肘关节骨折的三维影像重建

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.13.021

摘要/Abstract

摘要：

背景：肘关节的结构和功能复杂，对调节上肢的活动具有重要的作用。
目的：评价不同影像学方法评价肘关节骨折的诊断作用。
方法：分析肱骨内外髁骨折、肱骨髁上和髁间骨折、桡骨小头骨折和尺骨冠突骨折以及周围韧带、肌腱等软组织损伤的X射线影像评价、CT影像评价以及MRI影像评价的诊断作用，重点分析肘关节创伤常见的“恐怖三联征”的影像学评价。
结果与结论：X射线可以清晰显示肘关节骨折的骨折线以及骨折断端移位情况，还能够显示肘后三角的位置关系。CT扫描对骨折的检测效果优于X射线，不仅能够显示无移位骨折、微小移位骨折以及关节腔内的微小骨折碎片，还能显示骨折的部位、范围、数目、大小、移位情况、粉碎情况等。MRI主要用于评价肘关节骨折时周围软组织的损伤。

关键词: 骨关节植入物, 骨关节植入物学术探讨, 肘关节, 骨折, X射线, CT, MRI, 恐怖三联征, 肱骨内髁, 肱骨外髁, 桡骨小头, 尺骨冠突, 韧带, 肌腱, 骨关节植入物图片文章

Abstract:

BACKGROUND: The structure and function of elbow joint is complex, which has an important role in adjusting the upper limb activities.
OBJECTIVE: To evaluate the diagnostic effect of different imaging methods on elbow fracture.
METHODS: The diagnostic effects of X-ray image, CT image and MRI image on internal and external humeral condyle fracture, humeral supracondylar and intercondylar fractures, radial head fractures and ulna coronoid fractures, as well as the injury of surrounding ligaments, tendons and other soft tissues were evaluated, especially the imaging evaluation of the commonly seen “terrible triad” of elbow trauma was performed.
RESULTS AND CONCLUSION: X-ray could clearly display the fracture line of elbow fracture and the displacement of fracture site, and it could be able to show the position of posterior triangle of elbow joint. CT scanning has better detection effect on fracture than X-ray image. It cannot only display the displaced fracture, micro-displaced fracture and tiny intra-articular fracture fragments, but also display the position, area, number, size, displacement and crushing circumstances of fracture. MRI is mainly used to evaluate surrounding tissue injury of the elbow joint.

Key words: bone and joint implants, academic discussion of bone and joint implants, elbow joint, fracture, X-ray, computed tomography, magnetic resonance imaging, terrible triad, internal humeral condyle, external humeral condyle, radial head, ulnar coronoid, ligament, tendon, photographs-containing paper of bone and joint image

中图分类号:

R318

卢昊宁，潘诗农. 肘关节骨折的三维影像重建[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(13): 2431-2438.

Lu Hao-ning, Pan Shi-nong. Three-dimensional image reconstruction for elbow fractures[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2013, 17(13): 2431-2438.

图/表（结果） 7

2.1 X射线在肘关节骨折评估中的应用 X射线是由德国物理学家伦琴首先发现，随后被广泛应用于医学各个领域，随着人们认识的深入以及医学技术的不断发展，X射线目前已经成为骨关节创伤最常用的检查诊断方法。X射线摄片简单、方便，是骨关节创伤首选的检查诊断方法。X射线可以显示肘关节创伤尤其是肘关节骨折中的病变，肖观东等^[12]对肘关节骨折时各种类型骨折的X射线影像评价进行了研究分析，具体结果见表1。

2.2 CT在肘关节骨折评估中的应用 CT扫面成像快速、清晰，能够发现微小的骨质变化或X射线平片互相重叠而遮盖的骨折线。此外，CT扫描能够更立体直观的显示肘关节各骨骨折线的走形、移位情况、碎骨片的数量、来源、关节受累情况等，在肘关节骨折的影像学诊断中具有不可替代的作用。龙响云等^[13]对CT影像评价肘关节骨折的准确性进行了分析，以X射线平片诊断为对照参考，对轴位CT影像与16层CT多平面重组和容积再现成像诊断的准确性进行了评估，结果显示16层CT多平面重组和容积再现成像对肘关节骨折诊断的例数多于轴位CT诊断例数，并且明显多于X射线诊断的肘关节骨折例数，具体结果见表2。

