髌股关节不稳是中国人常见的膝关节疾病,在膝关节疾病中约占40% 。髌股关节不稳可导致髌骨脱位或膝关节退行性骨关节炎,严重者可能致残。目前在髌股关节不稳解剖因素的研究中,解剖因素主要包括股骨滑车发育不良、高位髌骨、股四头肌肌肉松弛、胫骨结节鄄滑车沟间距(tibial tubercle-trochlear groove distance, TT-TG)等。虽然髌股关节不稳已受到较多关注,但是目前仍缺乏对国人髌股关节不稳主要发病因素的全面、定量的研究,这也是造成目前髌股关节不稳疗效欠佳,甚至是造成医源性髌股关节不稳的重要原因之一。另一方面, MRI具有观察关节软骨、完整伸膝装置的优势,所以是目前观察分析髌股关节的金标准。本研究中,对国人髌股关节MRI 影像学指标进行回顾性分析,探讨髌股关节不稳的主要发病因素,以期为临床治疗方案的选择提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

将2010年9月—2012年9月在中山大学附属第三医院关节外科、创伤骨科诊断为髌股关节不稳的20 例患者患侧膝关节MRI 资料作为髌股关节不稳组,包括髌骨脱位、髌骨内侧支持带损伤等导致的髌股关节不稳,排除伴有膝关节多发韧带损伤、膝关节周围骨折、关节大量积液以及曾经进行膝关节手术的病例;其中男8例,女12例,年龄(24±8)岁。选择同期关节外科、创伤骨科门诊诊断为髌股关节排列正常的MRI资料作为正常对照组,入选病例需排除伴有明显髌股关节不适症状、膝关节可疑骨折以及交叉韧带损伤者,共69例,其中男31例,女38例,年龄(25±5)岁。两组患者的性别及年龄差异均无统计学意义(x²=0.153, t=0.680, P值均>0.05)

1.2 MRI扫描方法

采用荷兰Philips 1.5T MRI扫描系统,患者仰卧位,膝关节完全伸直,足部固定,进行标准冠状位、矢状位及轴位扫描。矢状位:自旋回波(spin echo,SE)T1WI, TR/TE=500ms/20ms;冠状位:梯度回波(gradient echo, GE) T2WI, TR/TE=560ms/20ms;轴位:GE TR/TE =480~560 ms/16 ~20ms;所有序列的层距和层厚分别为0.4mm、4mm。

1.3 髌股关节解剖形态的测量方法

由两位研究者通过单盲法在MRI上进行相关指标的测量,每个指标测量2 次取平均值进行统计学分析。髌骨高度(patellar height, PH): 应用Insall-Salvati 指数在膝关节矢状位T1WI上进行测量(图1),测量得到的髌腱长度与髌骨长度的比值即为PH。股骨滑车发育情况主要通过股骨滑车沟内外侧软骨面的夹角即股骨滑车沟角(sulcus angle,SA),以及滑车沟软骨面外侧宽度与内侧宽度的比值即股骨滑车沟外侧面比例(sulcus lateral facet ratio, SLFR)的测量值进行评估。在膝关节轴位图像从近端至远端第一层完整显示股骨滑车软骨的水平层面上(膝关节关节面上方3cm),测量SA以及SLFR(图2)。TT-TG的测量:在同一轴位层面上,经过股骨滑车软骨面最低点做股骨后髁连线的垂直线,另外在膝关节远端确定髌腱在胫骨结节附着点的最突点,此点至该垂直线的距离即为TT-TG(图3)。

图1 膝关节MRI T₁加权像矢状面髌骨高度的测量 M1:髌骨上极和髌骨下极的连线 M2:髌骨下级和髌腱在胫骨附着点的连线

图2 MRI 上股骨滑车沟角及滑车外侧面比例测量 2A摇膝关节矢状面 2B 经矢状面定位线定位的膝关节冠状面,经矢状面定位线(线P)确定膝关节面上方3cm平面,膝关节MRI横切面测量股骨滑车内侧面(M1)与股骨滑车外侧面(M2)的夹角为滑车间沟角,M2与M1的比值为滑车外侧面比例

