第三章运动创伤的影像学诊断

运动创伤的影像学诊断北医三院放射科郑卓肇当前，对于运动创伤而言，可供临床选择的影像学方法主要包括常规x线、计算机断层成像（ComputedTomography,CT）、磁共振成像（MagneticResonanceImaging,MRI）、超声成像（Ultrasound）、以及放射性核素显像（Radionuclideimaging）等五种。由于每一种方法都有其特有的成像原理和成像局限性，因此各方法对不同运动创伤的诊断能力也有所不同。在临床实践中，若能充分认识这些影像学方法的适应症和诊断能力，则可以进行更优的方法选择，同时也更有助于客观评估影像检查的结果。本章将以不同的影像学方法为主干，综述它们在运动创伤中的应用，重点阐述不同影像方法的适应症以及选择原则。此外，由于MRI成像在运动创伤诊断中的地位不断上升，本章将进行较为详细的介绍。第一节常规x线在运动创伤中的应用常规x线摄片是运动创伤影像诊断中最为常用的一种技术。作为一种历史超过百年的影像学手段，它不但设备相对简单和便宜，同时对骨关节系统疾病又具有相对可靠的诊断准确性，从而使之在骨关节领域获得了最广泛的普及和认可。尽管新的诊断技术不断出现，使常规x线在某些诊断领域的价值有所下降，但在骨关节系统的影像诊断中，常规x线依然保持着最基础、最常用的地位。结合临床表现、体格检查和常规x线摄片检查，大多数的运动医学问题可以得到解决。在进行常规x线摄片时，应该注意以下几点：①绝大多数的部位（包括四肢长骨、关节和脊柱等）都必须至少采用正交的2个方向投照，通常为正位和侧位；②摄片应当包括骨骼周围的软组织，四肢长骨摄片要包括邻近的一个关节；③对于两侧对称的部位，在诊断可疑时，可以摄照对侧以进行对照。运动创伤主要涉及骨骼和软组织（肌肉、肌腱、韧带、纤维软骨、透明软骨和滑膜等）的损伤。常规x线可以较好地显示骨骼的创伤性病变，因为它不但可以很好地区分骨骼与周围的软组织，也可以区分皮质骨、松质骨等骨内结构；但是，对于软组织创伤，常规x线的价值有限，因为它并不能区分各种不同的软组织结构，从而多表现为非特异性的软组织肿胀。骨骼的创伤性病变中，最常见的即为骨折和脱位。常规x线可以诊断大多数的急性外伤性骨折，其主要表现为骨折线，即骨皮质和骨松质连续性的中断，既可以表现为低密度的骨折线（图3-1-1），也可为高密度的骨折线。此外，常规x线也可以提供有关骨折分类和骨折断端移位的信息，并且还可以监测骨折的愈合过程以及骨折后各种并发症的发生。至于关节的脱位，绝大多数都可以通过常规x线明确诊断，主要表现为组成关节的各骨失去正常的解剖对合关系（图3-1-2）。急性外伤性骨折肩关节前下脱位虽然常规x线是诊断骨折和脱位的主要影像学手段，但它对于某些类型的骨折脱位还是存在一定的限度：①由于解剖结构的严重重叠，常规x线可能遗漏某些复杂区域（如骨盆、脊柱、颅面骨、中后足）的骨折和脱位；②常规x线可能遗漏某些无解剖移位的骨折，如肱骨大结节的无移位骨折；③常规x线不能诊断单纯软骨骨折；④常规x线可能遗漏某些类型的儿童骨骺骨折；⑤常规x线对于应力骨折的诊断存在限度。对于这些疾病，CT、MRI和放射性同位素成像通常可以提供更加确切的诊断。应力骨折是运动创伤中经常遇到的一个问题，多为长期重复性外伤诱发的骨折，好发部位为跖骨颈部（尤其是第二跖骨）、跟骨、胫腓骨近端、腰椎峡部、肋骨、骨盆等。应力骨折若发生在正常骨骼，称为疲劳性骨折，多见于青少年运动员或某些特定职业者（新兵）；若发生在非正常骨骼（如骨质疏松），则称为应力不全性骨折。依据症状出现与x线检查的时间间隔，应力骨折在x线上具有不同的表现。通常，首次x线片多不能显示任何异常，1－2周后的复查x线片则多可显示骨骼的异常，但有些患者可能需要数月才能出现异常的x线表现。应力骨折的常规x线表现多种多样，可以表现为明显的骨折线，也可以不出现骨折线而表现为不同程度的骨折修复，包括骨膜增生、骨痂形成和局部骨质硬化增粗等（图3-1-3）。