如何利用MR,直视最常见的膝关节韧带损伤?
膝关节韧带损伤的MRI检查是目前显示膝关节韧带结构最好的影像学手段,它可以直接显示韧带的走行和轮廓,从而达到“直视化”诊断效果。从信号的角度,正常的韧带内部缺乏可移动的氢质子,胶原纤维紧密而规律的排列导致韧带的T2值非常低,因此在各种序列上均表现为低信号;从形态的角度,正常韧带都有相应的起点、完整的韧带实质部以及止点,并且具有一定的紧张性。因此,正常韧带在MRI图像上多表现为特定区域的、连续性完整的、边界清晰的、有一定张力的低信号条索状结构。
韧带损伤在MRI上主要表现为信号和形态的异常改变:
从信号的角度,急性韧带损伤常伴有韧带内部及韧带周围软组织的水肿、出血,在T2W图像上信号增高;慢性韧带损伤则多形成瘢痕组织,而瘢痕在T2W图像上表现为与韧带一样的低信号。
从形态的角度,急性韧带损伤多表现为韧带肿胀增粗或连续性中断,韧带轮廓模糊;而慢性韧带损伤则多表现为连续性中断、韧带萎缩变细、甚至消失,韧带残端回缩等;若断裂处恰好为瘢痕连接,则可表现为类似正常的韧带形态。
利用MRI评估关节韧带时,需要特别注意以下几个方面:
① 各条韧带的走行方向与MRI断层扫描的方向不可能完全一致,而且韧带也有一定的宽度,因此韧带全程经常不能在单层MRI断层图像上完整显示。此时,连续观察相邻的数层图像将有助于完整了解韧带情况。
② 体内的部分韧带由多条纤维束共同组成,而纤维束之间夹杂一定的脂肪、滑膜、甚至液体,从而导致韧带在MRI图像上出现分束、甚至呈条纹状外观。
③ 退变可能导致韧带内部出现局限性黏液变性,从而使韧带局部的MRI信号增高。
④ 某些MRI技术和物理学因素,如超短TE序列、魔角现象等,也可导致某些韧带特定部位的信号局限性增高。
01 前交叉韧带损伤
MRI矢状面是评估前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)的主要方位,走的结构正常ACL表现为低信号的条状影,起自胫骨髁间前窝处,向外上方止于股骨外髁的内侧面,韧带主
体基本平行于髁间窝顶皮质线。其中,韧带股骨附着处较窄,信号相对均匀并较低;韧带胫骨端较宽,其附着处可表现为扇形,各纤维束间可夹杂条状、线形的中等或高信号影(图1)。偶尔,MRI可区分ACL的内前束和外后束,后者信号常明显高于前者。
图1 正常ACL的矢状面T1W(A)和T2W(B)
【最合适的观察ACL的断面是什么?】
外旋15°~30°的斜矢状面扫描可以使ACL主体更加完整地显示在单层MRI图像上,因此也可以作为ACL损伤的常规扫描方位,尤其是当评价重建术后的ACL移植物时。在冠状面和横断面图像上,ACL只能逐段显示,因此通常需要观察连续的3~4层图像。
【ACL断裂在MR上有哪些表现?】ACL断裂常表现为完全断裂,主要发生于韧带的中上部(70%),其MRI表现与受伤时间有一定的关联性。
(1)完全断裂
当ACL急性断裂时(2周以内),韧带断裂处常表现为肿胀、边界模糊、T2W上信号增高(水肿)、韧带纤维的断端相互夹杂呈“马尾状”或“墩布末端状”(图2),表现为完全游离的两个韧带残端者相对少见。
图2 急性ACL断裂,T1W(A)和脂肪抑制T2W(B)韧带上段水肿、纤维断裂
在韧带慢性断裂时(4周以后),韧带的水肿和肿胀消退,韧带残端轮廓在T2W相对更容易辨认。此时,若断裂发生于韧带的上部,韧带下部纤维常萎缩变细并呈水平走行,即不平行于髁间窝顶皮质线,而股骨端的韧带残端常萎缩消失(图3);若断裂发生于韧带中部,则常可发现两个游离的、萎缩变细的、张力消失的韧带残端(图4)。
图3 慢性ACL断裂,韧带胫骨残端(箭头)水平走行
图4 慢性ACL断裂,表现为2个游离的残端
ACL断裂除上述常见表现外,ACL损伤在MRI上还可以表现为以下特殊形式:
①ACL长期慢性完全断裂时,由于血供的中断,ACL的残端可以完全萎缩消失,从而观察
不到韧带(图5);
图5 ACL断裂时间较久ACL完全萎缩
②慢性断裂时,ACL残端可以与后交叉韧带粘连,从后交叉韧带的表面滑膜获得血供而不萎缩,在MRI上表现为韧带的走行异常(图6);
图6 慢性ACL断裂,ACL粘连于PCL之上
③青少年和少数成人中,ACL可以发生胫骨附着处的撕脱骨折。此时,ACL本身的连续性和信号尚可,但张力有所下降;大的撕脱骨折块在MRI上可以直接观察,但小的撕脱骨折块常需结合X线片或CT;胫骨髁间前窝撕脱处骨床表现为局部缺损或骨髓水肿(图7)。