图3 MRI上胫骨结节-滑车沟间距测量 3A 膝关节MRI矢状面上通过定位线确定髌腱在胫骨结节止点 3B 膝关节MRI横切面画出其中分线,箭头停留在此线最前端 3C 膝关节MRI矢状面图像向近端进行观察,定位在关节面上方3cm 3D 在能观察完整软骨的膝关节MRI横切面进行股骨滑车最低点的测量 M1:股骨后髁连线; M2:经过股骨滑车最低点并垂直于M1的直线; M3:箭头至M2的垂线,即胫骨结节鄄滑车沟间距

1.4 统计学方法

应用SPSS 17.0统计学软件进行数据分析。对两组计量数据进行正态性分析,若服从正态分布采用±s表示,方差齐时采用t检验,方差不齐时采用修正t检验。计数资料采用x²检验分析。应用logistic回归分析各个测量参数与髌股关节不稳发病的相关性,ENTER法用于建立回归方程。测量者自身的可信度以及测量者之间的可信度的检测:2位测量者随机测量30例MRI 2次,2次间隔4周,对每个测量者两次测量的结果进行Pearson相关性分析以及t检验,统计的结果为测量者自身的可信度;同样的方法对两个测量者之间测量结果进行统计,其结果为测量者之间的可信度。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组参数测量比较

髌股关节不稳组及正常对照组各参数差异均有统计学意义(P值均<0.01),相对于正常对照组, 髌股关节不稳组患者表现为TT-TG、PH及SA明显增大,SLFR明显减少。见表1。

2.2 Logistic 回归分析

Logistic 回归分析结果表明,TT-TG、SA以及SLFR与髌股关节不稳的发病之间的相关性均有统计学意义(P值均<0.05),PH与发病之间的相关性无统计学意义(P>0.05),见表2。TT-TG增大、SA增大以及SLFR减少的患者,髌股关节不稳的发病概率升高。标准偏回归系数的分析结果,减少和TT-TG增大是髌股关节不稳最重要的发病因素。

2.3 测量者自身及测量者之间可信度分析

测量参数TT-TG、PH 以及SLFR 的测量结果在测量者自身以及不同测量者之间的相关性都具有统计学意义(P值均<0.05);SA 的测量结果在不同测量者之间的相关性无统计学意义(P>0.05),但两测量者之间的差异值远小于该参数的均值,不影响统计结果。各个测量指标的测量结果在测量者自身以及测量者之间的的差异性均无统计学意义(P值均>0.05)。见表3、4。

表3 测量者自身的可信度(30例)

表4 测量者自身的可信度(30例)

3 讨论

股关节不稳是临床上常见的疾病,包括髌骨倾斜、髌骨半脱位、髌骨倾斜合并半脱位。如果该疾病长期得不到适当的治疗,会引起骨关节炎、软骨缺损等病变,严重影响患者的工作和生活。由于目前对该病的发病解剖因素缺乏正确的认识,导致髌股关节不稳的患者在早期得不到及时的诊断和治疗,造成巨大的医疗负担。髌股关节是伸膝装置的主要组成部分,解剖结构包括髌骨、股骨滑车、髌周支持带、髌韧带、股四头肌。本研究结果表明,在髌股关节不稳的发病过程中,髌股关节解剖因素如TT-TG增大、髌骨高位、SA增大以及SLFR减少是发病的重要因素。在这些发病因素中,T-TG增大以及SLFR减少是发病的主要因素。在本研究中,髌骨倾斜角并没有被纳入研究,原因是一些因素可能导致髌骨倾斜角的增加,如内侧韧带松弛、髌骨高位、外侧支持带紧张以及关节腔积液等。

