髌股关节形态变异是否会对合成磁共振软骨定量造成影响?

[摘要]目的：探讨髌股关节形态变异对股骨滑车、髌软骨定量值的影响。方法:采用GE signa pioneer合成磁共振成像（synthetic MRI）技术对志愿者行髌股关节T1、T2、PD定量，对比Ⅱ型与Ⅲ型髌骨，滑车发育正常与不对称志愿者软骨定量值的差异。结果：Ⅱ型与Ⅲ型髌骨中，髌骨外侧面T1、T2、PD定量值，差异均无统计学意义（P＞0.05）；髌骨内侧面T2、PD值差异有统计学意义（P＜0.05）。结论：在髌股关节软骨定量研究中，髌骨内侧面的软骨受髌骨形态差异影响较大，可能不是膝关节软骨早期损伤研究的理想部位。髌骨外侧面、滑车面软骨定量相对稳定，受髌股关节发育影响较小。

[关键词]合成磁共振成像；定量；髌骨；股骨滑车；形态变异；

Does patellofemoral joint morphological variation affect cartilage quantification on synthetic MRI?

[Abstract]Objective:To investigate the cartilaginous quantitative value difference in femoral trochlea and patello of morphological variation.Methods:The cartilaginous quantitative values of T1,T2 and PD in patellofemoral joint were determined by GE signa pioneer synthetic magnetic resonance imaging(synthetic MRI).The quantitative values of cartilage between typeⅡand typeⅢpatella,normal trochlear and asymmetric volunteers were compared.Results:There was not significant difference in the quantitative values of T1,T2 and PD on the external side of patella between typeⅡand typeⅢpatella(P>0.05).There were statistically significant differences in T2 and PD values on the medial side of patella between typeⅡand typeⅢpatella(P<0.05).Conclusion:In the quantitative study of patellofemoral articular cartilage,the T1,T2 and PD value in the medial surface of the patella is greatly affected by the morphological differences,which may not be the ideal site for the study of early injury of knee cartilage.The quantitative quantity of the external side of patella and trochlear is relatively stable.

[Key Words]Synthetic MRI;Quantitative;Patella;Trochlea femoris;Morphological variation

随着全球人口老龄化、肥胖日益常见及全民健身运动的兴起，膝关节软骨损伤发病率不断增高[1]。关节软骨损伤是骨性关节炎（OA）的常见表现，早期关节软骨损伤的诊断及监测是临床关注的焦点及难点[2]。早期OA软骨定量离不开对正常值的测定。临床实际工作中，笔者发现髌股关节发育异常并不少见[3-4]。因此，有必要在髌股关节形态变异的背景下，对正常志愿者关节软骨进行测量，探讨髌股关节形态变异对软骨定量的影响，以提高临床认识。

1材料与方法

1.1 一般资料

收集我院2021年12月-2022年04月健康志愿者93例作为研究对象，平均年龄21.5±3.7岁，男55例，女38例。纳入标准：①无膝关节疼痛；②膝关节碾磨实验阴性；③关节软骨MRI Rose分级为正常者。排除标准：①膝关节外伤、手术患者；②膝关节肿瘤病史；③MRI检查禁忌症患者。所有志愿者均知情、同意并签署相关同意书。83例患者根据Wiberg分型，I型2例，Ⅱ型60例，Ⅲ型31例；I型髌骨例数较少，不纳入本次研究。

1.2 检查方法

扫描设备采用GE signa pioneer磁共振扫描仪，线圈采用16通道膝关节表面线圈。扫描前所有志愿者需静坐半小时，扫描时采取仰卧位，上肢举过头顶，足先进模式，膝关节自然屈曲10°-15°，扫描中心定位于髌骨下缘；膝关节扫描时采用沙袋固定，并嘱志愿者尽量保持膝关节不动。

MRI扫描序列及参数：①常规序列：矢状位、冠状位质子加权序列FS-PDWI（TR 2700ms，TE 35ms，FOV 160×160mm，矩阵320×320）；轴位质子加权序列FS-PDWI（TR 3500ms，TE 45ms，FOV 160×160mm，矩阵320×320）；矢状位T1 FSE（TR 450ms，TE 20ms，FOV 160×160mm，矩阵320×320）。②合成磁共振成像（synthetic MRI）轴位MAGiC序列：TR 4000ms，TE 90ms，FOV 160×160mm，矩阵320×320，层厚4mm，层间距0mm，扫描时间为6分34秒；MAGiC序列定位复制常规序列轴位FS-PDWI定位。

1.3测量方法及标准

髌骨形态变异分型采用Wiberg分型：I型，髌骨内外关节面等宽；Ⅱ型，内侧关节面窄于外侧关节面，但无局限性凸型；Ⅲ型，内侧关节面呈凸型，且窄于外侧关节面。滑车面不对称：横断位FS-PDWI图像上评估，测量部位为胫股骨性关节面上3.0cm，测量标准为内侧面宽度小于外侧面宽度的40.0%为异常。

将原始数据导入MAGiC后处理软件，自动生成T1 mapping、T2 mapping以及PD mapping定量图像，调整图像大小及合适窗宽、窗位。髌骨软骨测量点为髌骨中份，髌骨内外侧面中部绘制约3mm2感兴趣区（ROI），由后台自动生成并记录T1、T2及PD值，详见图1；其中Ⅲ型髌骨内侧关节面呈凸型，以最高凸点作为中间线，将内侧面分为2部分，在同一层面测量2部分中部并取平均值。

