磁共振成像评价膝关节半月板损伤：与关节镜检查的对照分析

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.46.006

中国组织工程研究 ›› 2014, Vol. 18 ›› Issue (46): 7406-7411.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2014.46.006

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磁共振成像评价膝关节半月板损伤：与关节镜检查的对照分析

王成伟¹，刘利兵¹，贾卫东²，赵博¹，帕尔哈提¹，王雪¹，李璐兵¹，郑辉¹

¹新疆医科大学第六附属医院骨病矫形外科，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830002；²乌鲁木齐市第一人民医院，新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830002

修回日期:2014-08-27 出版日期:2014-11-12 发布日期:2014-11-12
作者简介:王成伟，男，1969年生，湖南省武岗市人，汉族，1994年新疆医科大学毕业，博士，主任医师，副教授，主要从事骨关节疾病，矫形骨科的研究。
基金资助:
新疆乌鲁木齐市应用技术研究与开发资金(Y111310026)

A comparative analysis of MRI and arthroscopy in meniscus injury of the knee joint

Wang Cheng-wei¹, Liu Li-bing¹, Jia Wei-dong², Zhao Bo¹, Paerhati¹, Wang Xue¹, Li Lu-bing¹, Zheng Hui¹

¹Department of Orthopaedic Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830002, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China; ²First People’s Hospital of Urumqi, Urumqi 830002, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China

Revised:2014-08-27 Online:2014-11-12 Published:2014-11-12
About author:Wang Cheng-wei, M.D., Chief physician, Associate professor, Department of Orthopaedic Surgery, Sixth Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University, Urumqi 830002, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China
Supported by:
the Applied Technology Research and Development Fund of Urumqi, No. Y111310026

摘要/Abstract

摘要：

背景：MRI以其无创及对组织的高分辨率，对损伤的高敏感性和特异性等特点已成为继膝关节疾病关节镜检查的又一重要手段。

目的：通过磁共振成像和关节镜检查对膝关节半月板损伤结果进行对比，探讨膝关节半月板损伤诊断的有效评价方法。

方法：回顾分析膝关节半月板损伤206例患者的临床资料，对患膝均进行MRI检查及关节镜检查。以关节镜检查结果为金标准，计算出MRI诊断半月板损伤的灵敏度、特异度、符合率。采用χ²检验分析来评价MRI与关节镜检查半月板损伤有无差异。采用Kappa值来检验MRI与关节镜诊断半月板损伤的一致性。

结果与结论：MRI对半月板0级、Ⅰ级损伤与关节镜诊断的符合率为97%，对半月板Ⅱ级损伤诊断的符合率为91.1%，两者差异无显著意义(P > 0.05)。MRI对半月板Ⅲ级损伤诊断的灵敏度(Sen)92.9%，特异度(Spe)94.4%，符合率为93.7%，Youden指数为87.3%，经一致性检验，两者具高度一致性(Kappa值为0.874，统计量χ²=38.182，P=0.000)。结果提示，MRI是半月板损伤很有价值的无创性诊断方法，对于MRI表现为半月板损Ⅰ、Ⅱ级损伤的患者，应谨慎行关节镜检查；然而对于MRI表现为Ⅲ级信号的患者应尽早行关节镜检查，关节镜观察更直观，能对半月板的损伤作出准确的判断，降低漏诊率。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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关键词: 组织构建, 软骨组织工程, 半月板损伤, 膝关节, MRI, 关节镜

Abstract:

BACKGROUND: MRI characterized as non-invasion, high resolution, high sensitivity and specificity to injury has become another important means for diagnosis of knee joint disease following the arthroscopy.

OBJECTIVE: To explore the effective evaluation on the knee meniscus injury diagnosis, by comparing the results of MRI and arthroscopy of the knee meniscus.

METHODS: Clinical data of 206 patients with meniscus injury were retrospectively analyzed. Every case was subjected to MRI and the arthroscopy. The findings of arthroscopy were considered as the golden standard. Then, the sensitivity, specificity and coincidence rate of MRI in the diagnosis of meniscus injury were calculated. The chi-square analysis was used to evaluate the MRI and arthroscopy in the diagnosis of meniscus injury. The Kappa values were used to test the consistency of MRI with arthroscopy in the diagnosis of meniscus injury.

