正常踝關(guān)節(jié)軟骨厚度的低場(chǎng)MRI測(cè)量研究

1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬永川醫(yī)院影像科 (重慶 永川 402160)

2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬大學(xué)城醫(yī)院影像科 (重慶 401331)

金 梅1 葉 龍2 李小海2李曉蘭2

正常踝關(guān)節(jié)軟骨厚度的低場(chǎng)MRI測(cè)量研究

1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬永川醫(yī)院影像科 (重慶 永川 402160)

2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬大學(xué)城醫(yī)院影像科 (重慶 401331)

金 梅1葉 龍2李小海2李曉蘭2

目的探討低場(chǎng)MRI測(cè)量踝關(guān)節(jié)軟骨厚度的可行性及軟骨厚度與年齡、性別、體重、身高的相關(guān)性。方法選取左踝關(guān)節(jié)無(wú)外傷、無(wú)任何臨床癥狀的健康自愿者160例，依據(jù)年齡分為8個(gè)組，每組20例，用SE-T1WI和WFT1WI序列行冠狀位、矢狀位掃描，每個(gè)踝關(guān)節(jié)選取5個(gè)測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量厚度為關(guān)節(jié)軟骨面至軟骨下低信號(hào)。結(jié)果踝關(guān)節(jié)軟骨厚度分布呈現(xiàn)非均勻性，外踝側(cè)軟骨平均厚度為1.82mm，頂前軟骨1.84mm，頂中軟骨1.82mm，頂后軟骨1.81mm，頂前平均厚度大于頂后。男性軟骨平均厚度大于女性，分別為(1.81±0.30)mm與(1.79±0.25)mm。15歲以前，身高＜140cm，體重＜45kg，踝關(guān)節(jié)軟骨厚度與年齡、體重、身高呈負(fù)相關(guān)；15歲以后，身高＞140cm，體重＞45kg，軟骨厚度與年齡、體重、身高無(wú)明顯相關(guān)性。結(jié)論正常踝關(guān)節(jié)距骨軟骨厚度分布呈非均勻性，男性軟骨厚度大于女性，15歲以前踝關(guān)節(jié)軟骨厚度與身高、體重、年齡呈負(fù)相關(guān)；15歲以后軟骨厚度與三者無(wú)直線相關(guān)性。

踝關(guān)節(jié)；距骨軟骨；軟骨厚度；低場(chǎng)磁共振成像

踝關(guān)節(jié)是小腿和足部活動(dòng)的樞紐，關(guān)節(jié)軟骨薄，關(guān)節(jié)周圍解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，踝關(guān)節(jié)容易受到損傷。以往的研究多是對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨厚度的測(cè)量，因?yàn)橄リP(guān)節(jié)活動(dòng)度大，解剖結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，軟骨本身較厚。而對(duì)踝關(guān)節(jié)軟骨厚度測(cè)量的報(bào)道較少，本文旨在通過(guò)低場(chǎng)MRI測(cè)量和觀察健康志愿者踝關(guān)節(jié)距骨軟骨的厚度和分布，測(cè)得各個(gè)年齡段踝關(guān)節(jié)軟骨厚度的正常值，初步探討低場(chǎng)MRI測(cè)量軟骨厚度的可行性及正常人踝關(guān)節(jié)距骨軟骨厚度與年齡、性別、體重、身高的關(guān)系，為關(guān)節(jié)病變的早期診斷和動(dòng)態(tài)觀察提供影像解剖學(xué)基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 臨床資料選擇自述無(wú)任何踝關(guān)節(jié)癥狀志愿者160名(測(cè)量左側(cè)踝關(guān)節(jié))，男女各80名，年齡為5～83歲，平均41.58歲，5～10歲、10～15歲、15～20歲、60歲以上分別為一個(gè)年齡組，20歲以上60歲以下則每增加10歲為一個(gè)年齡組，共為8個(gè)組。

1.2 掃描方法使用HITACHI0.3T永磁磁共振儀。掃描線圈：頭部線圈。掃描序列：SE-T1WI，TR=460ms，TE=260ms，F(xiàn)A=90°，矩陣512×512，層厚3mm，層距1mm，WFT1WI，TR=500ms，TE=27.6S，F(xiàn)A=90°，層厚3mm，層距1mm。掃描體位：踝關(guān)節(jié)置于自然松弛位，足跖曲約20°。

