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踝关节运动损伤影像学研究新进展
李绍林赵文吉
中华医学杂志,,95(17):-
踝关节损伤是运动员中常见的下肢损伤，发病率可以达到21%～40%。有研究表明运动员在踝关节发生损伤后如果早期没能做出准确的诊断和及时有效的治疗，在症状体征还没有完全恢复的情况下就投入训练和比赛，将会导致踝关节的进一步严重损伤，造成关节的功能障碍，甚至会影响到运动员的职业生涯[1,2]。
因此，运动员踝关节损伤后早期及时准确的诊断、有效的治疗和康复对运动员保持良好的竞技状态，延长运动寿命非常重要。而影像学检查方法和诊断技巧是早期及时发现病变并作出准确诊断的重要环节。本文就踝关节损伤的影像学诊断有关问题进行综述。
一、运动相关踝关节损伤影像学检查技术方法
(一)X线检查X线检查是骨关节损伤后的基本和首选检查方法。其特点就是空间分辨率高，整体性好。必要时还可以增加负重和应力位检查，以及拍摄对侧进行比较，以便发现一些轻微或不典型的损伤。施加内翻应力位可以观察外侧韧带是否有损伤；施加外翻应力位可以评估内侧三角韧带损伤。
有经验的医生仔细观察X线平片能发现韧带损伤的一些间接征象，如在应力位X线片上测量距骨前移距离(ATT)和距骨倾角(TT)，可评估踝关节外侧副韧带有无损伤[3,4,5]。一般以距骨前移距离6～10mm,患侧与健侧距骨前移距离差≥3mm；以内翻应力位正位片距骨倾角4°～10°；患侧与对侧距骨倾角差值≥3°作为踝关节外侧副韧带损伤阳性指标。观察踝关节内侧间隙(MCS)和胫距上间隙(SCS)可作为提示三角韧带损伤的阳性指标[6,7]。
正常踝关节X线片上MCS≥4mm预示着踝关节不稳；MCSSCS则提示三角韧带损伤；在外翻应力位X线片上MCS绝对值测量5mm的敏感性和特异性最大。认为临床加应力位MCS绝对值在4.0～5.5mm诊断三角韧带损伤较为合理。
但是Lee等[5]认为距腓前韧带损伤、年龄、性别都会显著影响距骨倾角，在应力位平片距腓后韧带损伤会显著影响距骨前移。对下胫腓联合体韧带损伤的X线诊断存在广泛争议[8,9,10,11]。
多数主张测量下胫腓间隙(TFCS)和下胫腓重叠影(TFO)。下胫腓间隙5mm，重叠影10mm，应高度怀疑有胫腓联合体韧带损伤。但也有人认为下胫腓间隙(TFCS)、下胫腓重叠影(TFO)与韧带联合损伤无关，单独根据X线片的测量结果诊断下胫腓联合体韧带损伤是不可取的，应该进行CT或MRI检查以明确诊断。
(二)CT检查多排螺旋CT具有较高的密度分辨率和强大的后处理功能，能很好显示各解剖结构，避免多种结构重叠影响；多平面重组(MPR)和三维容积成像(VR)技术，更加立体、直观且较全面显示踝关节解剖结构，对显示轻微骨折、撕脱骨折、骨性关节面异常、韧带骨化钙化等具有明显优势。
如以观察骨质结构为目的时建议采用骨算法对原始数据进行重建，有利于观察骨小梁等细微结构，发现疲劳骨折等细微病变。CT对于软组织分辨能力存在的局限性使其对韧带和肌腱的损伤诊断价值有限，但是可根据韧带存在钙化，局部骨质增生硬化等间接推测韧带发生损伤的存在，至少曾经发生过韧带损伤。
