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MRI在盘状半月板诊疗中的价值及研究方向

来源:磁共振成像 作者:边文瑾,甄俊平
发布于:2021-01-22 共8232字

  摘    要: 盘状半月板是由半月板的异常发育而形成的近似盘状的纤维软骨板,为膝关节半月板最常见的解剖变异。磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)作为其无创的首选的影像学检查方法,能清楚显示盘状半月板的形态、大小和信号变化,在其诊疗过程中起到重要作用。该文结合几种不同的MRI技术对盘状半月板的形态学和功能研究,将MRI在盘状半月板诊断和治疗过程中的应用和贡献做一综述,探讨MRI在盘状半月板诊疗中的价值及今后的研究方向。

  关键词: 盘状半月板; 磁共振成像; 形态学研究; 定量诊断; 综述;

  Abstract: Discoid meniscus is a kind of discoid fibrocartilage plate formed by the abnormal development of meniscus, which is the most common anatomical variation of the meniscus of the knee joint. Magnetic resonance imaging(MRI) as its non-invasive imaging method of choice, can clearly show the shape, size and signal changes of the discoid meniscus, and plays an important role in its diagnosis and treatment. This article combines several different MRI techniques to study the morphology and function of discoid meniscus, reviews the application and contribution of MRI in the diagnosis and treatment of discoid meniscus, and discusses the value of MRI in the diagnosis and treatment of discoid meniscus and future research directions.

  Keyword: discoid meniscus; magnetic resonance imaging; morphological research; quantitative diagnosis; review;

  盘状半月板是由半月板的异常发育而形成的近似盘状的纤维软骨板,为膝关节半月板最常见的解剖变异,常见于外侧。据报道,在接受膝关节镜检查的患者中,外侧盘状半月板的发生率为0.4%至16.6%[1],撕裂率比正常形态的外侧半月板高出55%[2]。MRI能清楚显示盘状半月板的形态、大小和信号变化,可提供盘状半月板类型、周围附着情况、相关变性以及撕裂等有价值的信息,并用于手术计划的制定,在其诊疗过程中起到重要作用。笔者结合几种不同的MRI技术对盘状半月板的形态学和功能研究,将MRI在盘状半月板诊断和治疗过程中的应用和贡献做一综述,探讨MRI在盘状半月板诊疗中的价值及今后的研究方向。
 

MRI在盘状半月板诊疗中的价值及研究方向
 

  1 、常规仰卧位MRI对盘状半月板的研究

  高场MRI是评估膝关节半月板的首选成像方式,具有较高的信噪比、对比度噪声比、空间分辨率和对比度分辨率[3]。半月板本身及其撕裂的信号在较短的回波时间序列,特别是质子密度序列上能够被很好地显示。同时,MRI的多方位成像可应用于盘状半月板评估的不同方面:在冠状位评估半月板的形状和厚度,矢状位评估半月板撕裂和后附着物,轴位上显示放射状撕裂或复杂撕裂翻转的碎片。

  1.1、 盘状半月板的诊断

  1989年Silverman等[4]提出盘状半月板的MRI诊断标准,即连续3个及以上5 mm厚的矢状面图像显示半月板前、后角相连(“领结征”),在临床上得到普遍应用。但当盘状半月板存在较大的放射状撕裂、复合性撕裂和纵向撕裂时,半月板的中心可能因撕裂而消失,这一标准易忽视盘状半月板的诊断[5,6]。近年来,许多学者进一步研究发现,通过形态学测量量化盘状半月板的MRI特征,可增加MRI对盘状半月板的准确诊断及分类。Samoto等[7]提出,冠状面上半月板最小宽度/胫骨最大宽度≥20%或半月板矢状面覆盖率≥75%,可作为MRI定量诊断盘状半月板的标准,即使在半月板撕裂时也具有很高的敏感度(95%)和特异度(97%)。Choi等[8]按此方法进一步测量得出,MRI上外侧半月板最小宽度/胫骨最大宽度≥0.32可区分完全型盘状半月板和不完全型盘状半月板。Xu等[9]在轴位MRI图像上测量后外侧髁角与后内侧髁角,量化盘状半月板与正常半月板股骨外侧髁形态的研究发现,外侧完全型盘状半月板患者股骨后外侧髁明显发育不良,且该测量技术对外侧完全型盘状半月板的诊断具有较高的特异度和敏感度,后外侧髁角<18.705°和后外侧髁角/后内侧髁角<0.798°可用来诊断完全型盘状半月板。

