股骨髁间角与前交叉韧带损伤的相关性分析

黄梦全，郭乃铭，彭俊，廖春来，徐海涛，李裕标，罗筱玮

(中国人民解放军第458医院骨科，广东 广州 510000)

前交叉韧带(anterior cruciate ligament，ACL)断裂是膝关节的严重损伤，行关节镜下ACL重建手术是目前主要的治疗方法[1-2]。ACL断裂的病因还不是十分明确。目前研究发现的相关因素包括旋转暴力、股四头肌过度牵张、髁间窝宽度、髁间窝宽度指数等[3-6]。通过观察股骨远端MRI图像发现，股骨髁间角(定义为股骨轴和Blumensaat线夹角)是一固定的解剖参数，其与ACL损伤的相关研究较少[7]。而胫骨平台倾角(包括内、外侧平台倾角)和ACL损伤的相关性研究较多，但目前尚无统一定论[8-11]。

本研究拟通过测量ACL损伤患者及ACL正常患者MRI图像上股骨髁间角、内侧及外侧胫骨平台倾角，通过比较两者解剖数据的差异，探讨其与ACL损伤是否具有相关性，为ACL损伤的病因研究以及预防控制措施提供依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 回顾性分析2014年1月至2015年6月在我院就诊的ACL重建术的患者(病例组)和ACL正常患者(对照组)。病例组共纳入患者34例，其中男性20例，女14例；年龄18～40岁，平均25.2岁；均经关节镜检查明确诊断为非接触性ACL损伤，合并半月板损伤6例。对照组共纳入患者34例，其中男性18例，女16例；年龄17～42岁，平均24.7岁；均经MRI或关节镜检查排除ACL断裂，经查体无膝关节不稳定患者，其中10例行关节镜检查患者中有4例半月板损伤，6例为滑膜皱襞综合征。排除标准：胫骨平台和股骨髁骨折史，开放性ACL损伤，年龄超过50岁，家族遗传性肌肉骨骼系统疾病(如骨营养不良、结缔组织并等)，ACL损伤前有膝关节损伤史，胫骨髁间棘骨折，OuterbridgeⅡ级及以上的骨关节炎，多发韧带损伤。

1.2 图像分析及参数测量 两组患者均采用1.5T MRI扫描仪(AllTech，China)进行检查，层厚3 mm。利用本院PACS图像临床浏览软件对纳入的MRI图像进行测量。在T1加权像矢状位图像上，选择Blumensaat线完整显示的层面，股骨髁间角为股骨长轴和Blumensaat线的夹角(femoral intercondylar angle，FIA)[7](见图1)。选取内侧胫骨平台的中心层面(即平台凹陷最深)，连接胫骨平台前后方最高点，此连线和胫骨解剖轴垂线的夹角为内侧平台倾角(medial tibial plateau slope，MTPS)(见图2)。选取外侧胫骨平台的中心层面(即平台凹陷最深)，连接胫骨平台前后方最高点，此连线和胫骨解剖轴垂线的夹角为外侧平台倾角(lateral tibial plateau slope，LTPS)(见图3)。所有病例组和正常组的FIA和MTPS、LTPS均由2名观察者单独测量，结果取平均值。

图1 T1加权像矢状位图像测量股骨髁间角示意图(箭头所示) 图2 T1加权像矢状位图像测量内侧胫骨平台倾角示意图(箭头所示) 图3 T1加权像矢状位图像测量外侧胫骨平台倾角示意图(箭头所示)

1.3 统计学分析 采用SPSS 13.0统计分析软件对数据进行分析。分别对男性与女性、病例组与对照组的FIA，MTPS，LTPS进行检验，符合正态分布作独立样本的t检验，不符合正态分布作独立样本的秩和检验。相关性分析采用Spearman检验，采用Logist回归分析绘制ROC曲线。检验标准P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结 果

男性与女性平均FIA为39.72°，平均MTPS为6.96°，平均LTPS为7.35°，男性与女性患者比较，差异无统计学意义(见表1)。病例组FIA小于对照组，两组差异有统计学意义(P=0.021)。病例组MTPS大于对照组，两组差异无统计学意义(P=0.638)。病例组LTPS大于对照组，两组差异有统计学意义(P=0.004，见表2)。

表1 男性和女性FIA、MTPS和LTPS的比较

表2 病例组和对照组FIA、MTPS和LTPS的比较

Spearman相关性分析发现，FIA与ACL损伤的相关系数为0.271(P=0.025)，LTPS与ACL损伤的相关系数为-0.361(P=0.002)，相关性均有统计学意义。利用LTPS与FIA合并概率，采用Logist回归模型预测ACL损伤(AUC=0.764，95%CI为0.651～0.877)(见图4)。

