引用本文: 陳兵, 陳君蓉, 羅容智, 黃昀桀, 李旭雪. 低場MRI在髕股外側高壓綜合征診斷中的應用評價. 華西醫學, 2014, 29(12): 2259-2262. doi: 10.7507/1002-0179.20140683 復制
髕股外側高壓綜合征(ELPS)是指不同原因所致的髕骨長期向外側傾斜、髕外側支持帶短縮、內外側關節面長期應力不均衡造成的外側髕股關節壓力增高而出現的一組綜合征[1]。由于ELPS病因病機的復雜性及不確定性,其臨床癥狀的準確描述及公認診斷標準的確立存在相當的困難與爭議[2]。隨著現代醫學及影像技術的快速發展,ELPS正逐漸被臨床醫師重視并重新獨立認識。因涉及EPLS影像診斷的文獻較少[3],本研究旨在探討低場MRI對ELPS的診斷價值,從而為本病的早期診斷提供更多的影像學支持。
1 資料與方法
1.1 一般資料
搜集2010年3月-2013年3月在四川省骨科醫院經手術或臨床確診為ELPS患者37例。其中男23例,女14例;年齡17~43歲,平均36.5歲。所有患者均為單膝患病,左膝14例,右膝23例;無急性外傷及炎癥等病史,行走時膝前方鈍性疼痛37例,尤以上下樓梯時為甚;不同程度運動受限33例,髕股關節摩擦音9例,壓髕征陽性37例。患者均已簽署知情同意書。
1.2 方法
1.2.1 影像學檢查方法
采用德國西門子公司0.35 T永磁型開放式MRI掃描儀,膝關節表面專用線圈,取仰臥位,膝關節屈曲15°。所有患者均行膝關節矢狀位及軸位MRI掃描。掃描序列及相關參數:矢狀面自旋回波T1WI序列 [重復時間(TR) 475 ms,回波時間(TE)16 ms]、矢狀面脂肪抑制短時間反轉恢復(STIR)序列(TR 4 570 ms,TE 24 ms);橫斷面脂肪抑制STIR序列(TR 4 570 ms,TE 24 ms);掃描層厚4 mm,掃描間距0.4 mm,掃描野200 mm。
1.2.2 圖像分析與評估
由2名骨肌系統的高年資影像專業醫師對受試者膝部的橫斷面T2WI、矢狀面T2WI、冠狀面及矢狀面抑脂質子密度加權像(PDWI)進行回顧性雙盲法閱片,觀察相關骨性結構、軟骨、脂肪墊、支持帶及鄰近軟組織的異常影像,意見不一致時協商評定。
1.2.3 評估標準
髕骨Wiberg[4]形態學分型如下:Ⅰ型為內側關節面凹下,并與外側關節面等寬;Ⅱ型為內側關節面小而平坦,并比外側關節面窄;Ⅲ型內側關節面極小,并比外側關節面窄;Ⅳ型內側關節面近乎垂直。
關節軟骨損傷的MRI分級參照Outerbridge分級法[5]進行評價:0級:正常軟骨;Ⅰ級:軟骨內信號異常但表面光整;Ⅱ級:軟骨表面信號減低<軟骨全層的50%;Ⅲ級:軟骨表面信號減低>軟骨全層的50%,但軟骨下無異常信號;Ⅳ級:全層軟骨信號減低,軟骨下骨髓水腫或不同程度囊性變。
1.3 統計學方法
應用SPSS 10.0軟件對影像資料進行數據分析,計數資料以例數(膝數)表示,計量資料以均數±標準差表示。受試者髕骨傾斜角在Wiberg分型中的比較采用單因素方差分析。以P值<0.05為有統計學意義。
2 結果
2.1 臨床資料及髕骨特征