  1.2、 盘状半月板损伤的评估

  盘状半月板的撕裂的MRI诊断比非盘状半月板更具有挑战性,通常Ⅲ级信号改变代表半月板撕裂,Ⅰ级和Ⅱ级信号并不能准确预测撕裂的存在。但关节镜下显示,部分Ⅰ级和Ⅱ级信号改变的盘状半月板也会存在半月板撕裂。Yoo等[10]的研究得出,如果术前MRI上观察到伴有信号改变的盘状半月板存在变形或移位,即使不是Ⅲ级信号改变,也提示半月板撕裂的可能性较大。这表明形态学变化特征同样是评估盘状半月板损伤的重要指标。盘状半月板形态的改变与损伤的部位及损伤后的失稳、移位有关,当损伤位于前角或后角时,盘状半月板的体部失稳并向对侧移位,MRI矢状位上表现为对侧角肥厚卷曲,即“肥角征”、“半月板卷曲征”;当损伤位于半月板体部关节囊附着处时,体部失稳后多向髁间窝内移位,MRI冠位上表现为“游离缘肥厚征”,矢状位上增厚的游离缘表现为“双交叉韧带征”。近年来有学者对盘状半月板损伤的这些形态学变化进行了量化,Lee等[11]的研究显示,撕裂的盘状半月板的外侧半月板后角高度和外侧/内侧半月板后角高度的比值均显着高于无撕裂者;孙晓新等[12]的研究得出,冠状面上外侧盘状半月板的体部宽度与股骨外侧髁宽度的比值、游离缘高度与体部高度比值>1时高度提示损伤。将定量测量标准作为评估半月板损伤的一项依据,无疑可减小诊断时主观因素的影响。

  1.3、 术前评估及术后评价

  盘状半月板撕裂后不稳定导致半月板发生移位,这对手术治疗方式的选择有重要影响。对于有移位的半月板,在进行半月板切除前必须将半月板复位,对存在周缘不稳定的盘状半月板,还需要在成形后予以牢固固定。因此,在术前MRI图像上应仔细评估盘状半月板撕裂的部位、是否存在移位以及移位的方向,并识别提示半月板不稳定的迹象,正确地指导骨科医生做术前计划。Ahn等[13]研究得出,MRI上观察到的盘状半月板的形态不同与关节镜检查证实的外周撕裂、不稳定显着相关。依据盘状半月板的MRI形态,将半月板分为4型:中央型、前中央型、后中央型和无移位型。中央型半月板存在外侧部撕裂,前中央型半月板存在后角撕裂,后中央型半月板存在前角撕裂。文献报道[14],自内而外修复技术主要用于半月板后角和中部撕裂修复,自外而内修复技术则对半月板前角缝合常效果满意,全内缝合技术可使半月板后部和中部后份撕裂得以很好的修复。因此,依据盘状半月板的MRI形态可以判断撕裂和不稳定的部位,进而指导手术修复技术的选择。近期,Kang等[15]在Ahn等[13]的研究基础上进一步报道了盘状半月板不同部位的不稳定的临床和MRI测量因素。Restrepo等[3]报道了能够提示盘状半月板不稳定的MRI征象,包括半月板形态异常、半月板移位和半月板旁水肿。他们的研究为关节镜术中探查进一步提供了方向,但目前常规磁共振对于不存在形态改变和移位的盘状半月板的稳定性仍难以准确判断。值得注意的是,术前MRI评估目前仍是术中关节镜探查的重要提示和辅助,并不能替代关节镜探查提前决定手术方式。

  MRI对盘状半月板结构的定量测量研究亦可为手术提供更精准的信息,Choi等[16]在冠状面上测量、比较盘状和非盘状外侧半月板后角附着点的位置,得出盘状半月板的后角附着点比非盘状组位于更内侧,在胫骨外侧隆起峰的内侧5.3 mm处,为盘状半月板切除后的同种异体外侧半月板移植手术提供了半月板后角位置标准。Mayer-Wagner等[17]通过在MRI上测量盘状半月板术前和术后的前、后径以及厚度变化,量化部分切除术的半月板切除量,结果显示术后残留的组织数量少于预期,尤其是在前部,说明术中对剩余半月板组织的最终大小估计过高,手术时需改进这一点。

  MRI能准确地评估术后半月板的形态、信号和关节软骨的变化。长期随访结果显示,盘状半月板全切术后骨关节炎发生率较高[18,19],因此需尽可能地采用半月板部分切除术以保留半月板的功能。Chedal-Bornu等[20]和Lee等[21]通过MRI测量部分切除术后残余半月板的大小和评估外侧间隙的软骨发现,残留半月板大小会随时间减小,大部分关节外侧间隙也会存在关节炎进展。Wasser等[22]应用MRI对部分切除联合修补术后的残余半月板形态和愈合情况进行评估,结果显示良好的半月板愈合和解剖学结果,疗效优于单纯的切除或缝补术。虽然MRI能对盘状半月板不同术式的疗效和预后做出影像学评价,但长期疗效的评估尚需与更长远、更大范围的临床研究相结合。

