骨科基础丨膝关节半月板根部MRI影像解剖

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作者：张建军、崔建岭、刘冲、王淑梅

来源：中华解剖与临床杂志

半月板根部是将半月板前后角固定于胫骨髁间前后区的连接部分，分为前根部与后根部；对保持半月板正常解剖位置及生物力学功能起重要作用^[1,2]。半月板在力的传导与分布中将上下应力转化为箍形应力，这种箍形应力是负荷分布时最重要的因素之一；牢固的半月板根部可以将箍形应力传导至胫骨，从而保护上下关节面^[3]。

当半月板根部损伤时继而发生半月板移位，丧失将上下应力转化为箍形应力的能力，导致关节软骨损伤退变风险的增加^[4,5]。但长期以来，半月板根部这一重要结构的病变常常被忽视。随着对其解剖及生物力学研究的深入，半月板根部结构及其损伤受到了越来越多的关注^{[2,3,4,5,6,7,8]}。

认识半月板根部的正常 MRI 表现对根部损伤的诊断越来越重要。本研究分析膝关节正常半月板根部的 MRI 影像表现，总结半月板根部的正常形态、走行、信号特点及其附着点位置，为半月板根部损伤的 MRI 早期诊断和临床干预提供影像解剖基础。

1　资料与方法

1.1　研究对象

选择2012年10月—2014年2月保定市第一中心医院骨科因膝关节异常行关节镜手术的中青年患者行前瞻性研究。

▼ 纳入标准：

1. 年龄为18～50岁；

2. MRI清晰，无移动伪影；

3. MR扫描结束后16 d内行关节镜检查；

4. 关节镜结果显示半月板及根部正常。

▼ 排除标准：

1. 既往有膝关节手术史；

2. 既往有类风湿关节炎、强直性脊柱炎等可能累及膝关节的全身性疾病；

3. MRI 显示有肿瘤、骨折、半月板损伤及关节明显退变者。

纳入符合标准的患者共 24 例，其中男 14 例、女 10 例，中位年龄为 43.5 岁(18～46 岁)。另选择因下肢动脉硬化而截肢的新鲜膝关节标本 1 具，保定市第一中心医院骨科提供，男性，年龄 46 岁，肉眼观察半月板及根部均正常，关节面软骨正常。本研究已获医院伦理委员会批准，审批件文号为[2012]088，患者均知情同意并签署知情同意书。

1.2　成像方法与参数

采用Achieva 3.0 T TX多源发射MR扫描仪(荷兰Philips公司)，使用膝关节专用 8 通道 Sense 线圈，对 24 例患者行常规膝关节扫描，包括冠状面、矢状位的 T₁WI 序列、脂肪抑制质子加权成像(proton-density- weighted imaging, PDWI)序列及横断面脂肪抑制 PDWI 序列，以及矢状面及冠状面的各向同性 T₂ 加权容积成像(volumetric isotropic T2-weighted acquisition, VISTA)序列。VISTA 序列是具有各向同性特征的高分辨 3D T₂WI 加权成像序列。矢状面 3D-VISTA：TR 1 350 ms，TE 35 ms，Sense 增速因子 2.2，FOV 140 mm×160 mm，矩阵 280×266，体素 0.5 mm×0.5 mm×0.35 mm，层数 458 层，激励次数 2 次；冠状面 3D-VISTA：矩阵 280×280，体素 0.5 mm×0.5 mm×0.5 mm，层数 127 层，余参数同矢状面。扫描完成后图像传输至 Philips Extended MR Workspace 2.6.3.4 工作站，行多平面重建(multi-planar reconstruction, MPR)。

