X線平片及3.0T磁共振對膝關節自發性骨壞死的診斷價值

鄧冠華，曾仲剛，王俊

東莞市中醫醫院醫學影像科，廣東 東莞 523000

根據膝關節骨壞死的病因及特點，可以將其分為自發性骨壞死與繼發性骨壞死，其中膝關節自發性骨壞死又稱為Ahlback 病，主要是由于Ahlback 在1968年首次報道該病而得名[1]。膝關節自發性骨壞死(spontaneous osteonecrosis of the knee，SONK)用以表示膝關節局部壞死，病因不明，多發生在股骨內側髁深層，個別發生于股骨外側髁或脛骨面[2]。SONK一般累及單一膝關節骨質部位，也可能累及兩處骨質，在早期時癥狀表現不明顯，但進展較快，臨床中漏診、誤診較多，預后較差，影響患者的生活質量[3]。以往臨床診斷常用X線診斷，但X線對早期病灶或病灶分期情況無法作出準確判斷，極易延誤治療時機。目前，隨著磁共振成像技術的發展，針對患者膝關節的檢查也越來越多，并且準確率越來越高，由于MRI 具有較高的分辨率，圖像能夠更好的顯示出韌帶、半月板、關節軟骨以及關節囊等軟組織的病變情況，在臨床中的廣泛應用[4-5]。本研究旨在探討3.0T 磁共振對膝關節自發性骨壞死患者的臨床診斷價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 前瞻性選取東莞市中醫醫院醫學影像科在2016 年7 月至2019 年7 月期間收治的60例SONK 患者作為研究對象，共計60 個病灶膝關節，其中44 例膝關內側疼痛，16 例膝關節外側疼痛。60例患者中，男性9 例，女性51 例；年齡45～82 歲，平均(54.88±3.76)歲。納入標準：①所有患者均具有明顯的關節疼痛癥狀，且發病時無明顯膝關節外傷等誘因，或僅有輕度損傷，屬于突發性疼痛，尤其在夜間或靜息時疼痛；②同時伴有一定的肢體功能障礙；③經休息后膝關節疼痛可有所緩解；④經檢查可見膝蓋部位關節具有一定腫脹或關節間隙存在壓痛表現；⑤患者均無長期使用促進骨壞死相關激素，且無長期飲酒過量、紅斑狼瘡、鐮刀型紅細胞貧血、腎移植后、減壓病等全身性疾病。排除標準：①無法遵循醫囑完成相關檢查及治療者；②具有心肝腎功能嚴重不全及心腦血管疾病者；③存在嚴重精神病史，對治療依從性低者。本研究經醫院醫學倫理委員會批準，患者及其家屬均知情并簽署同意書。

1.2 方法 所有患者均行X線平片及MRI檢查。

1.2.1 X線檢查 DR管電壓66 kV，電流100 mA，6.3 mAs，分別拍攝膝關節的正位及側位。

1.2.2 MRI 圖像采集 采用儀器為Philips Achieva 3.0TMR機，取患者仰臥位，雙腿自然伸直，結合膝關節八通道相控陣專用線圈(SENSE Knee Coil 3.0T/8ch)進行掃描，常規行膝關節掃描序列及參數見表1。

1.2.3 MRI 圖像分析 獲得的所有圖像資料上傳至同一工作站，均由2 名專業醫師經過共同討論后作出判斷，分別觀察和分析圖像中患者的病灶部位、形態、信號以及相關鄰近關節的形態情況，觀察膝關節是否完整，尤其針對膝關節骨壞死部位病灶情況的檢出率進行記錄。

1.3 分期診斷標準

1.3.1 根據AGLIETTI等[6]X線平片5期分法 Ⅰ期：X 線未見異常；Ⅱ期：X 線檢查僅顯示受累股骨髁的持重區輕度扁平；Ⅲ期：X線顯示軟骨下出現大小不等的透亮區，其近、遠側端周圍部分硬化；Ⅳ期：X線顯示透亮區周圍有明顯硬化環包繞，軟骨下骨塌陷似鈣化條；Ⅴ期：X線顯示發展為繼發性骨關節炎,表現為關節間隙變窄、軟骨下硬化、骨贅形成及骨侵蝕。