2.3 MRI在肘关节骨折评估中的应用 梁秀梅^[14]对肘关节骨折以及周围软组织损伤的MRI影像评价进行了研究分析，具体结果见表3。

MRI影像对于肘关节的轻微创伤如骨挫伤以及周围软组织损伤具有良好的评估价值，能够明确显示肘关节周围韧带、肌肉以及肌腱组织等的损伤情况，是一种无创伤且有效的检查方法。肘关节内外侧副韧带是维持肘关节内侧和外侧稳固性的主要因素，其中外侧尺副韧带和内侧前束更为重要，在冠状位MRI图像中，正常内外侧副韧带均表现为薄的跨关节条状低信号影像，分别位于屈肌腱和伸肌腱的下方。由此可见MRI在肘关节创伤的影像诊断中发挥重要的作用。

2.4 肘关节“恐怖三联征”的影像学研究 病例：患者男性，21岁，以高处坠落伤3 d为主诉住院。

患者3 d前因意外从3楼(约9 m)高处坠落，自觉右肘疼痛，腰疼，骨盆疼，双髋疼。查体：右肘关节肿胀畸形，压痛阳性，轴向叩击痛阳性，可闻及骨擦音，触及骨擦感，有反常活动。右肘关节盂空虚，尺骨鹰嘴向后突出，肘后三角位置改变，肘外翻挤压实验阳性。

病例应用Philips Brilliance 64层CT检查。设置扫描参数120 kV，118 mA。层厚1 mm，螺距0.5。采用Philips Brilliance Workspace Portal工作站进行图像后处理，重建参数，层厚1 mm，层间隔1 mm。

右肘关节平扫及三维重建影像显示：右肘关节变形，右尺、桡骨向后上方移位。右尺骨冠突多发骨质断裂，断端分离，游离冠突碎骨片大于50%冠突高度，符合Regan-MorreyⅢ型骨折。右桡骨头及桡骨颈骨质断裂，桡骨头游离，其内见多发透亮线影，右桡骨头、干分离，且桡骨头粉碎性骨折，符合MasonⅢ型骨折。右肘关节软组织肿胀。X射线及CT影像显示见图1-5。

影像学诊断：右肘关节恐怖三联征，右肘关节后脱位合并右桡骨小头粉碎性骨折(MasonⅢ型)以及右尺骨冠突粉碎性骨折(Regan-MorreyⅢ型)。

行“右肘关节骨折切开复位内固定”，内固定操作中发现桡骨小头粉碎骨折，桡骨颈处骨质压缩，冠状突粉碎骨折。复位冠状突，复位桡骨小头，修复肘关节外侧韧带。

肘关节“恐怖三联征”是Hotchkiss^[15]于1996年首次命名，即肘关节后脱位同时伴有尺骨冠突骨折和挠骨头骨折。由于肘关节“恐怖三联征”属于复杂不稳定、高能量的肘部创伤，临床治疗较为困难，由此引起的关节不稳定、创伤性关节炎及关节僵硬、异位骨化等并发症常导致患者预后不良。

Ring等^[16]和Pugh等^[17]进一步对此类损伤进行了研究与报道。“恐怖三联征”多见于坠落伤及车祸，是肘部严重的高能量创伤。最常见的损伤机制为肘关节在伸直位，遭受纵轴方向的高能量压缩剪切暴力造成^[18]。主要损伤包括肘关节后脱位，桡骨头骨折，冠突骨折，双侧副韧带撕裂，前关节囊撕裂等。目前认为尺骨冠突和内外侧副韧带是肘关节稳定的第一列因素，桡骨头、关节囊和屈肌、伸肌起点是第二列因素[19]。因此，肘关节“恐怖三联征”的尺骨冠突及桡骨头骨折以及侧副韧带损伤能够导致肘关节极度不稳定。

临床常用Regan-Morrey分类法评价冠突骨折：冠突尖部骨折为Ⅰ型，冠突骨折块高度小于冠突高度的50%为Ⅱ型，冠突骨折块高度大于或等于冠突高度的50%为Ⅲ型^[20]。其中冠突高度指尺骨冠突尖至滑车最低点的垂直距离，即经鹰嘴尖作一与尺骨干平行的直线，该直线即为冠突高度50%的分界线。用Mason^[21]分类法评价桡骨头骨折：桡骨头无移位性骨折为Ⅰ型，桡骨头骨折伴分离移位，但仍有部分桡骨头与骨干相连为Ⅱ型，桡骨头粉碎性骨折，头与骨干分离为Ⅲ型。之后Johnston将Mason法改良，把桡骨头骨折伴肘关节后脱位增加为第Ⅳ型，因此对于肘关节“恐怖三联征”，所有桡骨头骨折均为Johnston改良后的第Ⅳ型。文章病例右尺骨冠突骨折属于Regan-Morrey分类Ⅲ型，右桡骨头骨折属于Mason分类Ⅲ型，属于Johnston改良后的第Ⅳ型。