RESULTS AND CONCLUSION: For levels 0 and I meniscus injury, the coincidence rate of MRI was 97%; for level II meniscus injury, the coincidence rate of MRI was 91.1%, and there was no significant difference (P > 0.05). For level III meniscus injury, the sensitivity, specificity, concordance rate and Youden index of MRI were 92.9%, 94.4%, 93.7% and 87.3%, respectively. By the consistency checking, the value of Kappa was 0.874 and χ² was 38.182, so there was a high consistency checking between the data of MRI and arthroscopy (P=0.000). MRI is a noninvasive diagnostic method for meniscus injury. For patients with levels I and II meniscus injury on MRI, arthroscopy should be cautiously adopted; however, for patients with level III meniscus injury on MRI, arthroscopy should be done as early as possible. Arthroscopic observation is more intuitive that enables to make accurate judgments of meniscus injury to reduce the rate of misdiagnosis.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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Key words: knee joint, menisci, tibial, magnetic resonance imaging, arthroscopes

中图分类号:

R318

王成伟，刘利兵，贾卫东，赵博，帕尔哈提，王雪，李璐兵，郑辉. 磁共振成像评价膝关节半月板损伤：与关节镜检查的对照分析[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(46): 7406-7411.

Wang Cheng-wei, Liu Li-bing, Jia Wei-dong, Zhao Bo, Paerhati, Wang Xue, Li Lu-bing, Zheng Hui . A comparative analysis of MRI and arthroscopy in meniscus injury of the knee joint [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(46): 7406-7411.

图/表（结果） 2

2.1 参与者数量分析 纳入患者206例，病例分析过程无脱落，全部进入结果分析。

2.2 MRI表现半月板损伤等级与关节镜下所见损伤程度对比 本组病例对膝关节半月板损伤MRI表现的0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级进行分类，膝关节半月板损伤关节镜下表现正常、纤维化、撕裂，MRI表现半月板损伤等级与关节镜下所见损伤程度对比结果见表1。

由表1可知，MRI和关节镜对半月板损伤的诊断结果，其中对0级和Ⅰ级损伤半月板的诊断符合率为97%，MRI表现为Ⅱ级损伤与关节镜下表现纤毛化改变基本对应，对Ⅱ级损伤半月板的诊断符合率为91.1%。仅8.9%的患者MRI诊断Ⅱ级半月板损伤，关节镜下显示有半月板撕裂。其差异无显著性意义(χ²=0.166，P > 0.05)。

2.3 MRI及关节镜对半月板撕裂的诊断结果 从半月板个数来分析MRI及关节镜诊断半月板撕裂的结果为，本组206个半月板，MRI检查诊断为半月板撕裂的98，其中99个经过关节镜检查得以证实为半月板撕裂，另外经MRI检查诊断为未撕裂的108个半月板中经关节镜检查有7个撕裂，经关节镜检查诊断为未撕裂的107个半月板中经MRI检查诊断有6个撕裂，差异无显著性意义(χ²=0.307，P > 0.05)。见表2。由表2可计算出灵敏度(Sen)92.9%，特异度(Spe)94.4%，符合率为93.7%，Youden指数为87.3%，经一致性检验，Kappa值为0.874，统计量χ²=38.182，两者具高度一致性(P=0.000)。

2.4 MRI及关节镜对半月板撕裂的部位对比 本研究206个半月板，MRI检查发现98个半月板撕裂，其中前角38例，后角32例，体部28例。关节镜检查发现半月板撕裂99个，其中前角36例，后角34例，体部29例，差异无显著性意义 (χ²=0.312，P > 0.05)。见表3。

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引言

膝关节是人体最大、结构最为复杂、活动负重的主要关节，膝关节在运动时，位于胫股关节之间的半月板处于一种矛盾运动之中^[1]，在负重时，有约70%的负重区域在半月板上，半月板的基本功能是传导胫股关节的接触应力。

半月板是膝关节的重要结构，其主要生理功能有负重、维持膝关节运动协调、维持关节稳定、吸收震荡、润滑关节等^[2]；半月板损伤是膝关节功能紊乱的最常见的原因之一，对其进行正确诊断是治疗的基础^[3]。据统计，在行关节镜治疗患者中，66%有半月板的病变，11%有全层软骨损伤^[4]。

