医学影像学-骨关节与软组织(三)
第四节 骨、关节与软组织损伤
影像学检查是骨与关节创伤(trauma of bone and joint)的临床诊断和观察的主要手段。X线平片仍然是诊断、观察骨折,并指导临床治疗的最简便有效而常用的方法,MRI、CT和超声可从不同的方面弥补平片不能直接显示软组织的细微结构和影像重叠等不足。
一、 骨折
骨折(fracture)是指骨的连续性中断,包括骨小梁和/或骨皮质的断裂。根据作用力的方式和骨本身的情况骨折可分为创伤性骨折、疲劳骨折和病理骨折。儿童可以发生骨骺骨折。
(一) 创伤性骨折
创伤性骨折(traumatic fracture)即直接或间接暴力引起正常骨的骨折,最多见。直接暴力为撞击、坠落、受重压、砸伤、锐器伤和火器伤等;间接暴力则指外力传导、肌肉强烈收缩牵拉,前者是主要原因。
临床表现主要是骨折局部肿痛、变形、患肢缩短、保护性姿势及功能障碍等。活动患肢可听到或触知骨的摩擦音(感)。本病常合并局部软组织撕裂,有时出现相邻脏器或神经损伤。
骨折后,骨内、外膜及附近软组织被撕裂,骨膜下、断端之间、骨髓腔内及附近软组织间隙形成血肿(hematoma)。约在骨折后2~3天,新生毛细血管侵入血肿,血肿开始机化,形成肉芽组织,再由成骨细胞在肉芽组织的基础上产生新骨形成骨痂。骨折断端依靠骨痂连接起来并固定。
随着骨性骨痂的形成和不断增多,骨折断端不再活动,即达临床愈合期。此后骨痂范围扩大,充填在骨折断端之间和骨髓腔内,使骨折的连接牢固,骨折线消失而达到骨性愈合。为了适应功能的需要,愈合的骨还要进行重建,承力部分的骨痂形成骨皮质或小梁,不承力的被吸收;骨变形处由破骨细胞清除或由骨膜新生骨来填补,从而使断骨恢复正常形态。一般儿童骨折后的变形可以完全修复,成人骨折后,尤其是变形严重的则不能完全恢复。
【影像学表现】
X线:骨折类型:平片诊断骨折主要根据骨折线和骨折断端移位或断段成角。骨折线为锐利而透明的骨裂隙。成人的骨折多为骨的完全性中断,称为完全骨折(complete fracture)。根据骨折线的形态又可分为横形骨折、斜形骨折和螺旋形骨折等。骨折断裂成3块以上者称为粉碎性骨折(fragmental fracture)。椎体骨折常表现为压缩骨折(compression fracture)。颅骨骨折表现为凹陷、线形或星芒状骨折。当仅有部分骨皮质、骨小梁断裂时,称为不完全骨折(incomplete fracture),X线表现为骨皮质的皱折、成角、凹折、裂痕、和/或骨小梁中断。儿童青枝骨折(greenstick fracture)常见于四肢长骨骨干,表现为骨皮质发生皱折、凹陷或隆起而不见骨折线,似嫩枝折曲后的表现,骨内钙盐沉积较少而柔韧性较大为其成因,也属于不完全骨折。(图9-7)
图9-7
图9-7 骨折移位和骨折类型示意图
移位和成角:骨折断端移位有以下几种情况:①横向移位:为骨折远侧断端向侧方或前后方移位;②断端嵌入:多半发生在长骨的干骺端或骨端,为较细的骨干断端嵌入较宽大的干骺端或骨端的松质骨内,应注意和断端重叠区别;③重叠移位:骨折断端发生完全性移位后,因肌肉收缩而导致断端重叠,肢体短缩;④分离移位:骨折断端间距离较大,称为分离移位,多为软组织嵌入断端间,或牵引所致;⑤成角移位:远侧断段向某一方向倾斜,两断段中轴线交叉成角称为成角移位;⑥旋转移位:为远侧断段围绕骨纵轴向内或向外旋转。上述横向移位、纵向移位(分离和重叠)称为对位不良。成角称为对线不良。(图9-7)
平片诊断,首先要判断有无骨折,应熟悉各骨正常X线表现、先天变异及骨骺闭合之前的X线表现;其次要判断骨折移位情况,以骨折近侧断段为标准描述远侧段向何方移位;还要观察骨折断段的成角,长骨两断段成角的尖端所指的方向即为成角的方向,如向前、后、左、右成角。骨折远侧段中轴线偏离近侧断段中轴线延长线的角度,是应矫正的角度。
骨折复位后初次复查,应着重分析骨折对位对线情况是否符合要求。以完全复位最理想,但多次整复会影响愈合。所以,只要不影响功能及外观,允许一定程度移位存在,一般对线正常,对位达2/3以上者,即已符合要求。不同部位要求也不同。