近年来，双源CT利用双能量成像原理，通过区别胶原成分，来显示韧带和软骨结构，力求评价受检者韧带、肌键的连续性及软骨的完整性，但目前临床开展较少。
Guggenberger等[12]通过双源螺旋CT无钙化图像重建处理，并与MR的STIR序列对比研究，得出双源螺旋CT无钙化图像重建可诊断踝关节创伤性骨髓损伤。有学者研究发现测量胫腓骨前间隙和后间隙能推断出有无胫腓骨联合韧带损伤[13]。
Taser等[14]通过用锐器分离标本联合体韧带并分别使其断裂分离1、2、3mm的情况下行螺旋CT扫描，结果发现联合体韧带从正常到断裂1mm，胫腓骨间容积增加了43%，此后每增加1mm，胫腓骨间容积增加20%。作者认为胫骨腓骨间联合体韧带对维持踝关节稳定性非常重要，一旦损伤后将会加重胫骨对距骨的作用力，容易造成距骨关节面损害，进一步形成创伤性关节炎。
(三)MRI检查运动员踝关节损伤最常见的还是韧带、肌腱、滑膜等软组织和关节软骨损伤。MR有助于准确了解和发现骨挫伤、关节软骨损伤、肌腱和韧带损伤的程度范围等，对指导康复治疗和恢复训练比赛提供更准确、更有效的信息。
踝关节MR检查时横轴位、矢状位、冠状位扫描都是必不可少的，除了使用快速自旋回波序列T1WI和T2WI外，反转回复序列(IR)和脂肪抑制技术(FS)使用有利于显示骨挫裂伤或疲劳性骨折所致的骨髓水肿；梯度回波和自旋回波的质子密度加权像对观察和显示关节软骨有价值。近年来一些特殊技术序列应用于踝关节检查取得明显效果，有助于提高病变显示和诊断准确性。现简要介绍如下。
13D－TSE各向同性成像：3D－TSE是传统2D－FSE的改进。不同公司对该技术的命名不同；美国GE公司命名为FSE－cube；西门子公司为SPACE(SPACE)；飞利浦称其为VISTA；3D各向同性FSE加权MR序列能无间隔薄层采集数据，在标准和非标准层面多平面重建，有利于显示踝关节复杂的解剖结构；还能提供快速高分辨率的三维TSE对比度成像[14,15,16,17,18]；其在骨关节研究方面既可评估关节软骨、骨髓损伤，也可评估肌腱、韧带、半月板等。
应用最多是膝关节、踝关节，肩关节、髋关节、腕关节等。对踝关节损伤的诊断和制定进一步治疗、康复及训练方案有重要指导意义。赵晨等[19]采用脂肪抑制三维稳态旋进快速成像(FS－3D－FISP)序列研究踝关节软骨损伤，发现显示软骨损伤敏感度达92.9%，与关节镜对照Kappa值0.，明显好于传统MR技术中T2WI和质子密度加权(PDWI)。
因此，3D－STE各向同性采集序列将成为非常有价值的成像技术[20,21,22,23,24]。
23D容积内插梯度回波技术(3D－VIGRE)：该序列通过非对称性K空间采集和容积插入技术，在显著缩短扫描时间的同时，保持了较高的空间分辨率以及三维后处理能力。其扫描速度加快的原因是它在进行3D容积采集时，X、Y、Z三个面采用了不同的处理方法。在X轴方向上，通过减少频率方向的值来减少TE的时间，从而使采集时间减少；在Y轴方向上，采用ASSET技术来减少采集时间；而Z轴方向上则用部分K空间采集技术。
不同的厂家对其命名不同，GE公司命名为FAME/LAVA；西门子称为VIBE；飞利浦称为THRIVE。3D－VIGRE有3大特点：①扫描速度快，减少了运动伪影；②脂肪抑制效能高，提高了组织对比；③提高了空间分辨率，扫描范围广。