图7 ACL胫骨端撕脱
(2)部分断裂
ACL部分断裂占所有ACL断裂的30%以下。MRI诊断ACL部分断裂比较困难,但若发现以下征象则需考虑:
① T2W显示韧带内的局限性高信号,其信号强度类似关节液;
② 韧带边缘呈波浪状,韧带张力下降;
③部分韧带纤维中断,走行异常(图8);
④ 韧带变细等。
图8 ACL部分撕裂,可见一束纤维(箭)水平走行
【如何通过MR诊断ACL损伤?】
利用MRI诊断ACL损伤时,总体可以分为所谓的“直接征象”和“间接征象”,“直接征象”指的是韧带本身形态和信号的变化,而“间接征象”指韧带损伤后继发的其他相关改变。
从诊断的角度,“直接征象”是诊断ACL断裂的主要依据,若ACL本身出现任何上述的形态和信号异常,都可以直接诊断为ACL断裂。“间接征象”并不是确定诊断的必要条件,但它可以起到提示作用,以便阅片者更加仔细地去观察ACL本身的情况。文献提及的ACL损伤的间接征象很多,但仅股骨外髁中部骨挫伤、外侧胫骨平台后部骨挫伤、胫骨前方移位征
、外侧半月板后角裸露等几个征象对ACL断裂具有较高的预测价值(图9)。
图9 ACL断裂特征性的骨挫伤(箭),位于股骨外髁中部和外侧胫骨平台后部
【ACL重建术后,移植物评估依靠MR】
随着ACL重建术在临床的广泛开展,评价ACL移植物的情况也成为MRI重要任务之一。MRI可用于评估以下韧带重建后的并发症:
① 移植物撞击:MRI的斜矢状面可直接显示移植物与股骨髁间窝顶部的关系,若移植物胫骨附着部位于髁间窝顶皮质线延长线的前方、移植物轮廓不清并明显后弓,提示存在撞击的可能。移植物与髁间窝顶的撞击还可能导致韧带下2/3区域出现明显T2W高信号,但这种表现并不具有特征性,因为移植物本身需要经历缺血坏死期、血管再生期、细胞增殖期和塑形重建期等4个阶段,前3个阶段均可能导致正常移植物在T2W上出现异常高信号,持续时间随个体有所差异,但可能持续至2年或2年以上;
② 移植物再次断裂:MRI主要依据为重建韧带的连续性不完整,韧带残端异常走行等(图10),重建韧带的信号变化不能作为主要诊断依据;
图10 ACL移植物再次断裂,水平走行
③“车辐状病变”(Cyclops lesion):“车辐状病变”本质为关节内、重建韧带前方的局限性纤维化结节,因此它在T1W表现为低信号,在T2W主体表现为低信号或不均混杂低信号(图11);
图11 ACL重建术后,T1W(A)和脂肪抑制T2W(B):显示移植物前方的车辐状病变
④ 骨隧道扩大和腱鞘囊肿:MRI图像显示隧道内及隧道周围的囊性肿物,T1W低信号,T2W高信号。此外,MRI也可用于评估术后关节纤维化的程度、关节软骨退变的程度以及并发的半月板撕裂和退变等。
02后交叉韧带损伤
正常后交叉韧带(posterior cruciate ligament,PCL)在MRI矢状面上显示满意,在各种序列中均表现为低信号条状结构,粗细相对均匀一致,自股骨内髁的外侧面向下、后延伸至胫骨后方关节线下,一般不能区分出韧带的前外束和后内束。在伸直位膝关节MRI扫描时,
PCL相对松弛,可呈弓形(图12)。在年龄较大的患者中,由于韧带内部的黏液变性,可能导致韧带的MRI信号相对增高。
图12 正常PCL,T1W(A)和脂肪抑制T2W(B)
【PCL损伤MR有何表现?】
PCL损伤约70%为合并其他结构损伤,约30%为PCL单纯断裂。PCL断裂最常发生在韧带的中部,完全断裂者表现为韧带的连续性中断,断端可回缩膨大,裂口处为液体信号充填(图13);
图13 PCL中部完全断裂,T1W(A)和脂肪抑制T2W(B)
部分断裂者则表现为韧带内部局限性的长T1、长T2异常信号,可伴韧带局部变薄、增粗、波浪状轮廓等,但韧带总的连续性尚可(图14)。
图14 PCL部分断裂,韧带中部可见T2W高信号
少数情况下可发生PCL撕脱骨折,一般见于韧带的胫骨附着处,表现为胫骨后方的骨软骨撕脱骨折、撕脱处骨床水肿以及PCL张力的下降(图15)。在PCL损伤的“间接征象”中,胫骨前方骨挫伤相对具有特异性,偶尔也可见胫骨后方移位和外侧半月板后角后移。
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