1.3 軟骨測(cè)量點(diǎn)的選擇選擇通過(guò)內(nèi)外踝正中交界處的冠狀面為測(cè)量層面，以外踝下緣為點(diǎn)，作一條垂直于脛骨長(zhǎng)軸的直線，沿此直線中點(diǎn)分別畫與其呈45°、90°、150°角的直線，以該45°、150°角直線與距骨邊緣的交點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量?jī)?nèi)外踝距骨關(guān)節(jié)面關(guān)節(jié)軟骨厚度；矢狀面以脛骨下端覆蓋距骨滑車面前后緣分別為頂前、頂后點(diǎn)，再以此兩點(diǎn)連線中點(diǎn)作垂直于該連線的直線與距骨滑車的交點(diǎn)作為頂中測(cè)量點(diǎn)，分別作測(cè)量頂前、頂中、頂后距骨關(guān)節(jié)軟骨厚度，其測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一為軟骨關(guān)節(jié)面至軟骨面下低信號(hào)邊緣(見(jiàn)圖1-3)，測(cè)量層面放大2.55倍，各序列窗寬窗位一致，測(cè)量精確度0.01。

圖1 為冠狀面測(cè)量點(diǎn)的選擇a線為經(jīng)外踝下緣與脛骨長(zhǎng)軸的垂線；b線、c線、d線分別與a線呈45°、90°、145°角。圖2 為圖1放大2.55倍 直箭頭為內(nèi)踝軟骨厚度測(cè)量點(diǎn)；曲箭頭為外踝厚度測(cè)量點(diǎn)。圖3 為矢狀面原始圖放大2.55倍a點(diǎn)為頂后軟骨厚度測(cè)量點(diǎn)；b點(diǎn)為頂中軟骨厚度測(cè)量點(diǎn)；c點(diǎn)為頂前軟骨厚度測(cè)量點(diǎn)。圖4-6 踝關(guān)節(jié)軟骨厚度與年齡、身高、體重的關(guān)系。圖4 年齡與軟骨厚度關(guān)系散點(diǎn)圖。圖5 身高與軟骨厚度關(guān)系散點(diǎn)圖。圖6 體重與軟骨厚度關(guān)系散點(diǎn)圖。

1.4 分析方法所得數(shù)據(jù)分析采用spss13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行。

2 結(jié) 果

2.1 正常踝關(guān)節(jié)距骨軟骨厚度及其分布特點(diǎn)踝關(guān)節(jié)軟骨厚度分布呈現(xiàn)不均勻性，距骨頂前軟骨厚度大于頂中軟骨厚度、頂中軟骨厚度大于頂后軟骨厚度，由此得出距骨不同部位關(guān)節(jié)軟骨厚度不均，從前向后軟骨厚度逐漸變薄。因內(nèi)踝關(guān)節(jié)面形態(tài)不規(guī)則，測(cè)量數(shù)據(jù)出入較大，欠真實(shí)性，故內(nèi)外側(cè)關(guān)節(jié)軟骨厚度無(wú)法比較。外踝、頂前、頂中、頂后具體平均測(cè)量值見(jiàn)表1，見(jiàn)圖1-3。

表1 踝關(guān)節(jié)距骨關(guān)節(jié)面各測(cè)量點(diǎn)的軟骨平均厚度(mm)

2.2 踝關(guān)節(jié)軟骨厚度與性別、年齡、身高、體重的關(guān)系男性踝關(guān)節(jié)軟骨平均厚度大于女性，分別為(1.81±0.30)mm與(1.79±0.25)mm。分別把踝關(guān)節(jié)距骨軟骨厚度與年齡、身高、體重繪成散點(diǎn)圖，年齡在15歲以下的年齡組平均軟骨厚度與年齡呈直線負(fù)相關(guān)，直線相關(guān)分析得相關(guān)系數(shù)r=-0.889、P=0；15歲以后關(guān)節(jié)軟骨厚度不存在直線相關(guān)性，r=0.12、P=0.285；身高在140cm以下時(shí)(主要是15歲以前)，平均軟骨厚度與身高呈直線負(fù)相關(guān)，r=-0.436、P=0.03，身高高于140cm時(shí)，身高與軟骨厚度有輕度直線負(fù)相關(guān)，r=-0.227、P=0.028；體重在45kg以下時(shí)(主要是15歲以前)，平均軟骨厚度與體重呈直線負(fù)相關(guān)，r=-0.656、P=0，45kg以上的軟骨厚度差別不明顯，r=-0.037、P=0.735。見(jiàn)圖4-6。