1.3.2 根據LOTKE等[7]MRI診斷4期分法 Ⅰ期(早期)：MRI 顯示左股骨外側髁關節面下線狀低信號線，呈線狀、片狀低信號或者條帶狀高信號以及混雜信號，STIR顯示高信號，水腫明顯，邊界模糊，關節軟骨完整；X線未見異常。Ⅱ期(壞死期)：6例：MRI顯示右股骨外側髁關節面下小片狀低信號，關節軟骨完整，MRI 信號提示反應性新生骨硬化。Ⅲ期(塌陷期)：MRI 顯示左脛骨內側平臺關節面下信號不均，提示肉芽組織形成，關節軟骨厚薄不一，X線顯示骨質硬化，關節面下塌。Ⅳ期(退變期)：MRI顯示顯示左股骨內側髁關節軟骨缺損，關節面塌陷，囊腫形成；X 線顯示骨贅形成，關節間隙變窄，合并關節退行性改變。

1.4 統計學方法 應用SPSS24.0統計軟件進行數據分析，計數資料組間比較采用χ2檢驗，以P＜0.05為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 X線檢查 X線平片檢測60例患者膝關節，檢查結果顯示膝關節病灶20 個，40 個無病灶膝關節(圖1A)，診斷準確率為33.33%。其中關節面骨質輕度變平4 例(圖1B)；關節面下骨質密度減低伴周圍骨質硬化，關節面塌陷11例(圖1C)；骨贅形成，合并關節退行性改變5例(圖1D)。

圖1 患者X線檢查

2.2 3.0T 磁共振檢查 3.0T 磁共振掃描60 例患者膝關節顯示共有60 個病灶膝關節，診斷準確率為100%。其中病灶位于股骨內側髁36(60%)例，外側髁16(26.7%)例，脛骨內側平臺8(13.3%)例，脛骨外側平臺0 例。其中左股骨內側髁18 例，右股骨內側髁18例，左股骨外側髁8 例，右股骨外側髁8 例，左脛骨內側平臺6例，右脛骨內側平臺2例。

MRI 檢查所見6 例病灶膝關節軟骨下小片狀長T1 稍長T2 信號，STIR 可見骨髓水腫，病變邊緣稍模糊，范圍相對局限，關節軟骨完整(圖2A)；9 例病灶膝關節病變T1W1、T2WI呈線狀低信號(軟骨下微骨折)，STIR 明顯骨髓水腫，病變邊緣模糊，關節軟骨完整(圖2B)；14例病灶膝關節呈關節面下小條片狀長T1短T2 信號，反應性新生骨硬化，STIR 可見骨髓水腫，病變邊緣模糊，關節軟骨完整(圖2C～2D)；20例病灶膝關節呈T1WI模糊片狀低信號，T2WI病變中央條片狀高信號，周圍低信號線包繞，STIR明顯高信號，關節軟骨變薄、基本完整，提示肉芽組織形成，關節軟骨厚薄不一，關節面不光整(圖2E～2F)；11例病灶膝關節明顯呈長T1、長T 2 信號，骨髓水腫相對局限，關節面下囊腫形成，關節軟骨變薄及出現缺損，對應關節骨質增生，關節間隙狹窄，關節面塌陷(圖2G～2H)。60 例患者中合并半月板損傷49例，髕骨軟化癥具有16例，關節積液35例，腘窩囊腫具有9例。

圖2 患者MRI檢查

2.3 兩種方式檢查膝關節骨壞死病灶比較 采用X 線檢查顯示病灶膝關節20 個，40 個無病灶膝關節，診斷準確率為33.33%，采用3.0T 磁共振檢查顯示病灶膝關節60個，診斷準確率為100.00%，3.0T磁共振診斷準確率明顯高于X線平片檢查，差異有顯著統計學意義(χ2=60.000 0，P=0.000 0＜0.01)。

3 討論

人體膝關節是人體中最復雜、活動最多的負重關節，在各種外傷中受到創傷的可能性最大[8]。SONK是一種常見的骨科疾病，其病理表現為軟骨下不完全骨折或局灶性軟骨下骨壞死，關節軟骨蒼白、變扁，出現小范圍的軟骨塌陷，晚期出現軟骨松動，可局部分離[9]。但SONK病因到目前為止尚不清楚。有相關研究資料顯示，SONK 與骨骼軟骨下微骨折以及局部血液循環障礙相關，即當膝關節軟骨下區域受到應力作用時，關節持重區部位易產生應力改變，導致松質骨出現細微骨折，同時伴隨骨髓水腫現象，兩者共同作用引起骨髓高壓，從而壓迫骨內微循環導致血流不暢、運行障礙，導致關節微血管狹窄，供血量不足，發生水腫，加重血流阻力，尤其是靜脈回流障礙，供血更加缺乏，形成惡性循環，發展成膝關節骨壞死癥狀[10-12]。