在骨关节检查方面脂肪抑制3D－VIGRE比T1加权脂肪抑制3D－FLASH序列更有效，在软骨成像方面更有潜力，理论上两者在软骨成像上有相似的信号特点[25,26]。脂肪抑制3D－VIGRE是相对新的梯度回波序列，用于骨关节系统研究较少。
国内有人将此序列用于软骨、肩袖损伤和盂唇撕裂的研究[27]。Hayter等[28]认为其对于显示踝关节骨性解剖如骨赘、游离体非常有用。预计3D－VIGRE对显示踝关节软骨、骨质增生、韧带解剖结构等具有很好的前景。
3MR踝关节扫描角度：胫腓远端韧带和距腓前韧带在横断面显示最佳，内侧三角韧带、距腓后韧带在冠状面上显示良好，而跟腓韧带则需要特殊的扫描层面。
多数学者认为MRI比较容易诊断距腓前韧带的损伤，但对跟腓韧带的损伤则相对困难，3种扫描层面均对其显示不佳，只有自前上到后下的特殊扫描平面才能较好地显示这一结构。有时难以判断跟腓韧带的连续性是否中断，导致诊断能力的下降。采用SPACE序列采集图像及其任意平面图像重建，为单层显示跟腓韧带提供了可能。
任彦玲等[29]和娄鉴娟等[30]等研究了距腓前韧带、跟腓韧带的自然体位下的扫描切面，得出距腓前韧带(ATFL)在跖屈20°斜断面显示效果最佳；跟腓韧带(CFL)在背曲15°斜断面显示效果最佳，评分最高。而刘颖认为ATFL在跖屈30°时显示效果最佳；CFL在背曲5°时显示效果最佳。
Hermans等[11]认为45°斜断面扫描比轴位能更好的显示前、后下胫腓韧带，特别是部分或完全断裂的韧带，对临床处理和治疗非常有帮助。
4踝关节MR造影：MR关节造影改善了关节内结构，可以用来评估踝关节韧带损伤、撞击综合征、游离体，还可直接显示关节囊损伤，评估关节囊窝和关节内纤维肿块。显示韧带的连续性和起止点的完整性，提高了外侧副韧带损伤的敏感性和特异性。关节造影诊断踝关节撞击综合征可能优于常规MR成像。
据报道对ATFL的敏感性是%，CFL是90%，常规MRI的敏感性为50%，其主要优点是发现高级别撕裂。撞击综合征是导致专业运动员和年轻人慢性踝关节疼痛和活动受限的重要原因，是由反复微创伤或急性损伤导致骨异常增殖合并软组织炎症和纤维瘢痕形成，MR关节造影有助于踝关节撞击综合征诊断。
MR关节造影用于评估关节软骨、部分或完全游离的碎片非常有用。有研究[31,32]表明MR关节造影观察软骨损伤的敏感性是85%，而常规是69%，MR关节造影评估关节不稳的准确性是93%，而常规是39%。
Chou等[32]研究认为MRI平扫评估踝关节功能不能充分观察外侧副韧带损伤，而MR关节造影提高了距腓前韧带和跟腓韧带损伤的敏感性和准确性。MR关节腔造影毕竟是一种侵入性的检查手段，会对患者造成一定痛苦，并有感染的危险，为许多患者所不能接受，临床也没有普遍的开展应用。
二、踝关节运动性损伤及相关影像学研究
踝关节损伤包括韧带损伤、肌腱损伤和腱鞘炎、骨挫裂伤、关节软骨损伤、骨折(含应力性骨折)、撞击综合征(足球踝)、关节脱位、关节分离等。
(一)踝关节韧带损伤踝关节运动损伤中最常见的就是韧带损伤，在踝关节的各种旋转、内外翻等的作用下都会导致周围韧带损伤。正确认识踝关节解剖和MRI表现是诊断踝关节病变的基础。