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引言

肘关节是人体最稳定的关节之一，由肱骨远侧端和桡、尺骨近侧端的关节面组成。包括肱尺关节、肱桡关节和桡尺近侧关节。肱尺关节由肱骨滑车与尺骨滑车切迹构成；肱桡关节由肱骨小头与桡骨头凹构成；桡尺近侧关节由桡骨环状关节面与尺骨的桡切迹构成。

肱尺关节为滑车关节，肱桡关节为球窝关节，但受尺骨限制不能绕矢状轴运动，桡尺近侧关节则为圆柱关节。3个关节包在同一关节囊内，彼此可独立运动，为典型的复合关节。关节囊前、后薄壁而松弛，有利于屈伸运动，两侧壁厚而紧张，并有韧带加强。关节囊后壁最薄弱，故常见桡、尺骨两骨向后脱位，移向肱骨的后上方。肘关节的韧带有桡侧副韧带、尺侧副韧带和桡骨环状韧带。肘关节的主要运动形式是屈、伸运动，其次是由桡尺近侧关节与桡尺远侧关节联合运动共同完成前臂的旋内、旋外运动。肘关节的屈、伸幅度，平均为135°-140°。

肘关节创伤较为常见，居全身骨关节创伤的首位^[1]。因肘关节解剖结构和功能复杂，若治疗不当可导致慢性疼痛和关节功能不良，甚至造成永久性功能丧失^[2-5]。X射线摄片简单、方便、对比度好，大多能够显示骨折线、游离骨块以及肘关节脱位等情况，对肘关节损伤的诊断具有重要的作用。但是肘关节创伤的患者常因骨折、脱位引起疼痛而发生肘关节被动屈曲、旋转，X射线摄片则不能清晰、准确显示骨折的位置以及游离骨块与肘关节的位置关系。而CT扫描则可发现更多的骨折情况，补充X射线摄片的不足^[6-7]。

肘关节创伤最常用的CT扫描技术是多平面重组和三维重建。CT多平面重组图像包括矢状面、冠状面以及任意斜面和任意曲面的图像，操作简单，成像速度快。并且能够清晰显示骨质内部及表面的骨折线和骨折片的移位情况，对关节面的破坏程度以及关节腔中有无碎骨片的判断具有独特的优势^[8-9]。

X射线摄片和CT扫描能够对肘关节中骨与关节面的损伤作出准确判断，但是对周围软组织的损伤的损伤却不能清晰、准确显示。MRI成像具有多平面、多参数成像能力和极佳的软组织分辨率，能够清晰显示关节内各种正常结构和损伤结构，也能显示周围软组织包括肌腱和韧带等损伤病变，具有影像学技术独特的优越性，是肘关节损伤诊断中不可缺少的检查手段^[10]。

文章分析了X射线平片、CT扫描以及MRI成像检查在肘关节骨折中的应用，并重点对肘关节骨折常见的“恐怖三联征”进行影像学分析，以明确X射线平片、CT扫描以及MRI成像技术在肘关节骨折中的应用特点。

材料方法

讨论

肘关节是上臂和前臂的机械性连接，解剖结构上虽然只有1个关节腔，但是，生理上却有着不同的2种功能，发生在肱尺、肱桡关节间的屈伸运动和发生在上尺桡关节的旋前、旋后运动。肘部良好的活动范围和坚强稳定对肘关节的功能至关重要，治疗不当将导致慢性疼痛和永久性功能丧失。因此，治疗前进行严格的影像学检查，以帮助治疗时达到骨折完全复位，维持关节面的平衡和光滑，保证足够的活动度和稳定性，利于肘关节早期功能锻炼，以尽快恢复原有的生理功能^[22-24]。

肘关节骨折后三维影像重建图像能够在任意轴向和角度旋转，能够清晰观察骨折的程度，并根据三维影像重建图像判断骨折块的大小、形状和移位情况，特别是关节内的小骨块。根据三维影像重建图像对骨折情况的判断，指导临床医生对肘关节骨折治疗方案的确定和实施，以达到最佳的治疗效果。

肘关节创伤时关节囊内骨折占很大比例，包括肱骨内、外髁和髁间骨折，桡骨颈和尺骨鹰嘴骨折等。肱骨内、外髁及髁间骨折X射线表现为相应部位的透亮线影，儿童可以表现为相应骨骺骺板间隙增宽或骨骺分离。尺骨鹰嘴骨折典型X射线表现为尺骨鹰嘴处可见透亮线影，根据所受暴力的程度及方向，骨折线数目、累及范围及断端是否分离移位而有所不同。桡骨颈骨折与尺骨鹰嘴骨折类似，典型表现亦为桡骨颈处的透亮线影。肘关节后脱位表现为组成肘关节诸骨关节面对应关系完全脱离或分离，即尺桡骨近端向后移位，使肱尺关节及肱桡关节面正常对应关系丧失，X射线表现为肘关节间隙增宽或肘关节失去正常对合关系。

