2异常信号，边缘不清。在该组病例中共有38例（图9）。

    2.3  关节镜及关节切开术的关节软骨检查结果  关节镜及手术检查结果：36个膝关节确诊为软骨病变患者的膝关节软骨改变分为以下几种：（1）外观正常，但触之变软 2 例；（2）软骨变薄、压迹5 例；（3）软骨表面不规则8例；（4）软骨表面裂隙14例；（5）软骨缺损6例；（6）软骨游离体1例。

    2.4  MRI与关节镜、手术结果对照（36个确诊软骨异常的膝关节）  以关节镜和手术结果为标准，与MR检查结果对照见表1。表1  关节镜和手术结果与MR检查结果对照

    2.5  3种序列与关节镜、手术结果对照  以关节镜和手术结果为标准，上述3种序列在诊断急性软骨损伤显示准确率见表2。表2  3种序列在诊断急性软骨损伤显示准确率结果表明：与另2种序列相比，FRFSE-XL PDWI-fs在显示软骨损伤准确率上差异具有显著性(P<0.05)，因此有条件时应尽量选择FRFSE-XL PDWI-fs作为膝关节检查的常规序列。

    3  讨论

    近年来与运动损伤及暴力创伤相关的急性膝关节损伤患者逐年增多，其中不乏关节软骨损伤及骨软骨损伤者。关节镜手术结果一直是评价关节软骨的金标准，但其具有创伤性并可引起严重并发症，而且存在盲区，术前缺乏明确的影像学指导，其检查难免有一定的盲目性［1］。而传统的X线摄影又对骨软骨损伤无能为力，随着MR技术的应用及发展，其高组织分辨率、多平面成像等特点，使其不仅能显示关节软骨信号及形态改变，而且可显示软骨下骨质的各种改变及相关韧带、半月板、关节囊、关节周围软组织等情况，是显示关节结构和关节损伤情况最好的影像学检查方法。

    3.1  急性膝关节软骨损伤的MR表现  MRI能显示关节软骨是因为关节软骨的MR信号特征反映了其结构和生物化学特性，使关节软骨呈现特有的磁共振表现，其正常表现为光滑圆弧状略长T1略长T2线样信号，厚薄均匀。

    急性关节软骨损伤在MRI表现上不仅导致软骨信号的改变，更常见的是其形态学的各种变化。其形态学异常改变可归纳为以下几种类型：(1)软骨局限性变薄，软骨下方低信号带轮廓正常，无变形、移位；（2）软骨凹陷或压迹，软骨下低信号的钙化带轮廓不规则，可见内凹或下陷；（3）软骨表面局部不光滑、凹凸不平；（4）软骨连续性中断，呈裂隙状或见斜行骨折线与软骨下应力性骨折线相连；（5）软骨缺损，伴或不伴关节内游离体。

    标准的SE序列、快速自旋回波序列的T1WI、T2WI和PDWI-fs是临床最常用的序列，但前两种序列软骨与周围组织的信号对比弱，敏感性及特异性均较低。李松柏等［2］用猪膝关节软骨进行试验后认为，在众多MR扫描序列中，显示诊断软骨缺损方面，FS FSE PD/T2WI序列在自旋回波序列中最好，而附加脂肪抑制的三位快速扰相梯度回波序列（FS 3D FSPGR）是目前公认的显示关节软骨缺损的最佳扫描序列，FS 3D FSPGR序列优于其他所有扫描序列。同李松柏等看法一致，笔者认为，在有条件的前提下，应尽量选择抑脂的T2加权成像(T2WI)和质子密度加权成像（PDWI）作为膝关节检查的常规扫描序列。尽管因FS FSE PD/T2WI是二维扫描层厚较厚、空间分辨率不足导致准确性一般，漏诊率较高，但仍可用于软骨病变的常规检查。

    关节镜可直接观察关节结构，是目前关节软骨损伤诊断的金标准，但也存在许多弊端。MRI和关节镜检查结果相结合分析，对于急性关节软骨损伤的分类、分期及损伤范围、程度的评价才能更加准确，为临床治疗提供全面的信息。故目前关节及关节软骨的影像学检查以X线平片结合MRI为最佳选择。

    3.2  急性膝关节骨软骨损伤的MR表现  明显的骨折（24/110）在X线摄影中即可发现，其敏感性为21.8%，好发于在胫骨内外侧髁、胫骨平台、股骨内外侧髁等部位，在CR检查上清晰可见骨折线的部位、方向、深度，MR检查能更好地评价骨折大小、范围及周围骨质挫伤、韧带损伤情况。    

    骨挫伤是MRI应用之后骨损伤的全新概念。它可以较广泛，也可以局限于某一损伤部位，表现为斑片状或地图样高信号区，边界不清 ［3,4］ ，在压脂序列上显示更佳，病理学原因主要是由于病变区骨髓水肿、出血和微小骨小梁断裂所致。骨挫伤的微小骨小梁断裂是一种微观的组织学表现，并没有骨结构的全层断裂，不管X线和MRI都看不到骨折线［4,5］。对于X线或CT无明显骨折或显示假阴性的病人，骨挫伤的存在会产生持续的疼痛，进行MRI检查可明确诊断，对病人的早期发现和治疗起关键性作用。骨挫伤很少单独发生，多伴随有其他重要结构的损伤，吕发金等［6］分析了骨挫伤与膝关节附属结构损伤的关系，认为膝关节的骨挫伤是前交叉韧带撕裂、半月板撕裂及关节软骨损伤的重要间接征象。