新鲜标本仅保留胫骨平台及完整的内外侧半月板、前后交叉韧带下端。观察半月板根部的形态及附着点的位置，勾勒出根部与半月板主体部分的分界，用数码相机记录。利用铜丝的无磁性、可以行 MR 检查的特点，选用直径为 0.77 mm 的铜丝，做二者分界标识，其后行标本 MR 扫描。采用 Intera 1.5 T MR 扫描仪(荷兰 Philips 公司)，配用 SENSE-Flex-M 型线圈。冠状面 PDWI：TR 1 800 ms，TE 8.0 ms，矩阵 240×300，FOV 140 mm×140 mm，层厚 1.0 mm，层间距 0.2 mm，激励次数 6 次。矢状面 PDWI：矩阵 230×300，FOV 130 mm×130 mm，余参数同冠状面。横断面 PDWI：TE 7.0 ms，矩阵 220×290，FOV 140 mm×140 mm，激励次数 8 次，余参数同冠状面。

1.3　图像分析及测量方法

由 2 名放射科医生共同评价 24 例患者半月板正常根部的 MRI 图像。定义半月板根部为半月板前后角末端走行方向发生稍向下改变，至胫骨髁间前后区附着位置的最后一小段^[6]。在 Philips Extended MR Workspace 2.6.3.4 工作站上用 3D-VISTA 序列及 MPR 重建模式重点观察测量以下项目：

1. 内侧半月板前根部(anterior medial meniscal root, aMMR)、内侧半月板后根部(posterior medial meniscal root, pMMR)、外侧半月板前根部(anterior lateral meniscal root, aLMR)、外侧半月板后根部(posterior lateral meniscal root, pLMR)的信号特点、附着点的位置及其走行。

2. 冠状面测量半月板根部的长度、高度，横断面测量根部的宽度；由于横断面可显示pLMR走行全程，在横断面再次测量其长径；以标准冠状面扫描线为基准，测量内外侧根部走行与基准线的角度。测量方法如图1,图2,图3所示。

 

▲ 图1 脂肪抑制VISTA序列冠状面示aLMR长度和高度的测量方法，长白线表示根部的长度，短白线表示根部的高度，aLMR(箭)呈稍高信号且稍向下走行。

▲ 图2 脂肪抑制PDWI序列横断面示aLMR宽度的测量方式，白线表示根部的宽度，aLMR(箭)横断面呈高低信号相间的梳状表现。

▲ 图3 脂肪抑制PDWI序列横断面示pLMR走行角度的测量方法，实线为膝关节冠状面扫描参考定位线，即股骨内外侧髁后缘连线，虚线表示pLMR的走行方向，测量两线的夹角作为根部的走行角度　aLMR：外侧半月板前根部；pLMR：外侧半月板后根部。

1.4　膝关节标本及 MRI 观察

观察半月板根部标本形态是否完整无损伤，根部走行及附着点位置。确定标本 MRI 图像质量符合要求，半月板及根部显示是否清晰，观察所做半月板主体部分与根部的分界标识。评价标本 MRI 图像中所做分界标识是否与文献报道一致，并行 VR 重建。

1.5　统计学方法

采用 SPSS 12.0 统计学软件处理数据，服从正态分布的计量资料以

±s表示。

2　结果

2.1　正常膝关节半月板根部信号特点

24 例正常半月板根部 MRI VISTA 序列均清晰显示。内外侧半月板前后根部的信号和表现不同，有其各自的特点。22 例 pMMR 信号较半月板主体部分信号稍高(图4)，2 例呈与半月板主体部分类似的低信号，且矢状面上 24 例均见梳状改变(图5)。pLMR 较低信号 12 例(图4、图6)，与半月板主体部分信号差别不甚明显；与半月板主体部分信号类似低信号为 12 例(图7)，梳状改变 6 例。aMMR 较低信号 9 例，与半月板主体部分类似低信号 15 例(图5、图8)，梳状改变 4 例。aLMR 信号稍高 23 例(图1)，1 例低信号，24 例均见明显的梳状改变(图2)。冠状面显示后根部较直观，矢状面显示半月板前根和 pMMR 的细节较好，横断面能够显示外侧半月板后根部的全长，亦可显示 aLMR 梳状散开的特点。

▲ 图4  脂肪抑制 VISTA 序列冠状面示 pMMR (长箭)斜向下走行，冠状面信号较半月板主体部分稍高；同时可见 pLMR (短箭)呈较低信号，附着于内侧髁间隆起的外侧面。