图4 Logist回归模型计算联合ROC曲线结果

3 讨 论

由于越来越多的人群参与体育运动，ACL损伤的患者大量增加，因此，有必要找出导致ACL断裂的危险因素。MRI图像可以清晰的显示ACL及其周围的软组织结构，能够无创检查出ACL损伤，广泛应用于关节及软组织损伤的诊断。目前，对于膝关节解剖参数以及损伤因素的探索，多数是通过对MRI图像上特定层面的解剖参数进行分析。

膝关节侧位片上沿股骨远端髁间窝顶部所作的一条直线为Blumensaat线，可用于预测ACL损伤、评估ACL重建胫骨止点位置[12-13]。其与ACL远端部分延长线形成的夹角大于15°或为负值时提示ACL损伤[12]。由于受膝关节屈伸位置的差异、MRI图像上ACL不同位置显像的差异以及ACL陈旧性损伤，导致此角的测量存在较大的不确定因素。而Blumensaat线与股骨长轴夹角构成的FIA是股骨远端的固定解剖参数，行MRI检查时受到膝关节体位的影响较小，且更容易测量。本研究发现，男性和女性的FIA差异无统计学意义。病例组的FIA小于对照组，两组比较差异有统计学意义，ACL损伤与股骨髁间角为负相关，股骨髁间角较小的患者更易出现ACL损伤。Fernández等[7]通过测量ACL断裂患者以及正常人的股骨轴和Blumensaat线夹角后发现，ACL断裂组患者的夹角为57.5°，而对照组的夹角为56.2°，两组比较差异有统计学意义，此夹角可能是ACL损伤的一个相关因素，呈正相关性。虽然本研究与Fernandez等的研究结果均显示FIA和ACL损伤存在相关性，而相关性结果是相反的，因此还需要大样本量的研究。此外，可能由于不同种族个体的差异，本研究测得的FIA与前者结果相差较大。FIA对ACL生物力学的影响尚无研究，当膝关节屈伸到一定角度时，较小的FIA可能会将较大的应力传导至ACL，增加了ACL应变，从而更易导致ACL断裂。

胫骨平台的解剖角度与ACL损伤有一定相关性。胫骨平台不是绝对水平的，而是在一定程度上向后倾斜，构成胫骨平台后倾角。胫骨平台倾角增大可导致胫骨前移增大，ACL所受到的应力增高，增大了ACL损伤的风险。研究表明，女性要比男性在高强度运动中更容易出现ACL损伤[14-15]。吕琦等[16]研究发现，男性和女性的MTPS及LTPS比较差异无统计学意义。本研究结果显示，胫骨平台倾角并不是ACL损伤性别差异的因素。

本研究结果发现，ACL损伤与LTPS有相关性，与MTPS无相关性。Stijak等[17]通过测量ACL损伤患者和正常患者MRI图像上的MTPS后认为，MTPS并不是ACL损伤的相关因素。Simon等[11]研究发现，ACL损伤患者的LTPS要比正常人群更大，是ACL损伤的相关因素。Dare等[18]测量了未成年ACL损伤患者的MRI图像后发现，ACL损伤患者的LTPS与正常患者相比差异有统计学意义。然而，Vyas等[19]通过测量X线平片后认为ACL损伤患者的MTPS较ACL正常患者显著增大，而LTPS差异无显著性。因此，在MRI图像上测量所得的结论是一致的，但是在X线平片和MRI上测量所得出的结论还存在一些矛盾。MRI和X线平片相比，不易受到体位等因素的干扰，获得的矢状面图像也更为清晰，因此测量结果则更加接近其解剖值。

通过相关性分析后发现，股骨髁间角和外侧胫骨平台倾角均是ACL损伤的相关因素，前者的相关性要稍低于后者。若单独利用其中一个来预测ACL损伤则可能出现较大的误差，而通过合并概率计算得出的ROC图显示，联合两者对预测ACL损伤具有中度敏感性。因此，通过联合两者则能够更好地预测ACL损伤。

本文还有一些不足之处。因研究所纳入的病例数较少，绝大部分为青年患者，且仅少数病例合并半月板损伤，为避免分析出现误差，因而未对不同年龄组患者以及合并损伤患者作分组分析，对此还需要更大样本量进行研究。总之，导致ACL的损伤因素是多方面的，因此，应对更多的ACL损伤病例进行研究，发现更多的危险因素，有助于更加有效的预防ACL损伤。