膝关节前交叉韧带重建术后进行MRI-3D扫描的可行性

陈小玫　黄庆强

【摘要】 目的：分析膝關节前交叉韧带（ACL）重建术后进行MRI-3D扫描的可行性。方法：回顾性分析2015年1-12月膝关节ACL损伤患者24例的临床资料，均行ACL重建术。均于术后12个月，进行MRI-2D和MRI-3D检查，比较患者手术前后的Lysholm评分、KT-1000测量的胫骨相对前移距离，比较患者MRI-2D和MRI-3D重建图像上Blumensaat角。结果：术后12个月膝关节Lysholm评分高于术前，且KT-1000测量结果小于术前，比较差异均有统计学意义（P<0.05）;MRI-3D和MRI-2D测量的患侧Blumensaat角比较差异有统计学意义（P<0.05），健侧Blumensaat角比较差异无统计学意义（P>0.05），且MRI-3D患侧与健侧Blumensaat角比较差异无统计学意义（P>0.05），而MRI-2D患侧与健侧Blumensaat角比较差异有统计学意义（P<0.05）。结论：MRI-3D较MRI-2D更有利于准确测量Blumensaat角，且ACL重建术后膝关节MRI-3D扫描可常规做术后复查的参考，有助于指导术中定位及术后评估。

【关键词】 前交叉韧带; 磁共振成像; 三维重建

【Abstract】 Objective：To analyze the feasibility of MRI-3D scan after anterior cruciate ligament（ACL）reconstruction of knee joint.Method：The clinical data of 24 patients with ACL injury of knee joint from January to December 2015 were retrospectively analyzed，all patients underwent ACL reconstruction.And all patients underwent MRI-2D and MRI-3D examinations 12 months after operation，the Lysholm score and the relative forward distance of tibia measured by KT-1000 before and after operation were compared，the Blumensaat angles on the reconstructed images of patients between MRI-2D and MRI-3D were compared.Result：The Lysholm score of knee joint after operation 12 months was higher than that of before operation，and the KT-1000 measurement results were lower than that of before operation，the differences were statistically significant（P<0.05）.The Blumensaat angles measured by MRI-3D and MRI-2D was compared，the difference was statistically significant（P<0.05），and the Blumensaat angle of the contralateral side was compared，the difference was not statistically significant（P>0.05）.The Blumensaat angle between the affected side and the healthy side in MRI-3D was compared，the difference was not statistically significant（P>0.05），the Blumensaat angle between the affected side and the healthy side in MRI-2D was compared，the difference was statistically significant（P<0.05）.Conclusion：Compared with MRI-2D，MRI-3D is more advantageous for accurate measurement of Blumensaat angle，and MRI-3D scan of knee joint after ACL reconstruction can be used as a routine reference for post-operative review，which is helpful for guiding intraoperative localization and post-operative evaluation.

【Key words】 Anterior cruciate ligament; Magnetic resonance imaging; Three-dimensional reconstruction

First-authors address：Guigang Peoples Hospital，Guigang 537100，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2019.03.003