3 討 論

3.1 解剖學(xué)基礎(chǔ)踝關(guān)節(jié)由距骨滑車與脛骨下關(guān)節(jié)面和腓骨的踝關(guān)節(jié)面構(gòu)成，距骨穹窿由滑車關(guān)節(jié)面覆蓋，承受著全身的重量，距骨穹窿呈梯形，前部較后部寬，內(nèi)、外側(cè)關(guān)節(jié)面分別與內(nèi)外踝相關(guān)節(jié)，距骨表面大約3/5的區(qū)域由關(guān)節(jié)軟骨覆蓋[1]。

3.2 測(cè)量點(diǎn)的選擇根據(jù)多種關(guān)于關(guān)節(jié)軟骨厚度測(cè)量方法探索的文獻(xiàn)報(bào)道[2-6]，關(guān)節(jié)軟骨面呈現(xiàn)非平整性，不同部位有不同的軟骨厚度。要使軟骨厚度測(cè)量過(guò)程具有可重復(fù)性，則必須要有一個(gè)比較明確的定位解剖標(biāo)志。本研究采用踝關(guān)節(jié)外踝最低點(diǎn)(冠狀面)、脛骨骨骺線(矢狀面)的比較明確的解剖標(biāo)志進(jìn)行定位。受試者掃描體位采用自然松弛位，足跖曲約20°，固定。冠狀面選擇通過(guò)內(nèi)外踝正中交界處為測(cè)量層面，矢狀面以脛骨下端覆蓋距骨滑車面前后緣分別為頂前、頂后點(diǎn)，以垂直于該二點(diǎn)連線中點(diǎn)直線與距骨軟骨交界處作為頂中測(cè)量點(diǎn)。該測(cè)量方法的優(yōu)勢(shì)：具有一致的掃描體位，明確的測(cè)量點(diǎn)，可重復(fù)性好。

3.3 踝關(guān)節(jié)軟骨厚度分布特點(diǎn)因內(nèi)踝關(guān)節(jié)面變異性大且不平整，測(cè)量數(shù)據(jù)出入較大，故不將內(nèi)踝處距骨軟骨厚度測(cè)量值納入研究中。通過(guò)對(duì)外踝、頂前、頂中、頂后關(guān)節(jié)軟骨厚度的測(cè)定得出距骨滑車關(guān)節(jié)面軟骨由前向后逐漸變薄，外踝與頂前軟骨厚度差別無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P值＜0.05(見(jiàn)表1)。這表明，踝關(guān)節(jié)軟骨厚度與人體承重有關(guān)，踝關(guān)節(jié)后部承重較前部承重量大。

3.4 軟骨厚度測(cè)量界限限定因踝關(guān)節(jié)軟骨較薄，低場(chǎng)MRI掃描顯示軟骨厚度、層次、信號(hào)強(qiáng)度受到多種因素影響。軟骨下低信號(hào)線由鈣化軟骨、軟骨下密質(zhì)骨、軟骨下松質(zhì)組成，因易受化學(xué)位移影響，各序列上MRI軟骨表現(xiàn)有所差別[7]。若包含軟骨下低信號(hào)，其測(cè)量值比實(shí)際要偏厚，若不包含此軟骨低信號(hào)，則測(cè)量值要比實(shí)際值偏薄。通過(guò)不同MR掃描序列對(duì)軟骨的顯示比較，WFT2WI上的脂肪抑制像顯示軟骨層次比較清楚，各種干擾相對(duì)較少。同時(shí)本研究是利用低場(chǎng)MRI，而且距骨軟骨厚度較薄，加上體位、操作者的主觀因素等影響，故對(duì)本組健康志愿者的踝關(guān)節(jié)軟骨測(cè)量，選擇關(guān)節(jié)軟骨面至軟骨下低信號(hào)厚度，其測(cè)得的外踝側(cè)軟骨平均厚度為1.82mm，頂前軟骨1.84mm，頂中軟骨厚度1.82mm，頂后軟骨1.81mm，這與部分研究[8-10]對(duì)距骨關(guān)節(jié)軟骨厚度測(cè)量相比偏厚，距骨關(guān)節(jié)軟骨厚度總體分布趨勢(shì)與該文獻(xiàn)報(bào)道一致，表明低場(chǎng)MRI對(duì)距骨軟骨厚度的測(cè)量有一定可行性，但其準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步證實(shí)。