偶尔，应力骨折的修复改变极为显著，其影像表现类似于骨感染或骨肿瘤，此时，临床资料和病变好发部位为重要的鉴别诊断依据。应力骨折图3-1-1图3-1-3图3-1-2关节创伤的一个重要并发症即为创伤性骨关节病。与原发性骨关节病相比，创伤性骨关节病从病理和影像表现上均没有特别的差别，但更容易发生在肩关节、肘关节和踝关节。与原发性骨关节病相似，创伤性骨关节病的x线表现主要为关节间隙的狭窄、关节边缘的骨赘形成、软骨下骨性关节面的硬化和囊变、关节内的游离体、关节的半脱位和关节变形（图3-1-4）。关节软骨本身的变薄和缺失在常规x线上并不能直接显示。创伤性骨关节病如前所述，常规x线并不能很好地诊断软组织的创伤性病变。但是，对于外伤后出血的钙化（如骨化性肌炎）、过度使用导致营养不良性的软组织钙化、某些代谢性疾病导致的软组织钙化（如钙化性肌腱炎）等疾病，常规x线具有诊断价值（图3-1-5）。此外，对于韧带损伤诱发的关节和脊柱不稳，应力位摄片存在一定的诊断价值，如踝关节的内、外翻投照，脊柱的屈伸侧位投照等。当然，在严重关节外伤或脊柱外伤时，为了避免进一步加重损伤或诱发危险，应该慎用或禁用应力位摄片技术。钙化性肌腱炎创伤性关节内紊乱是运动医学的重要内容之一，其病理改变可以累及关节内众多的软组织结构。由于这些关节内结构缺乏天然的x线对比，常规x线的诊断价值不大，因而关节造影技术应运而生。关节造影是通过穿刺关节腔，向关节腔内引入对比剂，人为地增加关节内各种结构之间的对比，从而达到诊断疾病的目的。引入的对比剂可以为单纯的阴性对比剂（如空气、氧气、二氧化碳）或阳性对比剂（如含碘溶液）（即单对比造影技术），也可为阴性和阳性对比剂的混合（即双对比造影技术）。在MRI和关节镜没有广泛用于临床之前，关节造影是诊断关节内紊乱的主要影像手段（图3-1-6）。但随着MRI和关节镜技术的推广，常规x图3-1-4图3-1-5线关节造影的应用越来越少，已经趋于淘汰之势。当前，只有少数单位依然保留关节造影技术，而且主要集中于膝关节半月板病变、肩关节肩袖病变和腕关节纤维三角软骨盘病变等少数几个病种。膝关节造影第二节CT在运动创伤中的应用计算机断层成像（Computedtomography,CT）是将计算机系统和x线发生系统相结合以获得人体断层图像的方法。与常规x线相比较，CT最大的优点在于断层图像减少了影像重叠和更高的组织对比分辨率。影像重叠的减少使很多常规x线观察不到的病变可以显示，而更高的组织对比分辨率则使CT更适合于评价软组织的病变。目前的CT设备一般均直接获得人体横断面图像，在多个横断面数据的基础上，可以进行任意平面的影像重建。随着技术的发展，螺旋CT（Spiralcomputedtomography,SCT）和多探测器CT（Multi-detectorcomputedtomography,MDCT）在我国已经逐步普及，它们通过一次扫描采集所有的三维容积数据，不但加快了检查速度，而且使三维后处理的图像质量显著提高。在骨关节系统中，常用的CT三维后处理技术包括多平面重建（multiplanarreformation,MPR）、表面轮廓重建（surfaceshadowdisplay,SSD）、和容积再现技术（volumerender,VR）。结合CT横断面图像以及三维后处理图像，可以立体多角度的呈现骨骼与其相邻结构的解剖关系，从而提供更全面和直观的诊断信息。头颅的运动相关性创伤多见于摩托车、拳击、足球、棒球、冰球和滑雪等运动，主要为颅骨骨折和颅内脑实质的损伤。CT检查可以同时明确这两方面的情况（图3-2-1），因此已经替代常规x线而成为头颅外伤的首选诊断手段。脑震荡是最常见的运动相关性脑损伤，表现为不同程度的意识丧失和定向力障碍，它通常不引起结构性的脑损伤，因此多数不需要进行CT检查，即使接受CT检查也多为正常表现。