磁共振对青少年膝关节软骨损伤的诊断.pdf

中国临床医学影像杂志2011年第22卷第1期J Chin Clin Med Imaging,2011,Vol22,No1表1Kappa值和一致性水平k一致性水平0很少00.19轻微0.020.39相当0.040.74好0.751.00很好磁共振对青少年膝关节软骨损伤的诊断MRI diagnosis of the immature knee joint cartilage王旭华，顾军，刘彦平，汤宇（常州市中医医院放射科，江苏 常州213003）WANG Xu-hua,GU Jun,LIU Yan-ping,TANG Yu(Department of Radiology,Changzhou Traditional Chinese Medicine Hospital,Changzhou Jiangsu 213003,China)摘要目的：通过磁共振对急性关节软骨和软骨下骨的损伤的发生率进行调查研究。材料和方法：回顾性分析怀疑有膝关节内在损伤的126例儿童和青少年磁共振图像。包括82例骨骺未愈合和44例骨骺已愈合两组病人的资料。这些病人使用高清晰的质子密度加权像和T2权重脉冲序列，分析图像结果，从而得出这两组病人关节损伤的发生率，使用卡方分析。结果：在骨骺未愈合组，软骨损伤是最常见的损伤（发生率0.34），其次是半月板和十字韧带的损伤（发生率分别为0.23，0.24）。骨骺愈合前后软骨损伤的发生率无明显区别，十字韧带的损伤也没有明显区别。但是骨骺愈合组半月板损伤的发生率比未愈合组高（发生率0.41）。结论：骨骺未愈合的膝关节急性外伤后，最主要发生的是软骨损伤。骨骺已愈合组，其软骨损伤比十字韧带和半月板损伤常见。关键词膝损伤；软骨，关节；磁共振成像中图分类号R684；R445.2文献标识码B文章编号10081062（2011）01005903收稿日期 20100505；修回日期 2010-06-07作者简介王旭华（1972-），男，江苏常州人，副主任医师。众所周知，传统X线和CT扫描不能直接显示关节软骨，磁共振是唯一能直接显示关节软骨的影像方法。国内外已有较多对成年人关节软骨损伤半月板和十字韧带损伤的详细研究。但是，这些研究并未提及儿科病人的软骨损伤的分类诊断标准。近年来，人们越来越对应用磁共振新技术以取得最佳评估软骨损伤的方法感兴趣1-4。大家普遍认识到软骨损伤是急性外伤导致的结果。Potter5报道运用多维高清晰快速自旋回波质子密度序列，准确地评估了成年人的关节损伤，并通过关节镜确认了他们的发现。但有关文献提及运用此序列对于儿童和青少年的诊断，儿童软骨损伤的报道较少。在过去的两年中，我们运用磁共振评估儿童和青少年遭到急性外伤后，软骨、半月板和韧带的损伤是否与成年人的发生率有所不同。1材料和方法回顾性分析126例儿童和青少年在遭到急性外伤后有可能存在内在膝关节损伤的磁共振图像。82例病人骨骺未愈合（女42例，男40例，年龄4岁6个月17岁6个月）。44例病人骨骺已愈合（女30例，男14例，年龄14岁8个月20岁1个月，平均17.4岁）。所有图像均由相同的磁共振序列完成。分析每个患者的资料，将损伤的等级和程度记录下来。所有资料由2名高年资放射科医生独立进行评估，以比较骨骺未愈合组与骨骺已愈合组损伤发生的频率。2004年6月2007年7月在我院对有内在关节损伤的21岁以下病人进行了磁共振检查。剔除有先天性膝关节疾病、已作过膝关节手术、肿瘤患者（骨软骨瘤、淋巴瘤等）。病人分成两组，骨骺未愈合组的标准是至少有一只膝关节骨骺未愈合（骨骺信号明显通过股骨髁间和胫骨近端）。MRI：使用GE 0.2T低场磁共振成像机，采用以下系列：矢状位T1WI（TR/TE，600/10）；轴位快速自旋回波质子密度加权像（TR/TE，3500/35）；矢状位快速自旋回波质子密度加权像（TR/TE，3500/11）；矢状位快速自旋回波T2加权像（TR/TE，4000/100）；冠状面脂肪抑制加权像（TR/TE，3500/11）。各个系列的参数如下：扫描野16cm，层厚4mm，层距1mm，矩阵512512；检查使用膝关节专用线圈。图像分析：每个病人的图像资料均由2名具有骨骼、肌肉诊断经验的放射科医生作出评估，这些医生并不知道病人的历史资料和损伤的情况，这样取得观察损伤的结果，并通过讨论取得一致意见。观察的范围包括胫骨平台、股骨髁是否有骨挫伤，骨折，软骨损伤；交叉韧带，侧副韧带和股四头肌的损伤，撕裂；半月板不完全损伤和直接撕裂的信号；髌上囊积液，骨骺，胫骨结节等结构。软骨损伤评估使用Outerbridge分类方法5-6。0级：正常软骨；1级：软骨肿胀或关节软骨的信号改变；2级：软骨表面缺损软骨全层50%，但软骨下骨组织未裸露；4级：全软骨缺损，软骨下骨裸露或缺损；5级：表现为骨骺分离或骨折。关节镜：11例病人作了关节镜，其中5例骨骺未愈合。关节镜的报告与MRI提出软骨损伤的存在，损伤的部位相一致。统计分析：使用Kappa统计评估2名放射科医生一致性范围，Kappa值见表1。使用两样本来测试两组损伤的发生率有无明显不同，联合使用卡方检验。2结果2.1软骨损伤软骨损伤的数据总结见表2。