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髌股关节不稳:磁共振成像综述

 zskyteacher 2018-04-05



 

来源:jxradiology

2018ECR系列教育展板


Patellofemoral Instability: A Comprehensive How-to Review with MR Imaging

Congress:ECR 2018
Poster No.:C-2200
Type:Educational Exhibit
Keywords:Musculoskeletal bone, Extremities, Musculoskeletal joint, MR, Education, Complications, Dysplasias, Trauma
Authors:V. S. Teran Pareja, S. Flores Casaperalta, E. Zaragozá Cardells; Valencia/ES
DOI:10.1594/ecr2018/C-2200
DOI-Link:/10.1594/ecr2018/C-2200

Learning objectives

1.描述髌股关节的正常解剖结构。

2.复习髌股关节不稳定的危险因素

3.认识髌股关节不稳的相关MR表现。


Background

       髌股疼痛综合征(Patellofemoral pain syndrome ,PFPS)是45岁以下患者膝关节疼痛的主要原因,通常二十岁时发生率更高。髌股关节的轨迹问题非常普遍,包括髌骨轻微轨迹异常、倾斜、不稳定性和脱位。成人和儿童所有膝关节损伤中的急性髌骨脱位占2%-3%(每10万人中有6-77人)。通常认为,这种损伤被认为发生在久坐、超重、青春期的女性多见,但最近的数据显示这种认为是不准确的,大多数伤害实际上发生在年轻运动员,通常是男性,参与体育运动和其它剧烈体力活动。

       传统上,原发性髌骨脱位患者的治疗是非手术治疗,并且多达60%的患者报道了髌骨复发不稳定。如果治疗不彻底,髌股关节慢性不稳定和复发性脱位可能导致进行性软骨损伤和严重关节炎。特别是对于复发性脱位,手术治疗起着重要作用,因为这种情况自然病史预后较差,很难恢复正常功能

       磁共振(MR)成像被认为是第一次或复发性髌骨脱位后的标准检查,并对检测与髌骨脱位相关的损伤以及可能导致慢性髌骨不稳定的形态变异是敏感的。

       因此,放射科医生在评估膝关节MRI时应重点关注髌股关节,特别是对于膝关节疼痛和不稳定的年轻患者,以及早发现髌股关节病理情况。


      正常解剖

       髌股关节由髌骨与股骨髁组成的关节(图1)。它通过延长其有效杠杆臂来保护胫股关节并使不同的股四头肌组成的分散拉力居中,增加股四头肌的机械优势。髌骨关节软骨在人体内最厚,在年轻的健康成年人中测量为4-6mm,与关节上显著的机械应力相关。

图1:髌股关节的解剖结构图。

          髌股关节的正常功能需要复杂的相互被动稳定(骨骼和韧带)和主动稳定(伸肌)(图2)之间相互作用。关节几何形状对于运动中的稳定性至关重要,

为了确保在髌骨股骨弯曲的整个范围内的安全轨迹,股骨滑车沟(与髌骨后表面的上四分之三相连)必须足够深,并且外侧股骨髁必须足够高(前后径大于内侧髁)。内侧韧带稳定防止髌骨在运动过程中横向移位。最重要的韧带稳定韧带是髌内侧支持带内侧髌股韧带(MPFL),它们在MR成像中呈边界清楚的低信号且通常难以彼此区分。髌骨有一个呈略凸出的内侧面和一个略凹陷的外侧面,外侧面外通常比内侧面长(图3)。发育不良的内侧面更常与髌骨轨迹异常有关。

图2:膝关节解剖结构图(内侧)。


图3:髌骨分型(Wiberg分型):

Ⅰ型:内侧关节面凹面,并与外侧关节面等宽。(10%)

Ⅱ型:内侧关节面凹面,并比外侧关节面窄。(65%)

Ⅲ型:内侧关节面凸面,并比外侧关节面窄。(25%)

原文配图有误,且难以理解,请看下图。


Findings and procedure details

髌股关节不稳

       髌骨脱位的特征是髌股关节表面之间完全失去接触。髌股关节不稳定的方向几乎总是横向的(罕见的医源性原因导致的内侧脱位病例已有报道)。单凭创伤很少导致没有潜在诱因的个体出现髌骨脱位。

        首次髌骨脱位的最常见机制是在内旋屈曲位的膝关节伴脚外翻时(图4),加上轻度至重度的外伤,导致内侧韧带断裂。即使在髌骨复位后,也可能存在持续的内侧不稳定性,再加上其它危险因素可能随时间导致严重的慢性不稳定。

        导致髌骨不稳定的最常见诱因包括滑车发育不良、高位髌骨、胫骨结节的偏侧性(lateralization of the tibial tuberosity)。导致髌股关节不稳定的次要因素是胫股关节旋转不良,膝反屈和韧带松弛(Ehlers-Danlos综合征和马凡综合征)。