▲ 图5 脂肪抑制 VISTA 序列矢状面示 pMMR (长箭)呈高低信号相间的梳状改变；aMMR (短箭)呈低信号表现，附着于髁间隆起前区最前端。

▲ 图6 脂肪抑制 VISTA 序列示 pLMR (箭)冠状面形态及较低信号特点，根部大部分附着于胫骨内侧髁间隆起的外侧面 pMMR：内侧半月板后根部；pLMR：外侧半月板后根部；aMMR：内侧半月板前根部

▲ 图7 脂肪抑制 PDWI 序列横断面示 pLMR (长箭)走行于髁间隆起，并呈低信号的走行全程，短箭示其远端止点。

▲ 图8 冠状面脂肪抑制 VISTA 序列示 aMMR (箭)呈低信号，附着于髁间前区的最前端 pLMR：外侧半月板后根部；aMMR：内侧半月板前根部。

2.2　正常膝关节半月板根部走行及附着点的位置

24 例半月板根部的走行及附着点位置可以清晰显示。pMMR 23 例(95.83%，23/24)斜向下走行，1 例走行较平直；24 例均附着于内侧髁间隆起后区，后交叉韧带下止点的前上内侧。pLMR 24 例均斜向前走行于髁间隆起间，走行较平直；17 例附着于内侧髁间隆起的外侧面，另 7 例中大部分纤维附着于内侧髁间隆起外侧面，小部分纤维附着于外侧髁间隆起的内侧面。薄层横断面 22 例(91.7%，22/24)可显示其全程走行。aMMR 23 例走行于内侧胫骨平台前端，附着于髁间隆起前区最前端；另 1 例分两束，一束附着于内侧髁间隆起前端内侧面，一束附着于内侧髁间隆起前区的外侧面。aLMR 24 例均于外侧髁间隆起前区稍向下向后呈散开状走行，其中 23 例 aLMR 少许纤维与前交叉韧带下止点交叉融合；24 例均附着于髁间前区稍向外下方倾斜的骨质表面。

2.3　24例正常膝关节半月板根部 MRI 测量值

测量结果显示，横断面外侧半月板后根部最长，冠状面内侧半月板后根部最短，外侧半月板后根部走行与标准冠状面扫描线夹角角度最大。见表1。

▲ 表1  24例正常半月板根部 MR 脂肪抑制 VISTA 图像相关指标测量结果(mm, 

±s )

2.4　膝关节标本MRI表现

本例标本半月板及根部正常，可以分辨半月板主体部分与根部结构，及其二者的分界(图9,图10,图11)。标本行 PDWI 序列薄层扫描，扫描中增加了激励次数和矩阵，图像具备了较高的信噪比及分辨率，缺点是扫描时间较长。标本 MRI 显示中心线样低信号即铜丝信号，铜丝与半月板间缝隙由于液体渗入呈水样高信号。

半月板主体部分与根部分界标识显示清晰(图12,图13,图14)，根部起自半月板走形角度发生改变的位置。VR 图像亦可以显示半月板根部分界标识。扫描结束后去除半月板及根部结构、前后交叉韧带下止点部分，充分显示半月板根部的附着点位置，及其与前后交叉韧带下止点的位置关系(图15、图16)。4 个根部于胫骨的附着处形态及附着面积不同，外侧半月板后根部附着面近似长水滴形，余 3 个根部附着面近似类圆形及椭圆形，内侧半月板后根部附着面积最大。

▲ 图9 于标本胫骨平台后方拍照，主要显示内侧半月板后根部(长箭)的形态，可见多束纤维结构组成并略带光泽，并在根部与半月板主体部分分界处用铜丝(短箭)做一标记。

▲ 图10 于胫骨平台上方拍照，显示正常内、外侧半月板及其 4 个根部(双侧长箭及短箭)，并可以显示前交叉韧带(ACL)的胫骨附着位置

▲ 图11 于胫骨平台前上方拍照，去掉 ACL，可以清晰显示 LM 的后根部(白长箭)及前根部(白短箭)，亦可显示 MM 前根部(黑短箭)及后根部(黑长箭)的位置及形态。