骨骺未愈合组中有82例病人，其中28例证实有软骨损伤，其发生率为0.34。1级损伤59中国临床医学影像杂志2011年第22卷第1期J Chin Clin Med Imaging,2011,Vol22,No1（图1）：5例，总结为软骨局部厚度改变或关节软骨的信号改变。2级损伤（图2）：1例，表现为局部软骨缺损。3级损伤（图3）：4例，涉及整个软骨厚度。4级损伤（图4）：26例，涉及整个软骨厚度，并且有邻近骨明确的信号改变。5级损伤（图5，6）：7例，表现为骨骺分离或骨折。7例中有4例可见骨碎骨片。44例骨骺已愈合者中，18例出现了软骨损伤，其发生率为0.41。两组间的软骨损伤统计无明显差异（P=0.4）。但是，两组软骨撕裂的分布区域却有明显的不同。43例骨骺未愈合者中，有31例软骨损伤发生在股骨髁。而41例骨骺已愈合者中，只有22例软骨损伤发生在股骨髁（表2，P0.04）。与此相反，只有10例骨骺未愈合者软骨损伤发生在髌骨，相应的，骨骺已愈合者中，有16例软骨损伤发生在髌骨（P0.059）。骨骺未愈合者中，有24例可见骨软骨损伤，牵涉到软骨下骨（P0.29）。病人中出现了6处关节游离体（3个在髌骨，2个在股骨髁，1个在胫骨）。而在10例骨骺已愈合者中，有15处软骨下骨损伤（发生率0.23），但没有发现关节游离体。2.2关节镜骨骺未愈合者中有5例病人作了关节镜。通过关节镜，观察到5例病人中，2例关节有损伤，余下3例，关节软骨保持完整。其报道与磁共振一致。在骨骺已愈合者中，6例作了关节镜。关节镜报告有3例软骨损伤。磁共振对软骨损伤报告的数量和部位与关节镜相一致。余下3例中，关节镜并无提及软骨的状态，但磁共振显示1例轴位髌骨有1级损伤，另1例股骨髁中间有2级损伤。2.3半月板和韧带损伤82例骨骺未愈合者中，有24例出现了半月板损伤（发生率0.23），值得注意的是，有更多的半月板损伤发生在骨骺已愈合组中。82例骨骺未愈合者中，有20例（男12，女8）出现了交叉韧带损伤（发生率0.24），和骨骺已愈合组发生率相同（11/44，发生率0.25）。两组交叉韧带损伤在统计上并无明显差异（P=0.94）。因此，骨骺未愈合组中，与半月板损伤和交叉韧带损伤相比，软骨损伤的发生率明显要高（P=0.009）。但骨骺已愈合组半月板损伤和交叉韧带损伤的发生率与软骨损表2骨骺愈合前后软骨经常发生的频率和部位骨骺病人数总数损伤数发生率 软骨损伤数损伤（）股骨髁髌骨未愈合82280.34437223已愈合44180.41415439P0.450.040.059图11级损伤，13岁女孩，急性外伤。矢状位质子像显示软骨局部增厚，信号增高。图22级损伤，16岁男孩，有外伤史。图2a：矢状位质子像显示股骨髁软骨局部变薄。图2b：脂肪抑制显示细小的点状软骨缺损。图33级损伤，14岁女孩，急性外伤。图3a：冠状位质子像见局部软骨缺失。图3b：矢状位质子像见软骨不连续。图44级损伤，14岁女孩，扭伤。矢状位质子像显示软骨不连续、变形。软骨下骨信号改变。图55级损伤，14岁男孩，摔倒。图5a：轴位质子像显示软骨不连续，并可见关节游离体。图5b：软骨撕裂，伴有软骨下骨水肿。图65级损伤，12岁女孩，摔倒。股骨髁局部软骨缺损。Figure1.1degreedamage,13 year-old girl,a-cutetrauma.SagittalplanePDWI localized swelling of the cartilage,with hyperintense signal.Figure 2.2 degree damage,16 year-old boy,had trauma history.Figure2a:Sagittal plane PDWI demonstrated localized thinning of the femoral condyle cartilage.Figure 2b:Tiny punctate cartilage damage on STIRimage.Figure 3.3 degree damage,14 year-old girl,acute trauma.Figure 3a:Coronal plane PDWI partial cartilage defect.Figure 3b:Sagittalplane PDWI the cartilage discontinued.Figure 4.4 degree damage,14 year-old girl sprain her leg.Sagittal plane PDWI demonstrated thecartilage discontinued,distortion.Change signal of the subchondral bone.Figure 5.5 degree damage,14 year-old boy fell down.Figure 5a:Axial plane PDWI demonstrated the cartilage discontinued,and obvious joint dissociation body.Figure 5b:Cartilage tearing,accompanied bysubchondral edema.Figure 6.5 degree damage,12 year-old girl,fell down.Partial cartilage damage of the femoral condyle60中国临床医学影像杂志2011年第22卷第1期J Chin Clin Med Imaging,2011,Vol22,No1伤的发生率相当。