膝关节外伤多引起膝关节内环境改变所导致膝关节病变，疼痛多由半月板损伤引起。半月板内侧2/3无血管、神经，故损伤引起的疼痛多牵涉到周围组织、边缘性损伤^[5]。膝关节半月板损伤在临床上的主要症状为膝关节疼痛、打软腿、膝关节交锁、膝关节间隙局限性压痛等^[6]。由于膝关节半月板损伤的发病率正在与日俱增，且会严重影响患者的生活与工作，因此受到国内外专家学者的关注。

半月板损伤是引起膝关节疼痛、功能障碍最常见的原因之一，因此早期确诊可减少患者后遗症的发生率^[7]。自1983年Kean等^[8]首先报道了MRI用于膝关节疾病的检查，MRI以其无创及对组织的高分辨率，对损伤的高敏感性和特异性等特点已成为继关节镜检查的又一重要手段。随着医疗技术的发展，MRI在临床诊断各种疾病中的应用越来越广泛^[9]。

由于半月板由纤维软骨构成，由于正常半月板由纤维软骨构成，只有微量游离氢离子，在MRI个序列上均表现为近似三角形的低信号区^[10]，当半月板存在损伤时，关节液中的氢质子会逐渐渗透进入损伤部位，导致进行MRI检查时的信号增强^[11]，采用MRI对膝关节半月板损伤进行诊断时，采用质子密度加权扫描能够提高损伤诊出率，而采用多维成像则能够准确地显示出病变范围^[12-13]。

创伤性半月板撕裂取决于膝关节运动的突然变化和由此导致的半月板被动性矛盾运动^[14]，半月板出现退变或撕裂时，关节液经半月板关节面渗入半月板内或沿撕裂口进入半月板，增加了局部质子浓度，MRI表现半月板内异常高信号，MRI诊断软骨形态改变敏感，但对软骨组成成分具有局限性^[15]，现对半月板损伤主要通过观察矢状面及冠状面影像表现，相结合诊断以提高准确性防止漏诊。

本组病例通过磁共振成像(MRI)与关节镜检查结果进行对比分析，为半月板损伤的早期诊断提供更加可靠的影像学信息。

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材料方法

设计：回顾性病例分析，同体对照。

时间及地点：病例来源于2010年1月至2014年5月新疆医科大学第六附属医院收治的膝关节半月板损伤患者。

对象：同期本院收治的膝关节半月板损伤患者206例。左膝92例，右膝114例，共计206膝，均为单侧发病，其中男88例，女118例。本组206例患者均行了MRI及关节镜检查。

诊断标准：因外伤膝关节不稳、疼痛、肿胀不适，伴或不伴关节绞锁、弹响等症状，临床诊断为膝关节半月板损伤。

纳入标准：①患者年龄18-60岁。②临床症状考虑半月板损伤。③有关节弹响、关节绞锁、疼痛、麦氏征、研磨试验其中3项阳性症状的患者。④进行MRI检查提示半月板损伤并于检查后行膝关节镜术。⑤患者对手术的依从性好并术前签署知情同意书。

排除标准：①半月板先天疾病或发育畸形，如半月板痛风结晶沉积、半月板囊肿、盘状半月板等。②合并膝关节感染、结核、无相关性骨折、绒毛性结节滑膜炎。③严重的骨关节疾病造成的半月板损伤，如膝骨性关节炎造成的膝关节内环境改变，半月板损伤患者。④患者不同意手术或依从性差者。

方法：

MRI检查仪器及方法：MRI检查序列及设备：本组所有病例都采用德国西门子1.5TMRI扫描仪，膝关节表面线圈，从冠状位、矢状位以及横断面扫描，层厚2 mm，间隔0.5 mm。自旋回波(SE)序列T1WI(TR=450-550 ms，TE=11 ms)，梯度回波序列T2WI(TR=4 000-4 200 ms，TE=32 ms)。检查过程中都不使用对比剂。

MRI诊断由2名经验丰富的高级职称医师术前分析MR片，意见分歧时共同阅片达成一致并写出MRI报告，并参照Fischer等^[16-17]半月板损伤的MRI分级，对损伤做规范的描述。

半月板的MRI信号分级：半月板的MRI信号分为4级，

0级信号表示半月板为正常，其信号特点为形态规则的均匀低信号；Ⅰ级信号表现为灶性椭圆或圆形高信号，未到达半月板的关节面，不与半月板的关节面有接触；Ⅱ级信号表现为水平线形的高信号影，可延伸至半月板的关节囊缘，但未达到半月板的关节面缘，不会超过半月板的关节面；Ⅲ级表现为半月板内不规则的高信号影达1个或2个关节面。对于半月板Ⅰ、Ⅱ级损伤信号临床症状较轻，多认为提示半月板退变，Ⅲ级损伤信号提示半月板撕裂(见图1)。