37例患者均為單膝患病,WibergⅡ、Ⅲ(圖 1)、Ⅳ型髕骨分別為15、21、1膝;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型的髕骨傾斜角分別為(21.2 ± 4.3)、(25.3 ± 5.4)、(28.5 ± 6.1)°,髕骨的傾斜角在Wiberg分型中的比較為Ⅳ型>Ⅲ型>Ⅱ型,差異有統計學意義(F=3.109,P<0.05)。

2.2 ELPS的MRI表現
所有患者中,髕股外側間隙變窄27例,髕骨傾斜伴髕骨輕度水平移位19例(圖 2),髕骨傾斜不伴髕骨水平移位15例,髕骨無傾斜及水平移位3例。髕骨外側面軟骨下骨硬化13例,髕骨外緣骨贅形成10例,二分髕骨3例,髕骨及股骨滑車軟骨Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級軟化分別為5、9、3、12例,軟骨下骨質不同程度水腫及囊性變(圖 3、4)。髕下脂肪墊不同程度水腫37例(圖 5);髕外側支持帶短縮增厚25例。
3 討論
正常情況下,髕股關節具有良好的對應關系,由于各種原因造成的髕股關節對應關系失常則可致髕周肌力失衡、髕骨運動軌跡不良,長期應力失衡導致髕骨向外側不同程度傾斜。髕骨外傾,可致髕股關節內外側壓力失衡,外側髕股關節壓力不同程度增大,鄰近軟骨不同程度損傷、退變[6, 7]。
ELPS是指髕股外側關節壓力長期過高而出現的一系列綜合征。多因髕骨長期向外側傾斜,髕外側支持帶適應性緊張、肥厚、短縮,髕骨外側緣牽拉性骨贅形成、內外側關節面長期應力不均衡造成。本病好發于中青年,隨年齡增大,髕股關節癥狀逐漸加重。膝前疼是ELPS最常見的臨床表現,部份患者主觀感覺“打軟腿”,可能與膝前疼導致的股四頭肌一過性抑制有關,亦或者與作用于髕骨的外側應力增加有關,該外側應力可維持溝槽的穩定。
3.1 髕股外側關節的解剖及生物力學機制
① 髕股外側關節的骨性結構。髕骨軟骨面以垂直的中央嵴分為內、外側關節面[8],髕外側關節面與股骨滑車凹的外側斜坡相對應形成髕股外側關節。膝關節屈伸時,髕骨向遠端運動的同時伴隨著橫向(內外側)運動軌跡[9]:屈膝初始髕骨向內側偏移,當進入滑車后開始向遠外側偏移,膝關節深度屈曲時髕骨下極懸空于滑車中線上方,髕骨外側關節面持續與股骨外髁關節面相對應,因此,在膝關節的屈曲范圍內,髕外側關節面始終保持著與股骨外髁適當的接觸,以維持髕骨穩定,防止外脫位。
② 髕股外側關節的軟組織結構。內側髕股韌帶是維持髕骨穩定性最重要的靜力結構[10],由于不同原因引起的該韌帶損傷常會導致髕骨不同程度的外移、外傾。當膝關節處于完全伸直位時,髕骨脫離滑車面,內側髕股韌帶的作用最強;在膝關節屈曲0~20°時,該韌帶在防止髕骨脫位的軟組織中發揮了50%~60%的作用[11]。在髕股關節復雜的外側解剖結構中,深層為關節囊,淺層為深筋膜,中間層則起主要作用,由髂脛束和股四頭肌腱膜結合在一起[12],髂脛束的張力可使髕骨的穩定性受到不同程度影響,減低了髕骨的外向穩定。股四頭肌則是導致髕骨不穩的重要動力裝置,其合力牽拉髕骨向后,使之與滑車凹準確地相互吻合。
3.2 ELPS的低場MRI表現
ELPS的早期膝關節MRI可表現為正常,但隨著病情的發展,其MRI影像會有一系列的特征性改變,如髕下脂肪墊外上側的水腫、髕骨傾斜、髕骨外側緣牽拉骨贅、髕股關節軟骨不同程度軟化等。