3.5 踝關(guān)節(jié)軟骨厚度與年齡、性別、體重和身高的相關(guān)性所測(cè)得的160例踝關(guān)節(jié)中，男女各80例，各年齡段男女例數(shù)均等，男性關(guān)節(jié)軟骨平均厚度大于女性，這與黃繼良等[11]對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨厚度測(cè)量的報(bào)道一致。在本研究中，15歲以前，軟骨厚度與年齡呈負(fù)相關(guān)，15歲以后軟骨厚度趨于穩(wěn)定，且15歲以后各年齡組軟骨厚度無(wú)明顯差異，與孫英彩[12]報(bào)道的膝關(guān)節(jié)軟骨厚度測(cè)量類似。但在另一研究中[13]報(bào)道正常關(guān)節(jié)軟骨隨年齡的增長(zhǎng)逐漸變?。磺疑倌杲M明顯比中青年、老年組關(guān)節(jié)軟骨厚。本研究提示在身高在140cm下時(shí)，身高越高，軟骨厚度相對(duì)越薄，身高高于140cm時(shí)軟骨厚度無(wú)明顯差別，這與文獻(xiàn)報(bào)道相似[11]。體重在45kg以下時(shí)，體重與軟骨厚度呈負(fù)相關(guān)，45kg以上的軟骨厚度差別不明顯，此結(jié)果與大多數(shù)學(xué)者[11,14,15]測(cè)量膝關(guān)節(jié)軟骨厚度得出的結(jié)論的比較一致。本試驗(yàn)身高140cm以下、體重45kg以下多系年齡在15歲以下的青少年組。

總結(jié)上述，低場(chǎng)MRI測(cè)量軟骨厚度有一定可行性，但其測(cè)量有所偏差。在15歲以前，踝關(guān)節(jié)軟骨厚度與年齡、身高、體重呈直線負(fù)相關(guān)，而在15歲以后不存在此種關(guān)系。因此成年后踝關(guān)節(jié)軟骨厚度趨于穩(wěn)定，與年齡、身高、體重?zé)o相關(guān)性，而15歲以前與年齡、身高、體重的相關(guān)性正體現(xiàn)了發(fā)育過(guò)程的變化。

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(本文編輯: 劉龍平)

To Measure the Articular Cartilage Thickness Using 0.3T MRI in the Normal Ankle Joint

JIN Mei,YE Long, LI Xiao-hai,et al．, Department of Radilogy,Yong Chuan Hospifal of Chong Qing Medical University,Yong Chuan 402160, Sichuan Province, China

ObjectiveTo investigate the feasibility of using lowfield magnetic resonance to measure the thickness of ankle joint cartilage, the relationship between the thickness of the cartilage and age, gender, weight and height were analyzed at the same time．Methods160 healthy volunteers with normal left ankles were chosen and divided into 8 groups, and each group contains 20 volunteers according to their age． All normal ankles were scanned through sagittal and coronal plane with SE-T1WI and WF-T1WI sequences． We chose 5 measurement from the surface of the cartilage to the subchondral．ResultsThe distribution of the thickness of cartilage is nonuniformity． The average thickness of cartilage measured from the lateral malleolus is 1．82mm, and from the front, middle and rear were as follows: 1．84mm 1．82mm 1．81mm, and the front in average is more than the rear． The average thickness in male is more in female, (1．81±0．30)mm and (1．79±0．25)mm respectively．The thickness of ankle joint was negatively related to age, weight and height before 15 years old if the height is less than 140cm and the weight is less than 45kg． However, there was no obvious relationship between them after 15 years old if the height is more than 140cm and the height is more than 45kg．ConclusionThe distribution of the thickness of talar cartilage from normal ankle joint is nonuniformity． The thickness in male is more than in female, and it is negatively related to age, weight and height before 15 years old and there is no linear correlation after 15．

Ankle Joint; Talar Cartilage; Thickness of Cartilage; Low Field Magnetic Resonance Imaging

R445.2;R68

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2016.03.036

李曉蘭

2016-02-05