图4:完全外侧髌骨脱位。 MPFL断裂(箭头),并且髌骨下内侧缘撞击股骨外侧髁。





1.     Risk Factors and Assessment with MR Imaging  (Fig. 5)

图5:MR成像评估髌骨不稳定风险因素。                                                                                                     


 滑车发育不良(Trochlear Dysplasia)

       滑车发育异常已被确定为导致慢性髌股关节不稳定的主要因素之一,并且由于其双侧发生率高,被认为是发育异常。 超过85%的髌骨脱位患者发现滑车发育不良的迹象。

  

A. 滑车发育不良  Dejour 分型(Dejour等)(图6,图7)

- A型:保留的滑车的正常形状,相对较浅的滑车沟。

- B型:明显扁平或甚至凸起的滑车。

- C型:滑车关节面不对称,外侧面凸出,内侧面发育不全;导致平面关节面形成斜面;

- 类型D:除了类型C的滑车关节面不对称特征之外,伴垂直的关节面与峭壁征(在矢状面图像上呈峭壁征)。

图6:根据Dejour等人滑车发育异常的分型。                                                      

图7:滑车发育不良  Dejour 分型 。                                                                                  


B. 滑车沟角(sulcus angle)(图8)

        滑车沟角(也称股沟角)即由股骨内、外侧髁顶点至股骨滑车底连线所成的髁间角。 该角度通常平均为138°(+/- 6°)。 增大的滑车沟角通常与髌骨半脱位和脱位有关,其最严重的形式中代表滑车发育不良。 如果滑车沟角异常,则可能还会出现其它发育不良的特征。

 图8:横断位FS -PDWI像的Sulcus角评估。                                                                                                 


C.外侧滑车倾斜度(Lateral Trochlear Inclination)                          

       选择显示滑车软骨的最佳层面用于该测量。外侧滑车倾斜角是通过外侧滑车软骨下的平面与股骨后髁的连线之间形成的角度。小于11°的倾斜角表示滑车发育不良。


图9:横断位FS-PDWI像上评估外侧滑车倾斜度。                                                                   


D. 滑车面不对称(图10)

       滑车面不对称性计算为内侧滑车面宽度与外侧滑车面宽度之比,并且在胫股关节间隙以上3cm处的轴平面处测量。 认为<><>

图10:横断位FS-PDWI像上评估外侧滑车面不对称。                                                             


  E. 滑车沟深度(Trochlear Depth)(图11)

      滑车沟深度是相对于股骨内侧髁和外侧髁突起的平均值的凹陷深度。 计算公式:(A+C/2)-B。 滑车深度<3>       

  图11:横断位FS-PDWI像上评估滑车沟深度。                                                                    



 高位髌骨(Patella Alta)  

     髌骨高位是髌骨太高,超过滑车窝,当髌腱太长时发生。 被认为是髌股关节错位的一个主要因素,与正常膝关节相比,参与滑车屈曲度时髌骨位置更高。 约25%的急性髌骨脱位患者在MR图像上可见高位髌骨。  

 

Insall-Salvati指数  (Insall-Salvati index)(图12)     

      IS法是测量髌骨下极至胫骨结节顶点上缘,再测量髌骨最长对角线的长度, IS=LT/LP,即髌腱长度/髌骨对角线长度。正常髌骨高度比为1.1(标准偏差,0.1)。高位髌骨定义为髌骨高度比大于1.3(正常比率加两个标准偏差)。

注:文献一般大于1.2即诊断。

  图12:在矢状GRE MR图像上评估的髌骨高度比。 


胫骨结节-股骨滑车间距离(TT-TG distance)

       在正常关节中,胫骨结节位于股骨滑车的正下方,膝关节弯曲引导向下传递矢状力。然而,若胫骨结节过度侧向移位,髌骨在屈曲时被横向牵拉,目前,测量髌骨横向移位被认为能准备评估髌骨不稳。

       TT-TG距离:胫骨结节最前点到股骨后髁切线的垂线以及股骨滑车最深处到股骨后髁切线的垂线,测量两垂线间的距离。

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- 15-20毫米认为是交界

- > 20毫米认为是异常

图13:横断位FS-PDWI像上评估胫骨结节-股骨滑车间距离。




2. Associated MR imaging findings of patellar instability


 在进行MR检查的患者中,多达50%患者未考虑到髌骨脱位。在膝关节急性外伤后,严重的疼痛和积液会限制临床检查,并且可能无法阐明确切的损伤机制。


近期髌骨脱位(Recent patellar dislocation)

       MR成像可用于根据典型损伤模式诊断先前的髌骨脱位(图14)。一般而言,髌骨内下方和外侧髁的畸形或水肿,与MPFL(内侧髌股韧带)断裂和髌骨侧偏,这些征象对最近的髌骨脱位是确诊性的。在极少数情况下,冲击力可能导致髁突骨折。

图14:基于典型损伤模式的髌骨脱位MR成像和手绘图。


 