前交叉韧带（anterior cruciate ligament，ACL）又称前十字韧带，位于膝关节内，起自股骨外侧髁的内侧面，斜向前下方，止于胫骨髁间隆起的前部和内、外侧半月板的前角，韧带呈矢状位附着于股骨和胫骨，分前内侧束与后外侧束，主要作用是限制胫骨向前过度移位，来维持膝关节稳定性[1]。由于ACL的特殊解剖位置，是膝关节中最脆弱的韧带之一。由于ACL血液供应不良，中央韧带和肌腱粘连区域缺乏供血区，受伤后很难医治，容易引起膝关节的功能的不稳定，不能满足日常生活的需要，ACL断裂后如果没有及时治疗、反复扭伤，易造成膝关节继发性病变，如半月板、软骨损伤、膝关节退化等。随着我国对全民运动的重视，人们越来越积极地参与各类体育运动，运动损伤的患者随之增多。膝关节是人体重要的大关节之一，运关节镜技术的成熟，传统的手术方式已被摒弃，关节镜下行ACL重建已成治疗的全新的标准。关节镜下行ACL重建手术是将具有照明装置的透镜金属管通过很小的切口插入关节腔内，并在监视器上将关节腔的内部结构放大，观察关节腔内的病变情况及部位，同时通过全面的电视监听进行检查和清理病损部位。关节镜手术是一种具有诊断和治疗功能的微创手术[2]。在当前的治疗情况来说，ACL重建术是治疗ACL损伤的唯一选择。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）可多参数、多方位成像，其软组织分辨率和空间分辨率极高，是诊断ACL损伤的重要检查手段之一[3]。但由于ACL走行比较陡直，且韧带自身的纤维束较薄弱，正常的MRI扫描序列有时不能完整的显示ACL的外观，部分病例ACL显示不佳。ACL重建术后韧带的形态、位置、张力、固定、骨隧道位置等都是影響临床疗效的因素，与常规MRI相比，MRI-3D可进行多平面重建任意结构，测量ACL在三维空间中形成的多角度，分辨率较高[4]。本文回顾性分析24例膝关节ACL损伤患者的MR资料，探讨MRI-3D是否能作为评估术后复查的常规检查，为后续临床医师选择最佳的检查方式提供参考。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2015年1-12月膝关节ACL损伤患者24例的临床资料。（1）纳入标准：①无膝关节外伤史，无膝关节手术病史;②膝关节功能正常;③查体Lachman试验、前抽屉试验、轴移试验阴性;④患者家属及患者签订知情同意书，无其他外科疾病、内科疾病。（2）排除标准：①膝关节受伤及膝关节术后患者;②意识不清不能进行正常的语言交流能力;③存在有药物依赖及精神病史;④存在心肝肾等合并症。其中男16例，女8例;年龄18～55岁，平均（44.8±2.1）岁;均为单侧膝关节ACL及对侧膝关节正常，术中关节镜下证实单纯ACL断裂并采用单切口（经关节镜通路由关节内向外钻股骨隧道称单切口）、股骨和胫骨单骨隧道（单束）进行重建;均在术后3周内和12个月进行ACL重建术及ACL术后MRI-2D和MRI-3D重建图像。本研究通过伦理学委员会批准，并提供相关证明。

1.2 方法

1.2.1 关节镜手术方案 骨隧道定位：胫骨关节外口距离鹅足上缘近侧1 cm和胫骨结节内侧1.5 cm。关节内口参考点包括ACL残端、外侧半月板前角游离边缘、胫骨内侧髁间嵴和后交叉韧带（pssterior cruciate ligament，PCL）[5]。前后平面：在外侧半月板前角后缘延长线上，外侧半月板前角内侧髁间之间的中点，骨隧道直径10 mm，ACL“足印”残端中心的后部。内外平面：内侧髁间嵴基底部、ACL止点中心或稍内侧、髁间窝开口的中心。定位器角度50°～60°，股骨隧道定位在ACL“足印”内，采用时钟定位法，以髁间窝后上顶点代表12点位置，左膝骨隧道方向定位于1点和右膝10点的位置，侧位观位于股骨后1/4的位置[6]。移植物为自体（4束半腱股薄肌腱、中1/3髌腱骨）或异体（髌腱骨）移植物。固定方式为Endobutton、Endopearl、可吸收界面挤压螺钉、胫骨栓桩或混合固定。

1.2.2 术前准备 （1）了解患者的心理反应，加强护理，使其了解手术过程及意义，为患者树立信心，以便配合手术。（2）详细了解患者病史，注意有无药物过敏史。（3）应在手术前停止使用抗凝药。（4）手术前注意关节的皮肤清洁，避免手术关节区域的任何擦伤、灼伤、切伤、划痕、感染以及其他损伤。（5）术前1 d进行关节的收缩运动。（6）术前0.5～2 h内预防性使用抗生素[7]。