更为严重的脑损伤包括局部的脑挫伤，脑挫裂伤，以及脑内、硬膜下和硬膜外血肿，CT应该为这些急性脑损伤的首选诊断方法：急性脑挫伤本图3-1-6质为脑水肿，在CT上表现为低密度；急性脑出血在CT上表现为高密度；急性脑挫裂伤则在CT上表现为高、低混杂密度。颅骨骨折和硬膜外血肿在运动相关性脊柱损伤中，CT的主要作用为确立有无骨折，并用于评价骨折的范围和移位情况。由于脊柱区域复杂解剖而导致的重叠，常规x线片并不能满意显示椎弓等区域的骨折，也不能满意显示骨折碎块向椎管内的移位情况，而CT横断面图像结合MPR重建则可以解决绝大多数的此类问题（图3-2-2）。对于椎间盘的病变，常规CT诊断腰椎间盘的效果较好，但诊断颈椎间盘和胸椎间盘病变的能力则明显不如MRI。对于脊髓和神经根的损伤，CT椎管造影曾经是一种有力的诊断手段，但此种检查需要向蛛网膜下腔内注入对比剂，有一定的创伤性和危险性，目前已经基本被MRI取代。至于脊柱韧带的损伤，CT检查并不能提供直接的影像诊断依据。脊柱骨折的碎块向椎管内移位CT在骨盆损伤中的主要作用为以下两点：①确定有无骨盆骨折和骨折的分型；②评估骨盆骨折的并发症。与脊柱类似，骨盆各结构重叠严重，从而导致常规x线难以满意评估骨盆的骨折情况，而CT检查则可确定是否存在骨折，并可以进行确切的分型，从而指导临床的治疗选择。骨盆骨折的并发症包括尿道撕裂（多为男性）、膀胱破裂或挫伤、膈肌破裂、以及神经血管损伤等，CT增强扫描可以很好的评估这些病变。钝性腹部外伤在运动员中的发生率远低于骨骼肌肉系统的外伤，但前者更容易出现严重和危及生命的并发症，因此需要及时的诊断。对于腹部实性脏器的损伤，CT已经被证实是一种敏感性和特异性都极佳的诊断手段，可以很好地显示急性腹腔内和后腹腔的出血，同时也可评估肝脏、脾脏、胰腺以及泌尿生殖系的情况（图3-2-3）。当然，腹部CT检查应该在患者情况稳定的状态下进行。图3-2-1图3-2-2急性外伤性脾脏包膜下出血通常，常规x线足以评价运动损伤相关的胸廓骨折，也足以评价骨折引起的并发症（如血气胸、肺挫伤等），因此并不需要CT检查。但是，若常规x线诊断有疑惑，则可以用CT进行补充，CT检查对于轻度的肺实质创伤性病变以及少量的血气胸更加敏感。对于纵隔损伤，不管是纵隔或心包的出血和气肿、大血管的损伤、还是支气管或食管的破裂，常规x线经常只能显示非特异性的纵隔增宽，但CT检查常可明确特异性的病因。对于四肢关节的骨折脱位，与常规x线相比，CT检查的优越之处在于不但可以显示关节面的骨折情况，同时也可以明确显示关节腔内的骨折块（图3-2-4）。而且，通过CT三维后处理技术的应用，骨折与邻近组织结构的关系可以得到立体直观的显示。对于四肢关节的软组织结构损伤，尽管CT比常规x线具有更高的组织分辨率，但CT依然不能确切区分关节内的各种软组织结构，因而CT的诊断价值并不大，首选的影像学方法应为MRI成像。关节内骨折块CT关节造影是传统关节造影的发展，需要进行关节穿刺并引入对比剂，之后进行CT扫描，利用CT断层图像无重叠和更高组织分辨率的特点，显著提高关节造影的诊断效能。然而，由于MRI成像的广泛应用及其良好的诊断性能，CT关节造影目前在临床上的应用并不广泛。当前，肩关节CT关节造影和膝关节CT关节造影还有一定的临床价值，前者主要用于诊断关节盂唇和肩袖的损伤，后者主要用于评价膝关节的软骨病变、关节内的游离体以及术后残存半月板的再次撕裂（图3-2-5）。半月板修复术后CT作为一种在我国已经基本普及的影像技术，不但可以检出轻微外伤和监测图3-2-3图3-2-4图3-2-5复杂外伤的并发症，同时也具有较好的检查舒适性和高的图像空间分辨率，因此它在运动创伤的诊断策略中将占据一个长久不衰的席位。但是，CT检查的缺点也显而易见，它不但增加了患者的经济负担，更重要的是显著增加了患者的x线辐射量。因此，在临床工作中，CT检查的选择应该进行合理的利弊衡量。第三节MRI成像在运动创伤中的应用一、MRI成像技术简介磁共振成像（magneticresonanceimaging,MRI）自20世纪80年代开始应用于医学，其物理原理完全