本研究發現,髕下脂肪墊外上側水腫是ELPS早期最為突出的表現之一,MRI平掃于PDWI抑脂像上清晰可見髕下脂肪墊區域的片狀高信號,以外上側為甚,是診斷本病早期的重要征象。本組患者均伴不同程度的髕下脂肪墊水腫改變,主要位于外上側即髕骨外下份區域。在膝關節屈伸過程中,髕骨相對穩定在股骨溝槽內,當髕骨外側關節壓力過度增高時,髕骨與鄰近的脂肪墊及股骨滑車產生異常的高應力,造成脂肪墊不同程度無菌性水腫,尤其是外上側區域。
髕股關節對應關系與髕骨及股骨滑車形態有較大的關系,本組髕骨Wiberg分型中,Ⅲ、Ⅳ型髕骨的髕股關節最不穩定,因髕骨內側關節面較外側關節面越來越窄、甚至與外側關節面垂直而致髕股關節相對不穩定,髕股外側關節面過度負荷而內側關節面壓力過低,髕內外側支持帶不均衡,以致兩側牽拉不均衡,使髕骨出現傾斜。髕骨的外側傾斜常繼發于髕外側支持帶的緊張,其發病機制與作用于髕骨的外側應力增加有關[13]。本組患者髕骨的傾斜角在Wiberg分型中Ⅳ型>Ⅲ型>Ⅱ型,可能與髕股關節外側負荷長期過大有關。全部患者外側髕股角開口向內,即髕骨均向外側傾斜,髕骨外側關節間隙不對稱性變窄。髕骨在膝部屈伸過程中,其外側關節面與股骨滑車外側關節面產生異常接觸及撞擊,這種反復、細微的撞擊最終將造成髕骨外側面及股骨滑車軟骨不同程度損傷,進而軟骨下骨質不同程度硬化、水腫及囊性變等。髕骨外側軟骨面及股骨外側滑車軟骨面的損傷更能說明髕股外側關節壓力負荷長期增高所致的一系列改變。
髕內側支持帶增長變薄、髕外側支持帶肥厚短縮是本病較常見影像表現。本組25例患膝可見髕外側支持帶肥厚短縮,與文獻報道基本相符[1]。其發病機制可能與髕股關節先天發育及后天因素相關,髕骨傾斜致髕內側支持帶逐漸牽拉、變薄,髕外側支持帶逐漸緊張、短縮、肥厚,必又加重髕骨傾斜及與股骨滑車撞擊程度,進一步引發髕骨外側關節異常的高負荷。
髕骨外緣骨贅形成及二分髕骨是本病較嚴重的影像表現。目前認為髕骨外緣骨贅繼發于過度的外側牽拉,增厚并短縮的外側支持帶多次反復牽拉髕骨外緣,可能會引起二分髕骨[2],本組有10例髕骨外緣牽拉骨贅、3例二分髕骨。在ELPS中的二分髕骨的附屬骨塊位于髕骨外側緣而不是常見的髕骨外上角。ELPS中的二分髕骨進一步解釋了過度牽拉所致的髕骨外側一次骨化中應力性骨折。
MRI是唯一可無創性早期顯示骨、軟骨及脂肪墊改變的方法,可提供多平面超薄的斷層顯像。即使在髕股關節對合良好、普通X線平片及常規CT無陽性發現時,一些MRI征象仍可幫助診斷ELPS[3]。MRI軸位抑脂像可直觀、清晰顯示股骨后髁的連線并確定髕骨傾斜角的具體度數,同時可依靠軟骨表面形態及軟骨內部的信號強度對髕骨軟化程度進行詳細的判斷及分度[14]。MRI具有較高的軟組織分辨力,其抑脂序列可敏感、清晰地顯示髕下脂肪墊異常,是無創性診斷該類疾病的首選影像檢查方法[15]。而髕下脂肪墊外上份水腫可認為是EPLS的關鍵征象,MRI抑脂像表現為髕下脂肪墊外上份見大小不等的斑片狀、片絮狀或結節狀高信號,邊緣模糊。可伴有髕股外側關節軟骨的不同程度軟化,該征象強烈提示ELPS的存在。
綜上所述,髕下脂肪墊水腫、髕骨傾斜、髕股外側關節軟骨面不同程度的軟化、剝脫及軟骨下骨質的硬化、小囊變在ELPS的影像學診斷中起關鍵作用。目前,低場MRI檢查費用相對較低,并能多序列、多層面成像,且有極佳的密度分辨率,對軟骨、韌帶、脂肪墊及骨髓信號尤為敏感,能判斷病變的有無及程度,對ELPS的早期診斷有很高價值,可提供客觀的影像學依據,并可作為臨床相關檢查的重要選擇。