图1：男23岁，健康志愿者，图1a-c分别该志愿者T1 T2及PD伪彩图，志愿者软骨伪彩色阶均匀、柔和，未见明确软骨损伤。

1.4统计学方法

数据分析采用SPSS24.0软件进行统计分析，计量资料采用均数±标准差表示。对不同形态变异下不同部位软骨的T1、T2、PD定量值进行正态分布及方差齐性检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1Ⅱ型与Ⅲ型髌骨软骨面T1、T2、PD定量值比较结果

Ⅱ型与Ⅲ型髌骨中，髌骨内、外侧面T1、T2、PD定量值均呈正态分布，且方差齐（F值分别为0.641、0.067、0.400）；Ⅱ型与Ⅲ型髌骨中，髌骨外侧面T1、T2、PD定量值，差异均无统计学意义（F值分别为6.251、3.209、3.171，P＞0.05）；髌骨内侧面T2、PD值差异有统计学意义（F值分别为36.140、40.532，P＜0.05），T1定量值差异无统计学意义（F值为5.839，P＞0.05），详见表1。

表1：Ⅱ型与Ⅲ型髌骨外侧面软骨合成磁共振定量值比较结果

2.2滑车发育正常与不对称软骨T1、T2、PD定量值比较结果

滑车发育正常与滑车不对称组，均呈正态分布，且方差齐（F值分别为0.762、0.125、0.519）；股骨滑车内、外面T1、T2、PD定量值差异均无统计学意义（P＞0.05），详见表2。

表2：不同形态髌骨内、外面T1、T2、PD定量值比较

3讨论

骨性关节炎（OA）是临床常见病。OA是关节结构及功能的逐渐衰竭，严重影响患者及其家庭的生活质量，明显增加患者医疗经济负担。早期诊断、监测软骨损伤的监测需要一种无创、简便的技术。在临床实际工作中，髌股关节存在一定的解剖变异。髌股关节的解剖变异可能会导致髌骨脱位、髌骨不稳、髌腱股骨撞击等一系列问题。相关疾病的临床及影像学诊断已经有相对多的学者对其进行了比较详尽的诊断，但是髌股关节变异是否会对软骨定量造成影响，相关研究较少[5]。

髌股关节解剖变异对髌骨外侧面、股骨滑车软骨T1、T2、PD定量值无明显影响；髌骨内侧面T2、PD值受髌骨分型影响较大[6]。其原因可能为：在膝关节屈曲运动中，由于Q角的存在及其解剖因素的作用，髌骨总有向外运动的趋势。股骨滑车为髌股关节的静态主要稳定结构，能强有力限制髌骨向外脱出。在这过程中，髌骨外侧面与股骨滑车间压力相对稳定，且略大于髌骨内侧面与股骨滑车间压力[7]。

髌软骨内侧面T1值受髌骨分型影响较小。其可能的原因是：①synthetic MRI T1值主要与髌软骨内纤维化、水肿及脂肪浸润等因素密切相关。本组病例均为无症状志愿者。上述病理变化，较难在正常软骨中出现。②髌骨内侧面T2、PD值可能对软骨结构的变化更敏感。Synthetic MRI序列采用长TE参数（90ms），长TE参数可以更加敏感地显示横向驰豫较慢的组织[8]。

综上所述，髌股关节解剖变异对髌骨外侧面、股骨滑车软骨T1、T2、PD定量值无明显影响；髌骨内侧面T2、PD值受髌骨分型影响较大，可能不是膝关节软骨早期损伤研究的理想部位。

参考文献

[1] 陈昊,王瑞,姜少伟,等.MRI定量测量内侧半月板外凸值与内侧半月板损伤模式及软骨损伤的相关性[J].中国组织工程研究,2023,27(22):3567-3572.

[2] 胡楠,张竞,王静,等.联合检测软骨代谢生物标志物在膝骨关节炎早期诊断中的应用[J].基础医学与临床,2022,42(12):1906-1910.

[3] 周元博,王晋东.股骨滑车发育不良的病因及治疗:是先天基因还是后天髌骨应力刺激[J].中国组织工程研究,2021,25(24):3908-3913.

[4] Kim Shinyoung,Park Chankue,Kim Kang Soo et al.Clinical feasibility of simultaneous multislice acceleration in knee MRI.[J].Clin Imaging,2021,82:216-223.

[5] 濮冲,禚保彪.儿童及青少年髌骨脱位的诊治进展[J].中华小儿外科杂志,2020,41(12):1143-1147.

[6] 陈杰波,叶梓鹏,伍晨亮,等.复发性髌骨脱位髌股关节横断面匹配关系的影像学研究[J].中华创伤杂志,2022,38(7):600-606.

[7] 卢江枫.髌骨切除后股骨滑车改变的动物实验研究及髌骨不稳的相关临床研究[D].河北:河北医科大学,2020.

[8] 张洧蓝,朱婧怡,徐晓晗,等.合成MRI技术对腰椎间盘变性级别的定量诊断研究[J].中华放射学杂志,2021,55(6):621-626.