▲ 图12 标本 MRI 冠状位 PDWI 序列显示内侧半月板主体部分与后根部的分界，白箭所指中心短线样低信号为铜丝信号，周围为水样高信号，铜丝恰位于 MM 后角走形角度发生改变的位置。

▲ 图13 标本冠状位 MRI PDWI 序列显示中心短线样低信号为铜丝信号(白箭)，恰位于 LM 后角走形角度发生改变的位置。

▲ 图14 标本冠状位 MRI PDWI 序列亦显示LM前角走形角度发生改变的位置位于铜丝(箭)位置 MM：内侧半月板；LM：外侧半月板

▲图15 标本去除内外侧半月板及前后交叉韧带，于胫骨平台后上方拍照，显示 pMMR 附着处(黑短箭)位于髁间后区、后交叉韧带(黑箭头)前上内侧及 pLMR (白长箭)后方；pLMR (白长箭)较长，附着处类似长水滴形，远端达前交叉韧带后方。

▲ 图16 于胫骨平台前上方拍照，见 aMMR 附着于髁间前区最前端(白短箭)，附着面积最大；外侧半月板前根部(黑短箭)与前交叉韧带下止点(白长箭)局部分界不清，部分纤维融合；黑长箭为 pLMR 附着点 pMMR：内侧半月板后根部；pLMR：外侧半月板后根部；aMMR：内侧半月板前根部。

3　讨论

3.1　正常半月板根部的 MRI 解剖

半月板根部是致密的纤维结构，为半月板前后角末端走行方向发生稍向下改变，至胫骨髁间前后区附着位置的最后一小段。由于 MR 软组织分辨率高，且 VISTA 序列具有各向同性特征，信噪比及空间分辨率较高，能够清晰地显示半月板及其根部结构。标准冠状面 MRI 是观察半月板根部的较好方位^[9]。由于各根部形态及走行不同，部分扫描面显示根部结构不佳。横断面和冠状面扫描对于 aMMR 的显示不如矢状面清晰，三个方位对于 aLMR 能够显示不同特点：矢状面能够清晰显示 pMMR 的梳状特点；冠状面能够显示其全长；薄层横断面能够显示 pLMR 走行全程。

3.2　pMMR MRI 解剖特点

pMMR 在后角内缘斜向下走行者占 95.83%(23/24)，另 1 例走行较平直，方向改变不明显。pMMR 附着于胫骨内侧髁间隆起后区，后交叉韧带下止点的前上内侧，未见其它变异的附着位置。pMMR 边缘清晰，与周围组织分界清晰，在高场强 MR 上容易观察^[10]。pMMR 长度为(7.88±1.57) mm，较 pLMR 明显短。冠状面和矢状面 pMMR 信号亦显示一定差异。矢状面根部显示短线样较高信号将低信号分隔，类似梳状或斑马纹样表现。冠状面呈较半月板信号稍高的较低信号，究其原因可能与扫描层面容积内高低相间的信号有关。冠状面可显示 pMMR 的完整走行及形态，矢状面可更好地显示细节结构，观察该根部应以冠状面与矢状面密切结合为主。pMMR 是一束较厚的抗拉力强的纤维性结构，附着牢固^[6]。有报道称 pMMR 往往承受更大的应力^[11]。

3.3　pLMR MRI 解剖特点

pLMR 结构较对侧后根部复杂。pLMR 稍向上跨过外侧髁间隆起斜向前方匍匐走行，在走行中过程中大部分纤维附着于内侧髁间隆起的外侧面，远端止于内侧髁间隆起的外侧面、前交叉韧带下止点后方。pLMR 走行大致水平走行，本组 91.7%(22/24)病例薄层横断面扫描显示其全程走行，但常规横断面不宜观察。pLMR 信号特点在冠状面和矢状面基本一致，均为低信号或较半月板主体部分轻微增高的低信号；然而信号轻微增高的原因不能排除 MR 魔角效应的影响。由于后根部斜向前走行，角度较大，本组为34.00°±9.24°；故在冠状面和横断面测量差距较大：冠状面长(9.66±1.89) mm，横断面长(15.74±2.03) mm。pLMR 较致密，本组中仅 6 例可见程度较小的梳状或斑马纹样改变，其余 18 例信号均匀。