关节镜检查仪器及方法：采用同一台美国Smith Nephew超三晶数字化关节镜仪器进行关节镜检查，关节镜手术由经验丰富的骨关节科主任医师进行，并对所见半月板损伤进行分级及给予相应的治疗，患者都采用连续硬膜外麻醉，患肢上止血带止血，常规前内外侧关节镜手术入路，膝关节依次做伸膝，4字，屈膝运动。依次观察膝关节内外侧半月板前后角及体部。确定有无半月板损伤，以及损伤的部位及类型，并录像，详细记录，由手术医师仔细书写手术记录，关节镜检查将半月板损伤分为正常，撕裂。根据半月板撕裂的形态、与关节面的关系及临床治疗方式的不同，关节镜下撕裂可以分为：桶柄样撕裂，水平撕裂，斜行撕裂，纵行撕裂，复合撕裂^[18](见图2)。半月板损伤的部分分为前角、后角、体部进行记录。

计算临床和MRI的诊断指标：包括灵敏度、特异度、符合率、Youden指数、Kappa值。

灵敏度=真阳性/(真阳性+假阴性)，特异度=真阴性/(假阳性+真阴性)，

符合率=(真阳性+真阴性)/(真阳性+假阳性+假阴性+真阴性)，

Youden指数=灵敏度+特异度-1，

Kappa值(K)(K≤0.4一致性差，0.4< K≤0.75为中度一致，K≥ 0.75一致性极佳)。

主要观察指标：①MRI表现半月板损伤等级与关节镜下所见损伤程度对比。②MRI及关节镜对半月板撕裂的诊断结果。③MRI及关节镜对半月板撕裂的部位对比。

统计学分析：采用SPSS 17.0统计软件对半月板损伤进行统计学分析。以关节镜检查结果为金标准，通过对比分析，找出核磁共振诊断半月板损伤的灵敏度(Sen)和特异度(Spe)，符合率(CCR)，Youden指数，Kappa值。采用配对设计χ²检验来检验试验结果。

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讨论

临床理论的膝关节半月板损伤分度：1度损伤为早期退行性变，2度损伤为半月板黏液样改变加重，3级损伤为半月板存在撕裂^[19]。采用MRI对膝关节半月板损伤进行诊断时，采用质子密度加权扫描能够提高损伤诊出率，而采用多维成像则能够准确地显示出病变范围^[20]。临床上对于膝关节半月板损伤的检查与化验还可以采用以下方法：麦氏试验、膝关节镜检查、X射线检查、强力过伸实验、侧压实验、过屈实验、重力实验等^[21]，这些方法均能够作为辅助诊断膝关节半月板损伤的有效方法，因此在采用MRI不能完全确诊的情况下，可以考虑上述方法^[22]。半月板损伤磁共振成像有多种分型方法，因Stoller分型实用性强^[23]，容易掌握，临床多采用此分类方法，以达到提高患者诊断准确率，使患者得到有效的、科学的、及时的治疗。

随着对膝关节半月板解剖、功能认识及人们生活质量的不断提高，诊断和治疗膝关节半月板损伤的数量越来越多^[24]，而微创的关节镜下诊疗也就应运而生。MRI对半月板撕裂有较高的灵敏及特异度，其灵敏度80%-100%，特异度在70-100%^[25-26]。对于半月板撕裂MRI高、低磁场的选择上存在一定争议，但文献进行统计分析两种选择对半月板撕裂诊断准确性无差异^[27-28]。目前常用的膝关节MRI 成像序列包括冠状位T1W、冠状位PDW+脂肪抑制、矢状位PDW、矢状位T2W+脂肪抑制，脂肪抑制技术是通过抑制骨髓及脂肪组织来凸显半月板内信号的改变，以提高半月板病变的诊断阳性率，短TE序列的TE采用15-20 ms^[29-30]。

