相比之下,MRI有高軟組織分辨力和多層面成像的能力,可以較清晰地顯示關節(jié)軟組織的變化情況,有研究報道MRI對前交叉韌帶損傷診斷的敏感性高達93%-96%,特異性高達89%-98%,后交叉韌帶及內外側副韌帶損傷的敏感性和特異性也與之相似,因此成為診斷關節(jié)韌帶損傷的首選方法。本文就從膝關節(jié)韌帶正常解剖、損傷的MRI表現(xiàn)作一介紹。
一、膝關節(jié)韌帶的組成、解剖及生物學特性
穩(wěn)定膝關節(jié)的結構主要由4個韌帶構成:前交叉韌帶(anteriorcruciateligament,ACL)、后交叉韌帶(posteriorcruciateligament,PCL)、內側副韌帶(medialcollateralligament,MCL)、外側副韌帶(lateralcollateralligament,LCL)。其他韌帶還包括:膝橫韌帶、股板韌帶、內側支持帶、髕韌帶等。
從側面及正面觀察,ACL和PCL成十字交叉狀,又合稱十字韌帶。ACL起于脛骨平臺內側髁間嵴前方、近內側半月板前角附近關節(jié)面,向外、上、后方走行,止于股骨外髁內側面,韌帶在進入脛骨髁間嵴之前該韌帶從上至下呈扇形散開。ACL主要作用是防止脛骨前移,前交叉韌帶的次要作用是防止脛骨過度內旋、維持膝關節(jié)內外翻角度以及防止膝關節(jié)伸展過度。
PCL起于脛骨平臺髁間區(qū)后部近脛骨骺線處,斜向內、上、前方走行,止于股骨內髁外側骨前部。PCL是膝關節(jié)主要的后穩(wěn)定結構,可防止脛骨過度后移,限制膝關節(jié)的過伸,限制膝關節(jié)的側方活動,并對膝關節(jié)的旋轉穩(wěn)定起著重要的支持作用,在膝關節(jié)的韌帶中,PCL最為強大。
外側副韌帶或稱腓側副韌帶,起自股骨外上髁而止于腓骨小頭(圖1),此韌帶下延時有輕微的前傾角,因此在連續(xù)的冠狀狀圖像時易觀察,其深層沒有附著于外側半月板。膝關節(jié)外側副韌帶主要是對抗膝關節(jié)內翻的主要穩(wěn)定結構。
內側副韌帶或稱為脛側副韌帶,起自股骨內髁,位于內收肌結節(jié)前下方,附著于脛骨內側面,距脛骨平臺表面約2.0-2.5cm,韌帶深層緊密附著于內側半月板旁,內側副韌帶是膝關節(jié)對抗外翻負荷和限制脛骨外旋的重要結構。特別需要認識的是半月板股骨韌帶,它起自股骨內髁外側面,斜向外下方走行,附著于外側半月板后角。
該韌帶通常有2個分支,其中一個分支走行于后交叉韌帶前方,稱為前半月板股骨韌帶(Humphrey韌帶),另外一個分支走行于后交叉韌帶后方,稱為后半月板股骨韌帶(Wrisberg韌帶)。Gupte等對尸體研究發(fā)現(xiàn),93%的標本中存在半月板股骨韌帶。臨床上,診斷這些正常韌帶是很重要的,以防與半月板損傷混淆。
二、膝關節(jié)韌帶損傷機制
ACL損傷的機制較復雜,主要是突然減速、過伸、脛骨前移、外旋和外展等??赏瑫r合并有關節(jié)其他結構損傷:如內側副韌帶撕裂、內側半月板撕裂、脛骨后內側平臺骨折、脛骨后外側平臺骨折、股骨外側髁骨挫傷等。
ACL損傷很常見,在非接觸性運動中,伸展的膝關節(jié)扭傷通常發(fā)生在足穩(wěn)定在地面而軀干扭轉時,多見于滑雪和足球運動;而在身體接觸的運動中,ACL損傷見于后方直接暴力作用于膝關節(jié)或小腿;ACL部分或完全損傷,多見于橄欖球運動。
ACL損傷MRI可見形態(tài)異常和信號改變,而一旦ACL撕裂,脛骨就相對前移,典型表現(xiàn)為外側半月板后角暴露、股骨外側髁和脛骨外側骨挫傷。