1.2.3 术后注意事项及康复训练 （1）伤口处理：及时更换手术辅料，适当加压包扎，密切观察病情，膝关节镜手术的伤口大多是1 cm的小切口伤口，手术后进行缝针或是美容胶布粘合。伤口要保持清洁干燥，3 d左右进行消毒处理，2周左右进行拆线。因为切口位于活动的关节处，一般在医务人员拆除缝线或取下美容胶布24～48 h后就可以进行正常的清洁。伤口刚拆线，不要以盆浴方式长时间浸泡，也不要用澡巾擦洗伤口或揭去伤口上的结痂，要等待其自然掉落。（2）注意休息：关节镜术后的一段时间会处于炎症水肿期，因为重建的韧带尚为脆弱，所以过度的活动会延长伤口的水肿和愈合时间，应慢慢加强活动的练习，提高关节控制能力和稳定性。术后2～3周内建议不要过多的行走、慢跑，也不建议长时间站立或静坐。日常活动可以满足，休息时采取平卧位，将患部用毛巾或枕头垫高一些，可以更好地促进膝关节的消肿。（3）注意观察患肢远端运动、感觉、血运情况：关节镜手术后为了预防关节腔积血、积液和短时间内关节肿胀，一般会在伤口处放置无菌棉垫加压包扎，回病房后对背动脉波动和末梢血液循环、皮温、感觉运动情况进行过严密的观察，随时更换被血液浸透变硬的辅料，防止出现固定物过紧的情况。如果伤口处包扎过紧会导致肢端颜色发紫、皮温低、麻木、肿胀疼痛，一定要及时通知医生进行松解。（4）术后康复训练：手术麻醉后，患者进行踝部运动，踝关节最大限度趾屈背伸，如果在早期不进行活动，4 d左右就会出现关节活动受限，损伤关节固定，2周即有可能致结缔组织纤维融合，进而出现关节丧失功能等病况。所以早期功能锻炼可以使改善和增加血液循环，增加肌肉力量，恢复关节和肢体功能。术后3～5 d建议患者扶拐下床活动，但不鼓励多走路，目的是为了减轻患部疼痛和肿胀，防止下肢深静脉血栓，恢复正常关节活动，有计划地指导患者采取主动锻炼为主，被动锻炼为辅的原则，逐渐增加锻炼时间[8]。

1.2.4 术后预防 导致感染的因素主要分为术前和术后因素。术前因素主要表现为免疫力低下及抵抗力低下（高龄、贫血、糖尿病等因素）或者周身及局部有感染性病变。目前，有资料证实手术器械及术中移植物的污染已成为韧带重建术后关节感染的主要原因。术后因素包括引流管的放置和切口换药情况等方面，严格的无菌操作、先进的技术可有效降低术后感染的风险。有关研究证实，术后引流可有效排出关节腔内的积血，减少感染的发生率。术后感染确诊后，最有效的治疗方法是在早期给予敏感的抗生素、及时行关节镜下滑膜清理及持续灌注冲洗等。

1.2.5 ACL术后扫描仪器及参数 应用3.0T西门子Verio MRI和膝关节专用线圈。患者膝关节取舒适体位伸直、周围固定扫描两侧膝关节。获取患侧膝，斜矢状位T1WI、T2WI，正矢状位T2WI-DIXON，冠状位PDWI-FS及横断位PDWI-FS的2D扫描图，及两侧膝关节正矢状位T2WI-DE3D-WE-ISO扫描，得3D图像后处理得斜矢状面、斜冠状位、斜横断位，全程扫描时间约20 min。2D图像层厚4 mm，3D图像层厚0.6 mm。

1.2.6 图像分析内容与测量方法 （1）内容：观察患者膝关节在常规MRI图像和MRI-3D重建图像上的ACL走行、止点分布特点和分束情况。（2）测量方法：Blumensaat角（即Blumensaat线-ACL角）是指最佳显示ACL的矢状面图像上，过髁间窝顶的线（即Blumensaat线）与过ACL最前缘的线形成的夹角分别应用MRI检查MRI-2D和MRI-3D重建图像[1]，见图1、2。采用三維重建术将获得的薄层图像传输到3D工作站，进行多平面重建（MPR）、曲面重建（CPR）、三维容积成像（VR）及表面重建（SSD）[9]。多角度的MPR图像可显示股骨骨道及胫骨骨道、固定物、移植物的走形及形态等，特别是用于判断术后韧带有否与髁肩窝撞击;CRP图像同时显示胫骨骨道、移植物和股骨骨道的情况，是观察移植物全程的最佳重建方法;VR及SSD重建图像非常直观地描述了固定物的方位、形态位置、骨道外口及骨道内口，是本文重点推介的重建方法。本文收集24例患者的SSD重建图像，用于评价胫骨和股骨骨道的外口、内口、大小及位置等关系。