髕股外側高壓綜合征(ELPS)是指不同原因所致的髕骨長期向外側傾斜、髕外側支持帶短縮、內外側關節面長期應力不均衡造成的外側髕股關節壓力增高而出現的一組綜合征[1]。由于ELPS病因病機的復雜性及不確定性,其臨床癥狀的準確描述及公認診斷標準的確立存在相當的困難與爭議[2]。隨著現代醫學及影像技術的快速發展,ELPS正逐漸被臨床醫師重視并重新獨立認識。因涉及EPLS影像診斷的文獻較少[3],本研究旨在探討低場MRI對ELPS的診斷價值,從而為本病的早期診斷提供更多的影像學支持。
1 資料與方法
1.1 一般資料
搜集2010年3月-2013年3月在四川省骨科醫院經手術或臨床確診為ELPS患者37例。其中男23例,女14例;年齡17~43歲,平均36.5歲。所有患者均為單膝患病,左膝14例,右膝23例;無急性外傷及炎癥等病史,行走時膝前方鈍性疼痛37例,尤以上下樓梯時為甚;不同程度運動受限33例,髕股關節摩擦音9例,壓髕征陽性37例。患者均已簽署知情同意書。
1.2 方法
1.2.1 影像學檢查方法
采用德國西門子公司0.35 T永磁型開放式MRI掃描儀,膝關節表面專用線圈,取仰臥位,膝關節屈曲15°。所有患者均行膝關節矢狀位及軸位MRI掃描。掃描序列及相關參數:矢狀面自旋回波T1WI序列 [重復時間(TR) 475 ms,回波時間(TE)16 ms]、矢狀面脂肪抑制短時間反轉恢復(STIR)序列(TR 4 570 ms,TE 24 ms);橫斷面脂肪抑制STIR序列(TR 4 570 ms,TE 24 ms);掃描層厚4 mm,掃描間距0.4 mm,掃描野200 mm。
1.2.2 圖像分析與評估
由2名骨肌系統的高年資影像專業醫師對受試者膝部的橫斷面T2WI、矢狀面T2WI、冠狀面及矢狀面抑脂質子密度加權像(PDWI)進行回顧性雙盲法閱片,觀察相關骨性結構、軟骨、脂肪墊、支持帶及鄰近軟組織的異常影像,意見不一致時協商評定。
1.2.3 評估標準
髕骨Wiberg[4]形態學分型如下:Ⅰ型為內側關節面凹下,并與外側關節面等寬;Ⅱ型為內側關節面小而平坦,并比外側關節面窄;Ⅲ型內側關節面極小,并比外側關節面窄;Ⅳ型內側關節面近乎垂直。
關節軟骨損傷的MRI分級參照Outerbridge分級法[5]進行評價:0級:正常軟骨;Ⅰ級:軟骨內信號異常但表面光整;Ⅱ級:軟骨表面信號減低<軟骨全層的50%;Ⅲ級:軟骨表面信號減低>軟骨全層的50%,但軟骨下無異常信號;Ⅳ級:全層軟骨信號減低,軟骨下骨髓水腫或不同程度囊性變。
1.3 統計學方法
應用SPSS 10.0軟件對影像資料進行數據分析,計數資料以例數(膝數)表示,計量資料以均數±標準差表示。受試者髕骨傾斜角在Wiberg分型中的比較采用單因素方差分析。以P值<0.05為有統計學意義。
2 結果
2.1 臨床資料及髕骨特征
37例患者均為單膝患病,WibergⅡ、Ⅲ(圖 1)、Ⅳ型髕骨分別為15、21、1膝;Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型的髕骨傾斜角分別為(21.2 ± 4.3)、(25.3 ± 5.4)、(28.5 ± 6.1)°,髕骨的傾斜角在Wiberg分型中的比較為Ⅳ型>Ⅲ型>Ⅱ型,差異有統計學意義(F=3.109,P<0.05)。