在髌股关节不稳的发病过程中,因为胫骨结节外移可增加髌骨向外侧偏移的趋势,被认为是重要的发病因素,并且是髌股关节远端对线重排术的手术指征之一。为了测量胫骨结节外移的程度,Goutallier等应用TT-TG测量胫骨结节最前点至股骨滑车沟最深点的距离。Dejour等研究结果表明,髌股关节远端对线重排术的手术指征是TT-TG>20mm,而且术后TT-TG值应该在10~12mm范围内。随着MRI技术的日渐成熟,目前的研究表明正常的TT-TG值为(13.9±4.5)mm,而大于15mm为手术指征。在本研究中,髌股关节不稳组TT-TG值为(1.69±0.27)cm,与正常对照组的差异有统计学意义(P<0.05)。在本研究对解剖因素与髌股关节不稳发病的相关性分析中,TT-TG增大是髌股关节不稳重要的发病因素(标准偏回归系数为0.277,P<0.05)。另一方面,在Dejour 等的研究中,56% 髌股关节不稳的患者TT-TG>20mm。在本研究的髌股关节不稳病例中,35.0%(7/20)的患者TT-TG>20mm,65.0%(13/20)的患者TT-TG>15~20mm。结合国外的一些研究结果,笔者认为TT-TG>15mm是国人髌股关节不稳的重要发病因
素,并且应该作为国人髌股关节远端对线重排术的手术指征之一。生物力学研究表明,股骨滑车外侧面可以有效防止髌骨外移,从而保持髌骨关节的稳定性 。

Hing等研究结果显示,髌股关节不稳患者的SLFR与正常人相比明显减少。Balcarek 等报道股骨SLFR 在髌骨脱位患者中明显减少,从60.4%减少至39.3%。本研究中髌股关节不稳患者的SLFR为0.44±0.13,明显低于正常对照组(P<0.05),说明滑车间沟偏向外侧,从而增加了髌股关节不稳的发病风险。另一方面,在本研究对解剖因素与髌股关节不稳发病的相关性分析中,股骨SLFR减少是髌股关节不稳最重要的发病因素(标准偏回归系数为-78.221, P<0.05)。然而,本研究的测量结果与之前的一些研究结果存在一定的差异。

Pfirrmann等报道16例髌骨脱位的患者中,SLFR平均值为54%(21%~100%)。本研究运用定位线技术在矢状位对关节面上3cm的平面进行定位后再测量,因此这些差异可能是本研究测量时测量层面更精确所导致。

股骨SA是评估滑车发育情况的另一个指标,它代表的是滑车的深度,SA越大,表明滑车越浅,出现髌股关节不稳的概率越大。Balcarek 等通过对膝关节MRI的测量,正常组的SA为139.9°,而髌股关节不稳组为154.6°,其差异有统计学意义(P<0.05)。本研究中,笔者观察到正常对照组的SA为145°±7°,髌股关节不稳组为152°±8°,差异有统计学意义(P <0.05),说明髌股关节不稳的患者的滑车沟的解剖形状比正常对照组更浅,因此更容易发生髌股关节不稳;相关性分析结果进一步表明,股骨SA与髌股关节不稳的发病有明显相关性(P<0.05),与之前的研究报道也存在一致性。

髌骨高度是可能影响髌股关节不稳的因素之一,通过MRI检查能准确的测量髌骨高度。本研究中髌股关节不稳组髌骨高度为1.16±0.14,显著高于正常对照组(P<0.05);然而在发病因素相关性分析中,髌骨高位与髌股关节不稳的发病无显著相关性(P>0.05)。在髌股关节不稳以及正常对照组中,分别有30%以及3.2%表现为髌骨高位(髌骨高度>1.3)。在髌股关节不稳组中,髌骨高位的比例(30%) 要高于其他研究结果(21%或23%) ;但与Leung等的报道结果相一致,Leung等认为中国人的髌骨高度比西方人高15%~20%。

本研究的目的是对国人髌股关节不稳发病的解剖因素进行全面的分析,从而归纳出该疾病发病的主要因素。本研究存在一定的局限性:(1)因为严格的筛选,只有20例髌股关节MRI图像被纳入本研究,导致样本量偏小,但通过对两组进行性别及年龄的平衡之后,仍足以进行统计学研究;(2)由于本研究的资料为MRI图像,无法实行双盲测量,可能会对结果产生一定偏倚,但经过测量者自身可信度以及测量者之间可信度的检测,显示测量结果具有较高的可信度。

综上所述,髌骨高位、SA增大、SLFR减少以及TT-TG增大均为影响髌股关节不稳的发病因素,而SLRF以及TT-TG增大是髌股关节不稳最主要的发病解剖因素。