    在GE 1.5T Signa机型的本组病例中，笔者应用PDWI-fs序列进行扫描，它属于化学饱和法脂肪抑制序列。110个膝关节检查中共发现113处骨挫伤病灶，PDWI-fs序列全部清晰显示，而FSE序列T1WI显示99处病灶，占88%；FRFSE序列T2WI显示89处病灶，占79%。说明脂肪抑制序列对膝关节骨挫伤的显示优于SE序列T2WI，而且笔者认为在高场强MR机器中对骨挫伤的显示率PDWI-fs序列是金标准。

    隐匿性骨折是骨折的一种特殊形式，是指X线或CT无法显示而实际上存在的骨折，有骨皮质和松质的连续性断裂，是真正的骨折，只是由于骨折无明显分离，加上X线摄影时各层组织相互重叠掩盖导致骨折线无法显示的假阴性现象，在MRI上可见明确的骨折线。MRI表现为大片的骨挫伤病灶中见线样、地图样、树杈样或闪电样低信号影，与皮质相连，但皮质未见明显断裂。其发生率占所有骨折的7%～10%。隐匿性骨折线在T1WI、T2WI及脂肪抑制序列上均为低信号线样影，此征象可能与骨折线局部缺乏H质子有关［7］。隐匿性骨折形态为线性、地图样、树杈样或闪电样等，发病位置多与临床症状、体征相符。MRI可清晰显示骨折线的形态及走行方向，骨折线的平均宽度为1.8mm，不超过4mm；随着骨折线增宽，当>4mm时，就可能为X线或CT检测出［8］。隐匿性骨折和骨挫伤是紧密联系的，在骨折线周围多存在大片骨挫伤病灶，提示隐匿性骨折和骨挫伤有相同的病理机制，只是骨损伤程度不同的表现，而在影像学表现上骨折一定伴有骨挫伤的存在。隐匿性骨折无骨折特有的畸形、异常活动、骨擦音或骨擦感常给诊断带来困难，若外伤后有局部疼痛、触痛、活动受限或持续存在和关节不稳等，应高度怀疑隐匿性骨折的存在［9］。因此，外伤后临床上高度怀疑，而常规X线片难以诊断者，有必要行MRI检查。发现隐匿性骨折应立即制动外固定，禁负重［10］。

    4  结论

    急性关节损伤累及关节软骨及软骨下骨，若得不到及时治疗，最终可能发展为退行性骨关节病。关节镜检查可作为软骨退变的金标准，但它创伤性小，视野小，对操作者的技术和经验要求高，不能观察软骨下骨及关节周围结构，并可引起严重的并发症。随着MRI技术的应用和场强的提高、序列的改进和优化，其高组织分辨率、多平面成像等特点使其不仅能显示关节软骨信号及形态的改变，而且可以显示软骨下骨的各种改变，而又能为进一步的关节镜检查和治疗提供明确的影像指导，避免了关节镜检查的盲目性，因此被认为是评价关节骨软骨病变的最佳方法。

【参考文献】
  1 赵涛，翁磊，尤玉华，等. 膝关节外伤性骨软骨骨折的X线和MRI表现.中华放射学杂志，2003，37：985-988.

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3 Phoebe A Kaplan, Randall H Gehl, Robert G Dussault, et al. Bone contusion of the posterior lip of the medial tibial plateau (contrecoup injury) and associated internal derangements of the knee at MR imaging . Radiology, 1999, 211:747-753.

4 William F Arndtlll, Allan L Truax, Frederick M Barnett, et al. MR diagnosis of the bone contusion of the knee. AJR, 1996, 166:119-124.

5 龚沈初，黄胜，崔磊，等. 膝关节骨挫伤的MRI表现和临床意义. 实用放射学杂志，2007，21(12)：1300-1302.

6 吕发金，罗天友，黄永火，等. 骨挫伤与膝关节附属结构损伤关系的MRI评价. 实用放射学杂志，2005，21：61-64.

7 林雁冰，丁小龙，柴维敏，等. MRI对膝关节隐匿性骨折的诊断价值. 上海交通大学学报，2007，27（11）：1373-1375.

8 吕发金，罗天友，黄永火，等. 隐性骨与软骨损伤的MRI表现. 实用放射学杂志，2007，23：1207-1241.

9 沈忆新，郑祖根，汪益，等. 四肢隐匿性骨折的MRI检查. 江苏医药杂志，2003，29（2）：121-122.

10 孟凡山，崔学锋，朱峰. 评价1.5T超导MRI诊断膝关节隐匿性骨折. 中国矫形外科杂志，2005，13（14）：1112-1113.

(编辑：余 强)

作者单位：257034 山东东营,胜利油田中心医院磁共振室