2.2 ELPS的MRI表現
所有患者中,髕股外側間隙變窄27例,髕骨傾斜伴髕骨輕度水平移位19例(圖 2),髕骨傾斜不伴髕骨水平移位15例,髕骨無傾斜及水平移位3例。髕骨外側面軟骨下骨硬化13例,髕骨外緣骨贅形成10例,二分髕骨3例,髕骨及股骨滑車軟骨Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級軟化分別為5、9、3、12例,軟骨下骨質不同程度水腫及囊性變(圖 3、4)。髕下脂肪墊不同程度水腫37例(圖 5);髕外側支持帶短縮增厚25例。
3 討論
正常情況下,髕股關節具有良好的對應關系,由于各種原因造成的髕股關節對應關系失常則可致髕周肌力失衡、髕骨運動軌跡不良,長期應力失衡導致髕骨向外側不同程度傾斜。髕骨外傾,可致髕股關節內外側壓力失衡,外側髕股關節壓力不同程度增大,鄰近軟骨不同程度損傷、退變[6, 7]。
ELPS是指髕股外側關節壓力長期過高而出現的一系列綜合征。多因髕骨長期向外側傾斜,髕外側支持帶適應性緊張、肥厚、短縮,髕骨外側緣牽拉性骨贅形成、內外側關節面長期應力不均衡造成。本病好發于中青年,隨年齡增大,髕股關節癥狀逐漸加重。膝前疼是ELPS最常見的臨床表現,部份患者主觀感覺“打軟腿”,可能與膝前疼導致的股四頭肌一過性抑制有關,亦或者與作用于髕骨的外側應力增加有關,該外側應力可維持溝槽的穩定。
3.1 髕股外側關節的解剖及生物力學機制
① 髕股外側關節的骨性結構。髕骨軟骨面以垂直的中央嵴分為內、外側關節面[8],髕外側關節面與股骨滑車凹的外側斜坡相對應形成髕股外側關節。膝關節屈伸時,髕骨向遠端運動的同時伴隨著橫向(內外側)運動軌跡[9]:屈膝初始髕骨向內側偏移,當進入滑車后開始向遠外側偏移,膝關節深度屈曲時髕骨下極懸空于滑車中線上方,髕骨外側關節面持續與股骨外髁關節面相對應,因此,在膝關節的屈曲范圍內,髕外側關節面始終保持著與股骨外髁適當的接觸,以維持髕骨穩定,防止外脫位。
② 髕股外側關節的軟組織結構。內側髕股韌帶是維持髕骨穩定性最重要的靜力結構[10],由于不同原因引起的該韌帶損傷常會導致髕骨不同程度的外移、外傾。當膝關節處于完全伸直位時,髕骨脫離滑車面,內側髕股韌帶的作用最強;在膝關節屈曲0~20°時,該韌帶在防止髕骨脫位的軟組織中發揮了50%~60%的作用[11]。在髕股關節復雜的外側解剖結構中,深層為關節囊,淺層為深筋膜,中間層則起主要作用,由髂脛束和股四頭肌腱膜結合在一起[12],髂脛束的張力可使髕骨的穩定性受到不同程度影響,減低了髕骨的外向穩定。股四頭肌則是導致髕骨不穩的重要動力裝置,其合力牽拉髕骨向后,使之與滑車凹準確地相互吻合。
3.2 ELPS的低場MRI表現
ELPS的早期膝關節MRI可表現為正常,但隨著病情的發展,其MRI影像會有一系列的特征性改變,如髕下脂肪墊外上側的水腫、髕骨傾斜、髕骨外側緣牽拉骨贅、髕股關節軟骨不同程度軟化等。