一般在骨折整复后2~3周需要平片复查骨折固定的位置和骨痂形成的情况。如骨痂未连结断端,则为无效骨痂。只有有效的成桥骨痂长到一定程度,才可稳固地固定断端,骨折达临床愈合。以后骨痂体积逐渐变小、致密,边缘清楚,骨折线消失和断端间有骨小梁通过即达到骨性愈合。
CT:CT是平片的重要补充,可发现平片上不能发现的隐匿骨折(occult fracture)。对于结构复杂和有骨性重叠部位的骨折,CT比平片能更精确显示骨折及其移位情况。但当骨折线与CT扫描平面平行时,可能漏掉骨折,因此不能单凭CT就排除骨折,一定要结合平片。不易观察骨折的整体情况也是其缺点,但三维重建可以全面直观地了解骨折情况。
MRI:MRI在显示骨折线方面不如CT,但可清晰显示骨折断端及周围出血、水肿和软组织损伤以及邻近组织和脏器的损伤情况。骨折在T1WI上表现为线样低信号影,与骨髓的高信号形成明显的对比,T2WI上为高信号影,代表水肿或肉芽组织;根据骨折断端间出血的时间及肉芽组织形成与演变也可表现为多种信号。骨挫伤(bone bruise)是外力作用引起的骨小梁断裂和骨髓水肿、出血,在平片和CT上常无异常发现。骨挫伤区在T1WI 上表现为模糊不清的低信号区,在T2WI 上为高信号,骨挫伤一般局限于干骺端也可伸延到骨干。骨挫伤可以自愈,短期随访骨内的异常信号影消失。
(二)骨骺骨折
骨骺骨折(epiphyseal fracture)为干、骺愈合之前骨骺部发生的创伤,也称骨骺分离。可以是单独骺板软骨损伤,也可软骨和干骺端、骨骺骨质同时断裂。约30%的骨骺损伤继发肢体短缩或成角畸形等后遗症。
【影像学表现】
X线:骨骺软骨的骨折在X线片上不能显示,只见骺线增宽、骨骺与干骺端对位异常,有时骨骺与部分干骺端一并撕脱(图9-8)。
图9-8
图9-8 肱骨小头骨骺骨折
肱骨小头骨化中心(↑↑)连同部分干骺端撕脱的骨片(↑)向外下方移位,局部软组织肿胀
MRI:可以直接显示软骨、软组织和骨成分,显示损伤全貌更精确,主要用于临床高度怀疑而X线平片正常的病例。MRI还能直接显示骨骺软骨的损伤。T2WI显示骺板较好。骺板表现为高信号,与周围低信号的骨形成明显的对比。骺板急性断裂表现为局灶线性低信号影。干骺端及二次骨化中心骨折则在T1WI上为线形低信号影,在T2WI上为高信号影。
(三) 疲劳骨折
长期、反复的外力作用于骨的某一部位,可逐渐发生慢性骨折,称为疲劳骨折(fatigue fracture),或应力骨折(stress fracture)。好发于跖骨和胫腓骨,也见于肋骨、股骨干和股骨颈等处。
长途行军、跑步运动员与舞蹈演员常发生疲劳骨折。骨折起病缓慢,最初仅感局部疼痛,以后逐渐加重,影响功能。体检,局部可摸到固定骨性包块,压痛明显,无异常活动,表面软组织可有轻度肿胀。
发病1~2周内X线检查可无所发现,有时仔细观察可见到压痛部位骨有一裂隙,横行而无移位。发病3~4周后,骨折线周围已有梭形骨痂包围。骨折线的特点是横形的,周围有明显不规则硬化,有时需要摄高电压片或CT扫描才能发现骨折线。一般根据病史和X线表现容易诊断,但有时需与恶性骨肿瘤鉴别。
(四) 病理性骨折
由于先已存在的骨病变使其强度下降,即使轻微的外力也可引起骨折,称为病理性骨折(pathological fracture)。骨病变既可以是局限性病变如肿瘤、炎症,也可以是全身性病变如骨质疏松、成骨不全等。X线上除有骨折的征象外还有原有病变引起的骨质改变。根据骨质改变和轻微外伤史,可以诊断为病理骨折。CT发现骨质破坏比X线敏感。MRI显示骨髓的病理改变及骨质破坏最敏感,有助于诊断。
(五)常见的长骨骨折
1.柯雷骨折(Colles fracture) 为最常见的骨折,是指桡骨远端2~3cm以内的横形或粉碎骨折。骨折远段向背侧移位和向掌侧成角,桡骨前倾角减小或成为负角,使手呈银叉状畸形。骨折线常为横形,粉碎性骨折时常累及关节面。此种骨折常合并尺骨茎突骨折和下尺桡关节分离。桡骨远端骨骺未愈合前,常发生桡骨远端骨骺分离。
2.肱骨髁上骨折 肱骨髁上较薄弱,易骨折,最常见于3~10岁的儿童。骨折分为两型:①伸直型:远侧断段向掌侧倾斜成角,此型多见;②屈曲型:此型较少见,远侧断段向背侧倾斜成角。肱骨髁上骨折经常有旋转移位。