3.4　aMMR MRI解剖特点

aMMR 于前角内缘走行方向发生改变，沿胫骨前缘稍向前下走行，止于髁间隆起前区最前端的区域。本组资料显示 aMMR 较细，VISTA 序列冠状面和矢状面显示较好，常规扫描3个方位均显示不佳，尤其是横断面及冠状面容易遗漏。aMMR 信号与半月板信号差别不明显，信号较均匀，为低或较低信号，与内侧半月板前角信号上分界不清，本组仅 4 例见程度较小的梳状改变。Kohn 等^[12]报道称 aMMR 附着点面积是 4 个根部中最大的，与本例标本显示一致。

3.5　aLMR MRI解剖特点

aLMR 斜向后且稍向下走行，并插入到前交叉韧带下方，冠状面较另外方向观察更清晰，根部体积逐渐增粗，纤维排列逐渐分散，呈吸盘状，紧密附着于髁间前区并稍向外下方倾斜的骨表面。aLMR 远侧部分纤维与前交叉韧带下止点少许纤维交织融合，二者分界不清，本组中占 95.83%(23/24)。本组冠状面根部信号较半月板稍高，横断面呈高低相间的散开的梳状信号特点。常规横断面扫描不易观察，容易遗漏。由于 aLMR 斜向后走行，与冠状面扫描线角度较大，而横断面可显示其全长，故在冠状面和横断面上测量数值有差别，冠状面长(8.82±1.99)mm，横断面长(12.40±2.02)mm。

3.6　半月板根部标本及其MRI特点

Brody 等^[3]报道半月板根部起自半月板前后角向胫骨髁间区走行中角度稍向下发生改变的位置，但未见标本与 MRI 对照的报道。本研究在标本上确定半月板与根部的分界，其后行 MR 扫描，观察分界标识是否与文献报道一致。标本的各根部分界标识于冠状面显示较直观。标本 MRI 显示 4 个根部与半月板主体部分的分界恰位于半月板前后角向胫骨髁间区走行中角度发生变化的位置，与上述报道一致。

标本 pMMR 后缘呈略白色并有一定光泽度表现，且见明显的平行走行的排列紧密的多束纤维结构，与 Anderson 等^[13]报道的关节镜表现一致。标本及其 MRI 亦显示 aLMR 与前交叉韧带下止点局部分界不清，部分纤维融合。pLMR 匍匐附着走行于内外侧髁间隆起之间，附着牢固，其前缘达前交叉韧带下止点后缘。本研究缺点为标本少，希望在以后的研究中进一步补充完善。

3.7　半月板根部MRI影像解剖的临床意义

半月板根部对保持半月板正常形态、结构和功能起着关键作用。MRI 能够清晰显示半月板根部的形态、走行、信号特点及其附着点的位置，是当前无创显示半月板根部的最佳影像学方法。半月板根部损伤比较少见，但其所造成的半月板退变和软骨损伤进展较快^[1,3]。MRI拥有多种成像序列，可以准确评价关节软骨的损伤^[14]。MRI可以诊断半月板根部撕裂且关节镜可修复根部损伤^[2,8]。

因此，快速准确判断根部病变对指导治疗、外科策略的制定很重要^[1]，充分认识半月板正常根部的 MRI 影像解剖对于根部损伤的诊断及预后评估很有意义。另外在半月板移植术中，如果半月板移植物固定在错误的胫骨位置或固定不牢固，将导致半月板移植术的失败；所以作为半月板移植术的基础，半月板前后角在胫骨的附着位置的详细数据是非常重要的^[12]。

参考文献（略）