膝关节MRI图像上可见清晰的半月板Ⅰ、Ⅱ级损伤，但关节镜下探查有限仅见边缘型，不能探及半月板内部圆形或小的撕裂损伤，故对结果造成符合率下降，但特异度较好^[31-32]。本组资料通过对206例膝关节损伤考虑半月板损伤的患者进行了MRI及关节镜检查，其中对0级和Ⅰ级损伤半月板的诊断符合率为97%，MRI表现为Ⅱ级损伤与关节镜下表现纤毛化改变基本对应，对Ⅱ级损伤半月板的诊断符合率为91.1%。仅8.9%的患者MRI诊断Ⅱ级半月板损伤，关节镜下显示有半月板撕裂，其χ²=0.166，P > 0.05，差异无显著性意义。

本组中MRI对半月板Ⅲ级损伤的诊断可计算出其灵敏度(Sen)92.9%，特异度(Spe)94.4%，符合率为93.7%，Youden指数为87.3%，Kappa值为0.874，说明该诊断试验的真实性很好。膝关节MRI有部分图像难以确定半月板损伤是否到达关节面，无法分辨半月板损伤为Ⅱ级还是Ⅲ级。然而关节镜检查可以看到半月板损伤是否已达关节面以及半月板损伤的程度，对半月板Ⅲ级损伤及时诊断治疗。本组Kappa检验结果为0.874，Kappa≥0.75说明MRI检查和关节镜诊断半月板损伤的一致性极佳，这表明MRI诊断半月板损伤所得出的结果，具有极高的可信度。

膝关节MRI有部分图像难以确定半月板损伤是否到达关节面，无法分辨半月板损伤为Ⅱ级还是Ⅲ级。按其损伤的部位可以分为前角、体部、后角撕裂，本研究206个半月板，MRI检查发现98个半月板撕裂，其中前角38例，后角32例，体部28例。关节镜检查发现半月板撕裂99例，其中前角36例，后角34例，体部29例。由表3可知其 χ²=0.312，P > 0.05，差异无显著性意义。上述资料表明MRI及关节镜对半月板撕裂的部位的诊断，差异无显著性意义(P > 0.05)，MRI与关节镜诊断半月板发生撕裂的机会基本一致。磁共振成像对半月板损伤具有很高的分辨率，然而，也存在一定的误诊率^[33]，需结合关节镜检查提高半月板损伤的诊断率。MRI信号为Ⅲ级信号即半月板撕裂是损伤的重要类型，现在已经有共识MRI诊断半月板Ⅲ级高信号是半月板撕裂的可靠指征，需尽早行关节镜检查并治疗^[34]。MRI为膝关节半月板损伤诊断提供可靠依据，成为半月板损伤行关节镜检查的手术指征，然而相关报道37%的半月板损伤患者根据MRI诊断^[35]，是不需要手术治疗的，也有研究证实，MRI对于半月板损伤具有较强的排除能力，使有些患者避免关节镜手术^[36]。目前磁共振成像已成为膝关节损伤最有效的无创伤诊断方法，MRI可以显示半月板的表面及其内部结构信号改变^[37]。关节镜检查为最终确诊半月板损伤提供了清晰的镜像依据^[38]。但MRI无法替代关节镜的治疗作用。两者相互补充才能产生更好的诊断和治疗效果，是骨科和影像科诊断、治疗半月板损伤的发展方向^[39]。

总之，MRI作为一种无创的检查手段，对半月板撕裂的诊断与关节镜比较无显著性差异，MRI是临床上考虑半月板损伤的患者的首选的检查方法，与关节镜检查具有高度的一致性。MRI可早期诊断半月板损伤，与关节镜比较具有无创、方便、经济的优点，有利于技术的广泛开展，为早期诊断半月板损伤提供了有效的方法^[40-41]。MRI检查可对半月板损伤临床治疗方案的选择具有重要指导意义。半月板MRI表现为Ⅰ-Ⅱ信号的损伤可先行观察，如果症状仍无缓解结合临床检查再行关节镜检查，在MRI表现为Ⅲ级信号可诊断为半月板撕裂，其结果与关节镜检查基本一致，半月板在MRI表现为Ⅲ级信号需进行关节镜检查，综上所述，采用MRI对半月板损伤进行诊断，具有较高的灵敏度与特异性，且因其具有无创性、无辐射、准确性高等优点，而得到临床专家学者们的广泛关注。MRI不仅能够对半月板的生理形态与内部信号进行检测，还能显示出特殊类型的半月板，因此该方法值得在临床上进行推广与应用。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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磁共振成像评价膝关节半月板损伤：与关节镜检查的对照分析

A comparative analysis of MRI and arthroscopy in meniscus injury of the knee joint

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