肘关节“恐怖三联征”的典型X射线表现为肘关节后脱位，同时伴有尺骨冠突和桡骨小头骨折，但不伴有尺骨鹰嘴骨折。冠突骨折多为Regan-Morrey分类法Ⅰ型和Ⅱ型，桡骨头骨折可以是Mason分型的任意类型。由于普通X射线片结构重叠，对于发现无移位冠突骨折及桡骨头骨折相对困难，有时仅通过sail征(关节内渗血，在X射线平片上脂肪垫被膨起而变得显而易见)间接提示可能有骨折的存在。对于关节腔内的微小骨折碎片，普通X射线片常常显示不清。在实际工作中患者多为急诊而来，且创伤较为严重，很难配合拍出标准、清晰的肘关节正侧位片，对临床诊断及分型带来一定困难。

CT能够明确肘关节各骨的位置关系，消除了普通X射线片结构重叠的缺点，避免了由于患者强迫体位造成的普通X射线片解剖结构显示不清而带来漏诊的麻烦。应用CT三维重建技术，通过多平面多角度观察，不仅可以发现普通X射线片上显示不清的无移位骨折、微小移位骨折以及关节腔内的微小骨折碎片，还可以更进一步明确骨折的部位、范围、数目、大小、移位情况、粉碎情况等^[25-28]，对临床诊断及分型，以及后续诊疗计划的制定和治疗方案的选择提供了有用的帮助。

螺旋CT中的骨关节容积重建技术是将每个层面的容积数据资料中的所有体积元加以利用，获得较真实的三维图像，近似于解剖标本，能够直观、清晰、多角度显示关节解剖结构，弥补了X射线的不足^[29-30]。使临床医生能够准确了解骨折的形态、位置和脱位等情况，客观全面的评价肘关节创伤，进行有效的骨折治疗^[31-34]。因此，CT容积重建成像可以作为诊断肘关节骨折尤其是微小骨折的必要依据^[35-36]。

MRI对诊断肘关节韧带损伤、软骨损伤及隐匿性骨折有其独特价值。其能够发现肘关节侧副韧带信号异常，关节软骨的信号改变，周围软组织的肿胀以及是否有骨间膜或肌间血肿，甚至可以观察到普通X射线片无明显异常的隐匿性骨折，能够进一步明确骨折累及的损伤范围，提供更全面的损伤信息，对临床的诊断治疗起到一定作用。

X射线的空间分辨率高，大多数肘关节骨折均可以明确诊断，但是对于一些不典型的损伤，X射线和CT成像具有较大的局限性，而MRI具有较高的组织分辨率和多方位成像的特点，是显示关节结构及关节损伤最好的检查方法。肘关节损伤尤其是肱骨远端的骨折早期检出与治疗非常重要，原因是此处骨折常为不稳定型骨折，需要尽早治疗以避免肘外翻和神经麻痹以及畸形愈合等并发症的发生^[37-38]。

X射线、CT以及MRI对于肘关节骨折的检测各有其本身的优点，互相不可替代。X射线可观察到关节骨结构、关节腔隙和周围软组织，对于关节骨折、关节脱位和较大的关节内游离体，可提供明确的诊断。对于成人复杂的关节骨折，CT扫描尤其是三维重建技术，能够立体的显示骨折粉碎的程度、骨折移位的方向，为临床治疗提供指导，同时，CT扫描还可以显示关节内微骨折和微小游离骨折块，但对软组织的显影不良。MRI能够良好的显示软组织、关节软骨表面以及关节间隙和骨结构，常规的MRI检查包括轴位、冠状位和矢状位，可根据需要进行选择，冠状位或斜冠状位可以显示尺、桡侧副韧带以及屈、伸总肌腱的全长，因此，对于肘关节副韧带撕裂的检查是非常有帮助的^[39-40]。矢状位用于检查肱二头肌、肱三头肌肌腱以及鹰嘴、鹰嘴窝，轴位能够显示肱二头肌腱止点、桡骨环状韧带、关节隐窝、肱骨髁和肘关节处的神经血管等。

综上所述，肘关节创伤的患者应常规行肘关节正侧位X射线片，对于怀疑肘关节“恐怖三联征”时应行薄层CT扫描及矢状面、冠状面多平面重组及容积再现重建。肘关节“恐怖三联征”等创伤的诊断主要以影像学表现为主，结合肘部高能量损伤病史、轴向暴力创伤机制及全面系统的临床症状和体征综合分析，做出准确的诊断。

作者贡献：卢昊宁负责实验设计及实施，并解析相关数据，卢昊宁对文章负责，潘诗农审校。
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