PCL損傷是脛骨相對于股骨的過伸、外旋和后移造成的,如“儀表盤損傷”,常見于膝關節(jié)屈曲時,外力作用于脛骨近端前方,多見于車禍時膝關節(jié)撞擊前方的儀表盤,也見于跌倒以后膝關節(jié)撞擊地面,使得脛骨前方損傷,而合并PCL損傷或撕裂。
外側副韌帶損傷為膝外翻暴力所致,多是由于膝關節(jié)彎曲時,小腿突然內收、內旋,或大腿突然外展、外旋引起。外側副韌帶可發(fā)生部分或完全斷裂,在嚴重創(chuàng)傷時,側副韌帶、十字韌帶和半月板可同時損傷。
內側副韌帶損傷為膝內翻暴力所致,多是由于膝關節(jié)輕度屈曲時,小腿突然外展、外旋,或足及小腿固定,大腿突然內收、內旋造成。由于內側副韌帶較薄弱,膝關節(jié)外翻暴力較常見,以近端撕裂尤其是股骨附著點處撕裂最常見。
典型的是剪切傷,當膝關節(jié)中度屈曲(10°-30°)時受到一個純粹的外翻力作用,常有脛骨外側平臺和股骨外側髁的損傷。其次,是股骨內側髁的內側副韌帶附著點損傷,可合并ACL撕裂、內側半月板撕裂,多見于橄欖球運動員。
三、正常韌帶的MRI解剖及信號特點相關性
檢查膝關節(jié)及韌帶的MRI序列主要有自旋回波序列(SE)、梯度回波序列(GRE)及其衍生序列。最常用的是SE序列,包括TIWI、T2WI及質子密度加權成像(PDWI),特別是水敏感序列,如快速自旋回波(FSE)-T2WI序列、反轉恢復和質子密度加權序列,用于評估膝關節(jié)主要韌帶及其損傷的程度,如膝關節(jié)韌帶形態(tài)和一些常見的損傷。
而目前研究3D梯度回波序列(3D-GRE)、3D自旋回波序列(3D-TSE)以及3D超短回波序列(3D-UTE)等的資料顯示,這些三維序列的優(yōu)勢是能更清楚地顯示關節(jié)的細微解剖結構,并能夠進行多平面及曲面重建,診斷準確性有所提高,正在逐漸應用于臨床。當然,加上脂肪抑制技術,更有利于對合并其他結構損傷如骨髓、軟骨、軟組織等結構損傷的顯示。
ACL近端附著在股骨外側髁的后內側面,沿股骨外側髁內側向前下方走行,遠端附著于脛骨髁間隆起的前外側面。ACL的走行與髁間窩頂一致,長約1.1cm,寬約3.1-3.8cm,由多條纖維組成,呈線狀或輕度螺旋狀排列。主要分為兩部分,較粗大的前內束和較小的后外束,但在MRI上兩者難以區(qū)分。
ACL在矢狀面、冠狀面和橫斷面上均可顯示,但在矢狀面上顯示較好。它前面的纖維束在所有的MRI序列上均表現(xiàn)為低信號,而在中間和后面部分的纖維束之間常存在少量的脂肪組織和疏松結締組織,因此呈稍高信號(圖1)。
PCL近端起于股骨內側髁的外側面,向后、下、外走行,遠端附著于脛骨后髁間凹和脛骨平臺的后面。PCL位于ACL的后內側,較后者粗大。PCL主要由前外側束和后內側束組成,從近端至遠端逐漸變細。
其平均長度3.8cm,寬度1.3cm。在矢狀面上,PCL??稍趲讉€層面上顯示,并在不同的序列上均表現(xiàn)為邊界清楚和均勻的低信號帶,這與ACL有所不同。大多數(shù)情況下,PCL信號強度低于ACL,而且PCL信號比較均勻,不同于ACL。
外側副韌帶長度為4.1-6.2cm,平均長度為5.7cm,在冠狀位、橫斷位及矢狀位的TIWI及T2WI上均呈低信號,與內側副韌帶相同,但在冠狀面顯示最佳。
內側副韌帶呈扁平條狀,長度為4.5-7.7cm,平均為6.8cm,呈拉緊的細帶狀,在冠狀位、橫斷位及矢狀位的TIWI及T2WI上均呈低信號,內側副韌帶被脂肪組織包繞。在股骨、脛骨韌帶附著點處,韌帶與骨皮質融合難以區(qū)分,內側副韌帶冠狀位顯示最佳,表現(xiàn)為一線形低信號,偶爾在冠狀面T2WI上內側副韌帶淺層和深層間有一細線狀中等信號影,為淺層滑囊內脂肪所致。
四、膝關節(jié)韌帶損傷的MRI診斷