2.4其他损伤4例病人出现了X线摄片没有发现的骨挫伤，8例有轻微的骨骺损伤（骨骺增宽和骨骺的信号改变）。骨骺已愈合组未发现骨折病人。3讨论这些研究表明，通过磁共振检查儿童膝关节内在损伤，软骨损伤是最常见的改变。骨骺未愈合组中，软骨损伤的发生率远较半月板损伤和交叉韧带损伤的发生率高。软骨损伤的发生在骨骺已愈合组中也比较普遍。骨骺未愈合和骨骺已愈合组软骨损伤好发的部位不同，骨骺未愈合组好发于股骨髁，骨骺已愈合组好发于髌骨。在年长儿中，尤其经常参加体育运动者，软骨损伤的发生率显著提高7。从19831999年文献报道损伤有54的提高8。软骨损伤能造成早期骨关节炎9，全层关节软骨损伤的患者使这种趋势更加明显，并导致自体关节软骨的增生10。关节游离体可以导致关节绞锁和疼痛等症状。以前，磁共振报告倾向于重点报道半月板和韧带的损伤。实际上，许多磁共振检查系列并没有对软骨损伤作出评估11-14。这些遗漏可能与常规磁共振缺乏敏感的序列有关。尤其是T1加权像，不能很好地显示关节软骨损伤。常规磁共振较难发现软骨损伤，三维扰相脂肪抑制梯度回波序列，为最佳显示关节软骨损伤的序列15，但其缺陷为不能很好地描绘半月板和韧带的情况。近年来，具有长TE的高清晰快速自旋回波质子密度加权序列联同关节镜描绘了软骨的损伤5。此技术对其他损伤非常敏感，已成为许多磁共振菜单的一部分。应用此技术，关节软骨的信号比关节腔内的液体信号低。在此低信号中出现异常信号为诊断依据。许多细微的损伤（12级损伤）的诊断技术仍需改进。对于完善各种损伤的诊断，需要更多磁共振新技术的应用。软骨下的骨髓水肿，最佳显示序列为脂肪抑制技术和T2加权像，并经常伴有软骨损伤。骨信号的增高代替了传统X线对软骨下骨挫伤的诊断。应用常规磁共振较难区分深层软骨和软骨下骨16-18。软骨和骨的转换显得非常依赖如TE、软骨的定位这样一些因素。因此，我们认为只有当明显的点状异常信号出现在骨中，才能称为软骨下骨损伤。一些3级分类以下的损伤可能很少涉及软骨下骨。骨骺已愈合组和骨骺未愈合组，其韧带损伤的发生率分别为0.25和0.24，与以前的报道相一致11-13。骨骺愈合前后半月板损伤的发生率为0.23和0.41。文献研究发现，骨骺未愈合儿童半月板损伤的发生率为0.25，已愈合发生率为0.5913。我们的发现与文献的报道相一致。骨骺未愈合是否能保护软骨受伤还不能确定。生理上，骨骺部分愈合后，剩余的关节软骨下的骨骺软骨的作用值得期待。我们比较了骨骺愈合前后以评估两者的差异。尽管幼儿损伤的发生率要低一些，但这种差异并不明显。许多骨骺未愈合者，年龄已超过10岁。随着骨骺的发育，骨骺软骨逐渐骨质化。除去生理的差别，骨骺愈合前后损伤模式的差别可能是因为儿童和青少年体育活动差异的结果7，19。综上所述，本文探讨了骨骺未愈合的儿童，经过急性外伤后，软骨损伤最容易发生。和骨骺已愈合组相比，软骨损伤并无显著区别。软骨损伤是细微的，临床容易诊断，但磁共振易漏诊。质子密度加权序列可准确地判断关节软骨损伤的范围和深度,同时可显示半月板、韧带及关节周围软组织的改变，对软骨下骨组织挫伤、水肿、骨囊变进行评价，对临床医生选择治疗方案和疗效的随访提供了可靠的信息。参考文献1Disler DG.Fat-suppressed three-dimensional spoiled gradient-recalled MR imaging:assessment of articular and physeal hyalinecartilageJ.AJR,1997,169:1117-1123.2Peterfy CG.Scratching the surface:articular cartilage disorders inthe kneeJ.Magn Reson Imaging Clin N Am,2000,8:409-430.3Recht M,Bobic V,Burstein D,et al.Magnetic resonance imag-ing of articular cartilageJ.Clin Orthop,2001,391suppl):S379-S396.4Gold GE,Beaulieu CF.Future of MR imaging of articular carti-lageJ.Semin Musculoskelet Radiol,2001,5:313-327.5Potter HG,Linklater JM,Allen AA,et al.Magnetic resonanceimaging of articular cartilage in the knee:an evaluation with useof fast-spin-echo imaging J.J Bone Joint Surg Am,1998,80:1276-1284.6Noyes FR,Stabler CL.A system for grading articular cartilagelesions at arthroscopyJ.Am J Sports Med,1989,17:505-513.7Kingma J,Ten Duis HJ.Injuries due to school sports accidentsin 4 to 13-yr.