臨床工作中以往主要采用X線平片對SONK患者膝關節進行診斷，漏診率高，尤其在早期階段X 線平片是正常表現，如無MRI和臨床常規檢查極易出現漏診；到中晚期病灶膝關節X線顯示出股骨髁或脛骨平臺趨于變平，關節面下骨質低密度透亮區，及外圍骨質呈現硬化[13]。因此，如果沒有在早期及時作出準確診斷，使病灶范圍擴展，X線平片出現不規則狀或地圖形狀，繼而發生膝關節骨質增生、骨贅形成，關節間隙變窄，關節面硬化，最終只能采用人工膝關節置換治療，給患者身體帶來痛苦[14]。目前隨著磁共振技術水平的提高，具有對病變區域骨髓水腫及病灶分期具有更高的敏感性，根據其信號的不同的表現，MRI 關節軟骨損傷可分4 期，MRI 軟骨損傷尤其在壞死早期及中期時，提示軟骨細胞在此時還存在存在一定的修復能力，臨床上極有可能治愈。因此MRI可以更好的反應出膝關節自發性骨壞死病情變化，這對于臨床的早期診斷和治療均具有重要意義[15-16]。

在眾多MRI 序列當中，本研究發現PDWI 冠狀面和矢狀面對自發性骨壞死的分期較有優勢。研究結果顯示在I 期(早期)，6 例(10.00%)病灶膝關節MRI 表現就是單純骨髓水腫，需要與骨挫傷、感染、一過性骨質疏松及交感反射性營養不良鑒別，通過結合病史、實驗室檢查可以鑒別，此期為缺血早期；9 例(15.00%)病灶膝關節見線狀低信號(軟骨下微骨折)，STIR明顯骨髓水腫，病變邊緣模糊，關節軟骨完整，MRI信號表現與其他部位的微骨折信號一致，但患者無外傷病史，此期可印證了自發性骨壞死應力性微骨折理論，為壞死早期；14 例(23.33%)病灶膝關節呈關節面下小條片狀長T1 短T2 信號，STIR 可見骨髓水腫，關節軟骨尚完整，MRI 信號代表反應性新生骨硬化；20 例(33.33%)病灶膝關節呈T1WI 模糊片狀低信號，T2WI病變中央條片狀高信號，邊緣呈稍高信號，周圍低信號線包繞，STIR明顯高信號，關節軟骨厚薄不均，關節面不光整，MRI表現為信號不均勻，邊界逐漸清晰，部分病例出現雙邊征或三邊征，中央高信號代表壞死液化，邊緣稍高信號代表肉芽組織，周邊低信號代表硬化帶，次期為Ⅱ期(壞死期)；在Ⅲ期(塌陷期)以及Ⅳ期(退變期)時，11例(18.33%)病灶膝關節明顯呈長T1、長T 2 信號，骨髓水腫相對局限，關節面下囊腫形成，關節軟骨變薄及出現缺損，對應關節骨質增生，關節間隙狹窄，關節面塌陷，病程進一步發展，合并退行性骨關節病。本研究中60 例患者SONK 經MRI 均具有典型性信號表現，尤其在早期相較于X 線診斷敏感度高，診斷準確率高達100%，X 線診斷準確率為33.33%，這主要在于早期采用X 線顯示無明顯異常，而MRI顯示至少15例(25%)為左股骨外側髁關節面下線狀低信號線。同時根據本研究結果顯示比較雙側膝關節發病率，分別為左膝32 例，右膝28 例，無顯著差異；另外60 例病灶膝關節中，沒有發生一例在脛骨外側平臺，這可能與膝關節承重受力有關。

根據MRI診斷SONK病灶顯示異常信號需要6～10周，而X線診斷時間需要2～4個月，同時也需要結合早期臨床表現如突發疼痛作出準確診斷，尤其是當MRI顯示為關節軟骨組織完整，但出現T1WI 信號降低，T2WI信號升高的現象[17]。同時特別需要鑒別SONK與剝脫性骨軟骨炎、骨性關節炎、骨挫傷等病變的區別，關鍵在于無軟骨明顯破損現象，如MRI對剝脫性骨軟骨炎掃描顯示為軟骨信號異常，出現局部壞死并剝脫游離；骨性關節炎的影像是始于關節軟骨破壞，因此，早期可見關節軟骨信號及形態的異常改變，邊緣不規則破損，可出現軟骨信號增高及囊腫形成；而骨挫傷有明顯外傷病，常見發生于股骨外側髁和脛骨外側平臺[18-19]。

綜上所述，采用3.0T磁共振可以清晰顯示膝關節自發性骨壞死的病灶部位及病變分期，較X線平片有更高的敏感性和準確性，有利于及時發現病變，為臨床治療提供可靠依據。