韧带组织成分上类似于肌腱，都含有成排的成纤维细胞、Ⅰ型胶原、少量弹性蛋白，与肌腱相比，韧带含有更多的基质和更少的纤维，肌腱的主体为Ⅰ型胶原纤维。
因此，在MR图像上，踝关节韧带显示为两种基本的信号影，即均匀的低信号影和不均一的条状信号影。呈均匀低信号的韧带有距腓前韧带(ATFL)、跟腓韧带(CFL)、胫跟韧带(CTL)和三角韧带的浅层；呈不均一的条状信号影的韧带有距腓后韧带(PTFL)、胫腓后韧带(PITFL)和三角韧带的深层[33,34]。
这与韧带的组织学结构有一定关系。Hodler等[35]通过组织学对照研究认为纤维间成条状浸润的脂肪或滑膜组织是这一现象的主要原因，需注意不要将其误认为韧带损伤。
韧带损伤后通常表现为韧带内信号异常，在T1WI上表现为较低信号(因韧带本身信号即低而不易显示)；T2WI上表现为高信号。韧带完全性撕裂的特征是韧带纤维的连续性完全中断，且裂口在T2加权图像上呈高信号[36,37,38]。
韧带形态及其他间接征象亦是诊断韧带损伤的重要依据，损伤后韧带往往不规则，局部或弥漫性增粗、变细，甚至呈波浪状。急性扭伤时韧带的撕裂断可能呈"拖把末端样"表现，表明断端纤维束未完全散开，其间有出血和水肿。
急性损伤常伴有明显的出血、水肿。慢性损伤者可伴有纤维组织增生及瘢痕形成使病变区形成类似软组织肿块或结节影，与周围组织间界限不清。从发生部位来看，外侧韧带较内侧韧带更易发生损伤，其中以ATFL和CFL最易发生损伤。而单纯三角韧带损伤很少见，以其浅层损伤多见。
其他韧带单纯发生损伤的可能性较少，多半是严重损伤时合并发生损伤，如距腓后韧带、下胫腓联合体韧带等。内侧的三角韧带损伤中10%～36%会合并有踝关节周围骨折，如内踝或距骨的撕脱骨折。
急性期韧带损伤的分级是以发生损伤的韧带程度和数量来分级，共分为4级[2]；
Ⅰ级，距腓前韧带少许韧带纤维牵拉或撕裂，检查时可见踝关节局部肿胀；
Ⅱ级，距腓前韧带和跟腓韧带完全撕裂，外踝有明显的血肿形成；
Ⅲ级，距腓前韧带、跟腓韧带和三角韧带完全撕裂，内外踝血肿，伤者因疼痛而不能负重；
Ⅳ级，伴有更严重的损伤，如联合体韧带撕裂、关节软骨损伤、骨折等。
(二)踝关节肌腱损伤肌腱也是运动员常见损伤之一，尤其是足球运动员，发生损伤的肌腱依次是跟腱、腓肌腱、胫骨后肌腱、屈砪长肌腱、胫骨前肌腱。肌腱损伤及其相关病变有肌腱断裂、肌腱炎、腱鞘炎、肌腱脱位[39]。其中以跟腱最常见，跟腱内部的黏液样变性和实质内的出血，使跟腱变得薄弱易发生断裂[40]。跟腱断裂好发部位在跟腱跟骨附着点上2～6cm处，此处最细且血供少[41]。
运动员反复损伤导致腱鞘内或滑囊内液体渗出增加，并产生炎性反应，形成腱鞘炎或肌腱周围炎，慢性肌腱炎由于纤维瘢痕组织形成和增生，使肌腱增厚，韧性降低。
肌腱损伤的影像学表现类似韧带损伤，包括肌腱内部信号异常、连续性中断、肌腱变细或增厚，病变区可以是局限性也可能为弥漫性，此时应注意与相伴行的肌腱或韧带结构进行比较，明显增粗或变细即可提示有肌腱损伤；肌腱周围液体增多，在T2WI上表现明显增多的水样信号影，注意区分腱鞘内液体和肌腱周围渗出液体。腓肌腱脱位超过腓骨外缘导致腓肌腱纵行撕裂，形成腓肌腱分裂综合征。