-old children J.Percept Mot Skills,2000,90:319-325.8Jones SJ,Lyons RA,Sibert J,et al.Changes in sports injuries tochildren between 1983 and 1998:comparison of case series J.JPublic Health Med,2001,23:268-271.9Conaghan PG.Update on osteoarthritis part 1:current conceptsand the relation to exerciseJ.Br J Sports Med,2002,36:330-333.10Brittberg M,Lindahl A,Nilsson A,et al.Treatment of deepcartilage defects in the knee with autologous chondrocyte trans-plantationJ.N Engl J Med,1994,331:889-895.11Lee K,Siegel MJ,Lau DM,et al.Anterior cruciate ligamenttears:MR imaging-based diagnosis in a pediatric populationJ.Radiology,1999,213:697-704.12Kocher MS,DiCanzio J,Zurakowski D,et al.Diagnostic perfor-mance of clinical examination and selective magnetic resonanceimaging in the evaluation of intraarticular knee disorders inchildren and adolescents J.Am J Sports Med,2001,29:292-296.13Zobel MS,Borrello JA,Siegel MJ,et al.Pediatric knee MRimaging:pattern of injuries in the immature skeletonJ.Radiol-ogy,1994,190:397-401.14Major NM,Beard LN Jr,Helms CA.Accuracy of MR imagingof the knee in adolescentsJ.AJR,2003,180:17-19.15Disler DG,McCauley TR,Kelman CG,et al.Fat suppressedthree-dimensional spoiled gradient echo MR imaging of hyalinecartilage defects in the knee:comparison with standard MRimaging and arthroscopyJ.AJR,1996,167:127-132.16McGibbon CA,Bencardino J,Palmer WE.Subchondral bone andcartilage thickness paragraph sign from MRI:effects of chemi-cal-shift artifactJ.MAGMA,2003,16:1-9.17McGibbon CA,Bencardino J,Yeh ED,et al.Accuracy of carti-lage and subchondral bone spatial thickness distribution fromMRIJ.J Magn Reson Imaging,2003,17:703-715.18Xia Y.Magic-angle effect in magnetic resonance imaging of ar-ticular cartilage:a reviewJ.Invest Radiol,2000,35:602-621.19Belechri M,Petridou E,Kedikoglou S,et al.Sports injuries a-mong children in six European union countries J.Eur J Epi-demiol,2001,17:1005-1012.61