1.3 观察指标 比较患者手术前后的Lysholm评分及膝关节屈膝30°、13.6 kg应力条件下KT-1000测量胫骨相对前移距离结果;比较患者患膝在MRI-2D和MRI-3D重建图像上Blumensaat角的差异;比较同一患者两侧膝关节术后的Blumensaat角的差异。其中Lysholm膝关节评分系统由8项问题组成，分值为0～100分，95分以上为优秀。

1.4 统计学处理 使用SPSS 17.0软件对所得数据进行统计分析，计量资料用（x±s）表示，比较采用t检验;计数资料以率（%）表示，比较采用字2检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 手术前后Lysholm评分及KT-1000测量结果比较 术后12个月膝关节Lysholm评分高于术前，且KT-1000测量结果小于术前，比较差异均有统计学意义（P<0.05），见表1。

2.2 MRI-2D和MRI-3D重建图像上Blumensaat角的比较 正常膝关节ACL在MRI上的表现：ACL起自股骨外髁内侧面后部，向前、向内、向远端穿关节腔附着于胫骨平台髁间棘前部，整个韧带的纤维束从股骨向胫骨近似扇形散开。MRI-3D的MRP重建图能在同一层面上较好显示ACL全貌。MRI-3D和MRI-2D测量的患侧Blumensaat角比较差异有统计学意义（P<0.05），健侧Blumensaat角比较差异无统计学意义（P>0.05），且MRI-3D患侧与健侧Blumensaat角比较差异无统计学意义（P>0.05），而MRI-2D患侧与健侧Blumensaat角比较差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

3 讨论

3.1 ACL重建术后评估 临床医师评估ACL重建术的手术疗效，主要从两方面分析：一是患者自身的感觉，二是进行膝关节稳定性测试。患者的自身感觉大部分是以疼痛、关节功能以及关节活动范围等内容进行评估，国内目前使用较多的是Lysholm评分，是评价膝关节韧带损伤的条件特异性评分，将膝关节稳定性设为主要评分项目，其可靠性、有效性和敏感性已被国际文献所求证，具有极高的权威性，值得进行临床上广泛的推广和应用。

3.2 MRI-3D的发展前景 MRI-3D是继CT之后在医学影像技术领域的又一革命性飞跃，磁共振成像系统MRI以其多方位、多层面、多角度、多参数生物组织成像和无辐射损伤等优势受到广泛的临床应用。MRI-3D已是发展前景优势最大的医学成像方法[10]。MRI检查骨关节病变早期诊断方面具有独特的优势，膝关节MRI效果接近有创关节镜检查，已远远淘汰传统的膝关节造影，对髋部早期缺血性坏死的诊断MRI非常敏感，对骨转移肿瘤，MRI比核素检查更敏感且无假阳性。就如今的发展前景来看，MRI已满足了临床众多医院的骨伤科临床研究及科研工作的需要，大力发展了医学学科技术。

3.3 MRI的优势及局限性 （1）优势：①MRI无对人体的电离辐射损伤，不用使用造影剂，就可以观察心脏和血管结构;②MRI可以取得任意方向的图像方位的图像，并且提供丰富的诊断信息，图像层次丰富;③MRS可以洞察组织器官的能量代谢的情况;④多序列成像、多种图像类型，为病变性质的确定提供更丰富的影像信息，可得出详细的解剖学图谱。（2）局限性：①MRI是影像诊断，成像速度慢，费用也比较昂贵，多数的病变性质单凭MRI仍难以诊断，相比之下内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断;②对肺部的检查不如X线或CT检查，对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查没有CT准确;③对胃肠道的病变性质的检查不如内窥镜检查;④显示骨组织及钙化的能力不如CT;⑤禁忌证多，顾虑比较多，很多患者不能进行检查;⑥大部分MRI设备检查空间采用封闭式，部分患者因恐惧不能配合完成检查;⑦检查所需时间较长，定量诊断比较困难。