       膝关节内侧间室破裂后,大多数患者将在MR成像中显示髌骨半脱位或倾斜。

       半脱位(图15)被定义为髌骨从股骨滑车沟的局部横向错位,可主观地评估或者通过画出通过内、外侧股骨后髁顶点的连线并且在内侧髁内侧作垂直于该连线的垂直线(图中红线)。髌骨内侧缘距此垂线的距离正常<>

 图15:评估髌骨外侧移位的MR像。


       髌骨倾斜(图16)是通过测量外侧髌股角来诊断,所述外侧髌股角为沿着髌骨外侧关节面的切线与股骨内外髁顶点的连线之间的夹角。髌股骨外开口被认为是正常的。如果这个角为0°或向内开口 (小于0°)则提示髌骨倾斜。

图16:MR图示评估外侧髌股角。


髌骨内侧稳定结构损伤(Injuries to Medial Patellar Stabilizers)

内侧韧带复合体的损伤,70%-100%的患者在MR图像上表现出MPFL(内侧髌股韧带)和髌内侧支持带的断裂。将韧带分为三个区域可用于报告撕裂部位:(a)髌骨附着处(前三分之一),(b)中间段,和(c)股骨起源处(后三分之一)。 50%至90%的内侧韧带损伤涉及髌骨附着处(图17)。准确描述韧带撕裂的类型非常重要,因为最近的研究结果表明股骨端撕脱,预示着慢性不稳定。在三分之二的病例中,髌骨附着处的韧带断裂是部分的,三分之一的是完全断裂。 MR成像可见内侧复合体全层撕裂,韧带完全破坏,局部软组织水肿,在T2加权像上信号增高。完全断裂呈波状或回缩的韧带周围明显渗出。

图17:MR图像评估髌内侧损伤。


髌骨和外侧髁缺损(Patellar and Lateral Condylar Defects)

      超过三分之二的患者会出现髌骨内侧的软骨或骨软骨病变,其中将近一半的病例可见内下方髌骨凹陷性畸形(图18)。 如果病灶大于约1平方厘米,则提示需急诊手术。 滑车软骨的缺损较少见。 长期改变显示早期骨性关节炎征象和内侧髌韧带骨化的迹象在大多数病人。

      大约40%的患者出现股骨前外侧髁或内侧髁骨软骨病变。 完全分离的骨碎片可以表现为关节间隙游离体,这是手术的指征。


积液(Effusion)

       膝关节积液是髌骨脱位后的典型表现,并且在大多数患者中会出现,尤其是在损伤发生后立即进行MR检查时。 关节积液定义为在中线矢状面上髌上隐窝超过4mm的液体深度,且横断位图像中外侧隐窝超过10mm(图18)。 患有习惯性脱臼的患者常常没有出现渗出。

图18:MR像示髌骨脱位后的髌骨内侧局部缺损和关节积液。


其它征象(Other Findings)

      髌骨脱位还可能导致MPFL附近的斜方肌内侧水肿或出血,在冠状面T2加权像上可见(图19)。 肌纤维的破坏可以是撕裂或挫伤,并且肌纤维可以通过缝合重新附着。

       关节内游离体是呈局灶性低信号影在关节腔积液中。 在髌骨脱位之后,这些游离体存在于多达三分之一的患者中,并且这些游离体代表髌骨或外侧髁的撕脱骨软骨碎片。

        髌骨脱位也可能发生半月板损伤,副韧带损伤,甚至交叉韧带损伤。 多达五分之一的病例会显示内侧副韧带和内侧半月板撕裂。

图19:冠状位FS-T2WI像示股内斜肌下部水肿。



逐步的系统化总结(STEPWISE SYSTEMATIC APPROACH SUMMARY)


A.评估髌骨不稳定风险因素:

        1.评估中线矢状面图像上的髌骨。

        2.评估髌骨形状的Wiberg分类。

        3.评估滑车变形:

                   - 评估滑车沟角和滑车发育不良  Dejour 分型

                    - 评估侧外侧滑车倾斜度

                    - 评估滑车面不对称

                    - 评估滑车沟深度

       4.评估胫骨结节-股骨滑车间距离(TT-TG距离)。


B.评估髌骨不稳定的相关MR成像表现:

       5.根据典型损伤评估近期髌骨脱位,包括半脱位和髌骨倾斜(使用外侧髌股角)。

       6.评估内侧髌骨稳定结构受伤情况。

       7.评估髌骨和外侧髁缺损,积液和关节游离体。

       8.评估股四头肌/肌腱和脂肪垫有关的软组织异常。

       9.评估其他损伤(半月板,侧副韧带,交叉韧带)。

图20:逐步系统化评估髌股关节不稳。



Conclusion

     Magnetic resonance imaging is recognized as an imaging modality of choice after patellar dislocation and is sensitive for detecting associated injuries associated and morphological variants that may contribute to chronic patellar instability.

      Hence, it is important for the radiologist to focus on the patellofemoral joint while evaluating knee MRI, specially in young patients presenting with knee pain and instability for early detection of patellofemoral related pathology.



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