本研究發現,髕下脂肪墊外上側水腫是ELPS早期最為突出的表現之一,MRI平掃于PDWI抑脂像上清晰可見髕下脂肪墊區域的片狀高信號,以外上側為甚,是診斷本病早期的重要征象。本組患者均伴不同程度的髕下脂肪墊水腫改變,主要位于外上側即髕骨外下份區域。在膝關節屈伸過程中,髕骨相對穩定在股骨溝槽內,當髕骨外側關節壓力過度增高時,髕骨與鄰近的脂肪墊及股骨滑車產生異常的高應力,造成脂肪墊不同程度無菌性水腫,尤其是外上側區域。
髕股關節對應關系與髕骨及股骨滑車形態有較大的關系,本組髕骨Wiberg分型中,Ⅲ、Ⅳ型髕骨的髕股關節最不穩定,因髕骨內側關節面較外側關節面越來越窄、甚至與外側關節面垂直而致髕股關節相對不穩定,髕股外側關節面過度負荷而內側關節面壓力過低,髕內外側支持帶不均衡,以致兩側牽拉不均衡,使髕骨出現傾斜。髕骨的外側傾斜常繼發于髕外側支持帶的緊張,其發病機制與作用于髕骨的外側應力增加有關[13]。本組患者髕骨的傾斜角在Wiberg分型中Ⅳ型>Ⅲ型>Ⅱ型,可能與髕股關節外側負荷長期過大有關。全部患者外側髕股角開口向內,即髕骨均向外側傾斜,髕骨外側關節間隙不對稱性變窄。髕骨在膝部屈伸過程中,其外側關節面與股骨滑車外側關節面產生異常接觸及撞擊,這種反復、細微的撞擊最終將造成髕骨外側面及股骨滑車軟骨不同程度損傷,進而軟骨下骨質不同程度硬化、水腫及囊性變等。髕骨外側軟骨面及股骨外側滑車軟骨面的損傷更能說明髕股外側關節壓力負荷長期增高所致的一系列改變。
髕內側支持帶增長變薄、髕外側支持帶肥厚短縮是本病較常見影像表現。本組25例患膝可見髕外側支持帶肥厚短縮,與文獻報道基本相符[1]。其發病機制可能與髕股關節先天發育及后天因素相關,髕骨傾斜致髕內側支持帶逐漸牽拉、變薄,髕外側支持帶逐漸緊張、短縮、肥厚,必又加重髕骨傾斜及與股骨滑車撞擊程度,進一步引發髕骨外側關節異常的高負荷。
髕骨外緣骨贅形成及二分髕骨是本病較嚴重的影像表現。目前認為髕骨外緣骨贅繼發于過度的外側牽拉,增厚并短縮的外側支持帶多次反復牽拉髕骨外緣,可能會引起二分髕骨[2],本組有10例髕骨外緣牽拉骨贅、3例二分髕骨。在ELPS中的二分髕骨的附屬骨塊位于髕骨外側緣而不是常見的髕骨外上角。ELPS中的二分髕骨進一步解釋了過度牽拉所致的髕骨外側一次骨化中應力性骨折。
MRI是唯一可無創性早期顯示骨、軟骨及脂肪墊改變的方法,可提供多平面超薄的斷層顯像。即使在髕股關節對合良好、普通X線平片及常規CT無陽性發現時,一些MRI征象仍可幫助診斷ELPS[3]。MRI軸位抑脂像可直觀、清晰顯示股骨后髁的連線并確定髕骨傾斜角的具體度數,同時可依靠軟骨表面形態及軟骨內部的信號強度對髕骨軟化程度進行詳細的判斷及分度[14]。MRI具有較高的軟組織分辨力,其抑脂序列可敏感、清晰地顯示髕下脂肪墊異常,是無創性診斷該類疾病的首選影像檢查方法[15]。而髕下脂肪墊外上份水腫可認為是EPLS的關鍵征象,MRI抑脂像表現為髕下脂肪墊外上份見大小不等的斑片狀、片絮狀或結節狀高信號,邊緣模糊。可伴有髕股外側關節軟骨的不同程度軟化,該征象強烈提示ELPS的存在。
綜上所述,髕下脂肪墊水腫、髕骨傾斜、髕股外側關節軟骨面不同程度的軟化、剝脫及軟骨下骨質的硬化、小囊變在ELPS的影像學診斷中起關鍵作用。目前,低場MRI檢查費用相對較低,并能多序列、多層面成像,且有極佳的密度分辨率,對軟骨、韌帶、脂肪墊及骨髓信號尤為敏感,能判斷病變的有無及程度,對ELPS的早期診斷有很高價值,可提供客觀的影像學依據,并可作為臨床相關檢查的重要選擇。