  2、 负重直立位MRI对盘状半月板的研究

  相较于仰卧位MRI,负重位MRI可以在生理负重条件下模拟关节结构的体内变化、检测负荷引起的生理和病理变化,是了解膝关节自然运动行为的必要条件。近年来,负荷应力下的MRI被认为是改善骨肌MRI临床应用的一种新方法[23]。Freutel等[24]对猪的膝半月板进行负重位MRI扫描,结果显示半月板及其附着体最大位移达2.66 mm,半月板前、后径距离平均增加0.9 mm。Barile等[25]利用负重位MRI评估损伤的半月板形态变化的研究显示,从仰卧位向直立位转变时,不稳定的半月板形态不断改变,甚至导致内侧半月板后角半脱位,而稳定的半月板后角的形态学改变和后角半脱位并不存在。以上研究表明,负重位MRI技术能够较好地识别半月板的形态学变化,预测半月板撕裂的稳定性和潜在的不稳定性。而盘状半月板形态和内部成分的异常导致其力学传导模式的异常,可能从其功能位的形态学变化反映出来,杨宇[26]利用负重位MRI评估盘状半月板的研究显示,负重位MRI下未损伤的盘状半月板的前后径的增加小于正常半月板,盘状半月板的形变程度与损伤具有相关性,损伤组形变程度高于未损伤组及正常半月板。除此之外,常规MRI仅可检测出形态发生改变的盘状半月板的稳定性,对于没有形态改变的盘状半月板检出率较低。因此,研究者提出利用负重位MRI的形态学变化评估无移位型盘状半月板的潜在不稳定性,结果显示仰卧位MRI上伴有Ⅲ级信号改变的无移位型盘状半月板在负重位MRI上明显向中央移位,关节镜探查结果证实周缘稳定性差,由此可见负重位MRI可以增加盘状半月板周缘稳定性的术前评估准确率。但该技术也具有相应的局限性,主要来源于较低的磁场强度(<1 T)和患者较长时间静止地处于直立状态的不适感。

  3 、定量MRI技术对盘状半月板的研究

  盘状半月板基质中的胶原纤维数量减少、排列紊乱,异质性明显[27,28],是导致其脆弱性的原因之一。但目前对盘状半月板超微结构的组织学研究仅限于术后切除的半月板,不能在术前应用指导临床。近些年,对组织内部成分进行定量评估的MRI新技术逐渐被应用,可通过定量测量值非侵入性地、敏感地评估和监测超出形态和结构的成分半月板组织特征及其变化,提供客观可靠的生物学指标。其中T2 mapping与UTE-T2*成像技术可评价半月板内胶原纤维的含量、取向以及各向异性[29],T1rho和软骨MR延迟增强扫描技术用来评估半月板内蛋白多糖的含量[30]。Takao等[31]用T1ρ和T2值描述了半月板的组织学带状分布差异;Nebelung等[32]利用定量MRI技术评估半月板退变的内部变化,结果显示T1、T1ρ、T2和UTE-T2*值随半月板组织学退变而显着增加。将定量MRI技术应用于盘状半月板及其损伤后的成分评估,可作为MRI对盘状半月板的生物学评估指标,其与形态学MRI结合后不仅可为盘状半月板的诊断及手术方式的选择提供更加全面可靠的客观影像数据,为术前评估提供有效指导和预测,还可在术后监测盘状半月板修复情况。

  4 、小结与展望

  正确及时的诊断是对盘状半月板有效治疗的首要前提,常规的高场MRI仍然是首选的检查方法。针对性治疗应以循证的客观评估标准为指导,近年来研究者们致力于提高术前MRI的有效性,如何在术前精确判断半月板本身及损伤的情况,使术前即可确定手术方式具有研究意义。与常规仰卧位MRI相比,负重位MRI可检测生理学条件下的形态变化,定量MRI技术可以无创地标准化测量内部成分的具体变化。未来将形态学MRI与功能学MRI更多地结合起来,实现盘状半月板MRI的一体化全面评估,对盘状半月板无论是诊断还是术前指导和预测都具有重大意义。另外,对于一些目前仅限于定性的形态学研究也可以进一步具体到定量测量以成为精准有效的预测指标,如对盘状半月板移位的距离和周缘不稳相关的测量,半月板具体切除量对术后骨关节炎的影响等等。

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作者单位:山西医科大学医学影像学院 山西医科大学第二医院影像科
原文出处:边文瑾,甄俊平.MRI在盘状半月板诊疗中的应用进展[J].磁共振成像,2021,12(01):118-120.
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