(三)骨及软骨损伤运动员由于反复的旋转和撞击，容易导致骨和关节软骨的损伤。正常骨组织是处于吸收和形成的动态持续过程，剧烈反复的应力使骨的塑形功能发生异常，导致骨组织吸收增加、形成减少，导致应力性骨折的发生。胫骨、腓骨、跟骨是最容易发生应力性骨折的部位，有近50%的运动员发生应力性骨折。直接的暴力作用或剧烈扭转等也会导致骨组织的挫伤，局部骨小梁的微骨折、血肿形成、伴有充血和水肿等病理改变。
踝关节反复扭伤还将导致关节软骨损伤，形成剥脱性骨软骨炎，距骨的穹窿关节面是最常见的发病部位[42]。除了骨折外，骨挫伤和软骨损伤在传统X线检查时不易诊断，MSCT扫描及其后处理技术有利于显示骨小梁的细微结构和轻微改变，可能发现应力性骨折和骨挫伤。
MR是诊断骨挫伤和软骨损伤的最佳检查技术，骨挫伤表现为大片水肿，在T1WI呈低信号；T2WI＋FS上表现明显高信号。
MRI检查是诊断软骨损伤最有效的手段，最常见的部位是距骨穹窿关节面，最新用高分辨MRI检查可将距骨软骨损伤分为5级[43]；
Ⅰa级软骨下骨髓水肿，关节软骨仍然完整；
Ⅰb级软骨下骨髓水肿，关节软骨骨折；
Ⅱa级病变区骨质部分塌陷，伴有软骨和骨皮质分离；
Ⅱb级病变区有软骨骨折；Ⅲa级病变区骨质部分塌陷，伴有软骨增厚；
Ⅲb级病变区骨质部分塌陷，伴有软骨增厚和骨折；
Ⅳa级软骨完整，软骨下骨折分离；Ⅳb级软骨和软骨下骨折分离；
Ⅴa级完全的软骨和软骨下骨折分离，甚至创面骨质裸露。
软骨损伤主要表现为软骨结构缺失，软骨下骨质水肿、坏死甚至形成囊变。严重者可导致关节面塌陷。因此软骨损伤应该引起足够重视，早期诊断和治疗防止病情进一步发展。关节软骨损伤除了直接创伤外，长期的慢性关节不稳也容易引起关节软骨损伤。
(四)踝关节撞击综合征踝关节撞击综合征是踝关节组织间相互摩擦产生疼痛及屈伸功能障碍的一系列症状体征，主要是由踝关节损伤后引起，分为前外侧、前方、前内侧、后内侧和后方。前踝撞击综合征又称之为足球踝，主要是由于局部骨赘形成、滑膜炎和滑膜增生所致一系列症状，如前踝疼痛、背屈受限，将近约60%的足球运动员中会有足球踝。骨赘的形成机制尚不十分清楚，但是与反复的轻微创伤、背屈和趾屈时关节囊牵拉、以及关节软骨损伤有关。
典型者在侧位X线片中踝关节胫骨前下缘、距骨颈部前上方可见骨赘形成。但是部分伴有足球踝症状者是由于局部软组织增生引起碰撞，X线上无法显示，需要借助MRI检查方能发现异常。
MR检查能同时发现软骨损伤、关节囊和滑膜病变，以及增生形成的瘢痕结缔组织。后踝撞击综合征在足球运动员中亦很常见，形成机制是反复创伤后骨软骨损伤，骨赘形成伴有滑膜炎和滑膜增生，周围软组织炎性反应。X线见后踝骨赘形成，MR可见距骨后方骨髓水肿、滑膜增厚和积液增多等滑膜炎改变。
总之，踝关节的解剖结构复杂、精细，熟练掌握踝关节各组成部分的解剖关系，是诊断踝关节病变的基础，踝关节损伤又是常见的运动损伤，影像学诊断对指导运动员康复治疗、训练至关重要。
X线、CT、MRI及关节腔造影检查，对于踝关节损伤的诊断各具特点。X线、CT不能及时、准确、直观的显示软组织的损伤情况，而关节腔造影为有创检查，且费用高昂，大多数患者不容易接受。
因此，国内外许多学者通过各个方面不断地优化扫描方式，促进踝关节解剖、病变的显示，致力于提高MRI诊断能力。
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