膝關節(jié)韌帶主要由膠原纖維組成,其內的氫原子固定在多肽鏈形成的致密網架上,因此在所有的序列上均呈低信號,韌帶損傷時,多肽網架破壞,出現(xiàn)水腫或出血,表現(xiàn)為TI2WI上高信號,韌帶增粗腫脹。
ACL在MRI矢狀位顯示最清楚,T1WI、T2WI均表現(xiàn)為斜行的帶狀低信號,界限清楚,前緣均光滑,大部分后緣欠光滑。ACL撕裂的程度分為完全撕裂和部分撕裂。ACL撕裂在斜矢狀位觀察最佳,當然同時需要結合橫斷位及冠狀位觀察,最常見的撕裂部位是韌帶中部,其次是股骨髁附著點,而脛骨附著處則較少見。
ACL損傷的MRI直接征象表現(xiàn)包括:信號增高、走行異常、連續(xù)性部分或完全中斷以及出現(xiàn)假瘤征、空虛征(圖2)。間接征象則包括:膝關節(jié)外側部骨挫傷或骨軟骨損傷、脛骨后內側平臺骨折合并半膜肌附著點撕裂、PCL角度改變、脛骨位置前移、半月板和其他韌帶撕裂。在部分和完全性ACL撕裂時骨挫傷的發(fā)生率分別為12%和72%,同時可見合并有其他損傷,包括半月板撕裂。
ACL急性損傷時,合并半月板撕裂的發(fā)生率達52%;ACL慢性損傷時,合并半月板損傷發(fā)病率高達83%。而外側半月板撕裂在急性ACL損傷時更為常見,內側半月板撕裂在慢性ACL損傷時略多見。ACL手術重建是目前損傷后最常見的韌帶重建。與原來韌帶相比,重建韌帶也可產生損傷或撕裂。關節(jié)纖維化是ACL重建后一個已知的并發(fā)癥,可能會導致關節(jié)伸展活動受限。
PCL在MRI矢狀位顯示最佳,T1WI、TI2WI均表現(xiàn)為斜行的帶狀低信號,信號略低于ACL,界限清楚,邊緣光滑。撕裂也分為完全撕裂及部分撕裂。PCL完全撕裂MRI表現(xiàn)主要是PCL連續(xù)性中斷,殘余的交叉韌帶退縮、扭曲,而有時也可見PCL缺如,多見于慢性損傷后吸收改變;部分撕裂則表現(xiàn)為PCL有信號異常改變,部分纖維連續(xù)性中斷而部分纖維完整(圖3)。間接征象則包括內側脛骨平臺的撕脫骨折等。
內側副韌帶損傷則以冠狀位和橫斷位掃描為主,根據(jù)側副韌帶損傷的MRI表現(xiàn)將其分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。Ⅰ級損傷:韌帶形態(tài)及厚度無明顯改變,與鄰近的脂肪組織分界清楚,主要為韌帶局部水腫和新生的肉芽組織增生,所以T2WI顯示韌帶內出現(xiàn)條形高信號。
?、蚣墦p傷:側副韌帶纖維呈縱行部分撕裂,纖維束撕裂分離出現(xiàn)水腫及出血,但信號連續(xù)性依然存在,韌帶局部不同程度增粗,邊緣模糊,韌帶與周圍脂肪分界不清,T2WI顯示韌帶內出現(xiàn)不規(guī)則條形高信號。Ⅲ級損傷:韌帶失去正常形態(tài),信號的連續(xù)性大部分或全部中斷,韌帶斷裂處卷曲、攣縮成團塊狀,T2WI呈混雜信號(圖4)。
內側副韌帶損傷常合并其他結構的損傷,文獻報道發(fā)生率約為73%。合并的損傷包括骨挫傷,ACL、PCL、半月板損傷等。其中骨挫傷以膝關節(jié)的外側部多見,另外脛側副韌帶損傷可合并大量的關節(jié)液滲出。
外側副韌帶損傷的MRI表現(xiàn)與內側副韌帶相似,同樣也是在冠狀位上顯示較好,尤其是在脂肪抑制序列上,對韌帶損傷顯示更加敏感、準確。根據(jù)韌帶損傷的程度分為3級,與內側副韌帶分類方法相同(圖5)。但是外側副韌帶損傷較內側少見,而且多為單發(fā)損傷,嚴重者可伴有關節(jié)囊和外側半月板損傷。
MRI是評估膝關節(jié)韌帶損傷的重要工具。詳細了解這些韌帶的正常解剖和其病變征象可以早期確診和及時治療,從而減少治療康復時間。