二、关节创伤
常见的关节创伤有关节脱位、关节内骨折和关节软骨损伤。
(一)关节脱位
1. 肩关节脱位 常见于青壮年和老年人。根据肩关节损伤机制可分为前脱位和后脱位。前脱位又分为盂下、喙突下和锁骨下脱位。关节囊前下部缺少韧带和肌腱的加强,故易发生前下方脱位,占95%以上。
病人有明显外伤史。伤肩疼痛、无力、酸胀和活动受限。体检见“方肩”畸形,Dugas征(搭肩试验)阳性。
X线易于显示肩关节脱位,常伴有肱骨大结节撕脱骨折,但肱骨头前后方向移位则在前后位片上容易漏诊。CT可以明确肱骨头前后移位情况,还可显示平片不易发现的肱骨头骨折和关节盂骨折。
2.肘关节脱位:多为间接外力致伤,常合并骨折,或伴有血管、神经损伤,以后方脱位最多见。
3.髋关节脱位:少见,分为后脱位、中心脱位和前脱位,以后脱位多见。X线平片上容易诊断髋关节脱位。髋关节后脱位常伴有髋臼后上缘骨折(图9-9)。中心性脱位则合并髋臼粉碎性骨折,股骨头突入盆腔。
图9-9
图9-9 正常髋关节和髋关节骨折脱位
a.CT横断扫描示正常髋关节;b.右髋关节骨折脱位,股骨头大部分向后上移位,位于臼外,髋臼内可见股骨头的碎骨片,髋臼的碎片位于髋臼和脱位的股骨头后方
(二)关节软骨损伤
关节骨端的骨折常引起关节软骨的损伤或断裂。X线平片和CT不能直接显示关节软骨的骨折,如果发现骨折线波及骨性关节面、甚至骨性关节面因此而错位时,应考虑合并有关节软骨骨折。MRI可以直接显示断裂的关节软骨,表现为低信号的关节软骨中断,该处呈较高信号,甚至关节软骨和骨性关节面呈现阶梯状,受损的软骨下的骨髓腔内可见局部的水肿和出血。如有软骨撕脱,须通过CT关节造影或MRI方可发现。
三、椎间盘突出
椎间盘突出(disc herniation)是髓核通过破裂的纤维环向外突出。它可发生于脊柱的任何部位,多见于活动度较大的部位,其中腰椎间盘突出最多见(约占90%),其次为颈椎间盘,胸椎间盘突出少见。
椎间盘由透明软骨终板、髓核和纤维环构成。随年龄增长,出现髓核脱水、变性、弹性减低,纤维环出现裂隙,周围韧带松弛等退行性改变,为椎间盘突出的内因。急性或慢性损伤造成椎间盘内压增加,为纤维环破裂及髓核突出的外因。因纤维环前部较厚,后部较薄但中央有后纵韧带加强,故椎间盘突出以后外侧型多见。髓核也可经相邻上下椎体软骨板的薄弱区突入椎体松质骨内,形成椎体上下缘黄豆至蚕豆大小的压迹,称之为Schmorl结节。
本病多发生于30~50岁,男性多于女性。主要为局部刺激症状及脊髓、神经根的压迫症状。腰椎间盘突出多发生于腰4~5和腰5骶1椎间盘,表现为腰痛、坐骨神经痛、直腿抬高试验阳性、下肢反射及感觉异常等。
【影像学表现】
X线:多无特异性,有些征象可提示诊断:①椎间隙变窄或前窄后宽;②椎体后缘唇样肥大增生、骨桥形成或游离骨块;③脊柱生理曲度异常或侧弯。Schmorl结节表现为椎体上或下面的圆形或半圆形凹陷,其边缘有硬化线,常对称见于相邻椎体的上、下面且多累及数个椎体,据此可作出诊断。
CT:直接征象:①椎间盘后缘向椎管内局限性突出,密度与相应椎间盘一致,形态不一,边缘规则或不规则(图9-11);②突出的椎间盘可有大小、形态不一的钙化;③Schmorl结节表现为椎体上或下缘、边缘清楚的陷窝状压迹,常上下对称出现,其中心密度低为突出的髓核及软骨板,外周为反应性骨硬化带。
间接征象:①硬膜外脂肪间隙变窄、移位或消失;②硬膜囊前缘或侧方及神经根受压移位。CTM有助于显示蛛网膜下腔、脊髓及神经根受压征象。
MRI:在横断面图像上,突出的椎间盘呈半圆形突出于椎体后缘,边缘规则或不规则。在矢状面图像上,突出的椎间盘呈半球状、舌状向后方或侧后方伸出,其信号强度与其主体部分一致。CT所显示的各种征象均可在MRI上很好地观察(图9-10),此外MRI还能显示:①髓核游离:髓核突出于低信号的纤维环之外,突出部分与髓核本体无联系。游离部分可位于椎间盘水平,也可移位于椎间盘上或下方的椎体后方;②脊髓受压及受压节段脊髓内等或长T1、长T2异常信号,后者为脊髓内水肿或缺血改变。
图9-10
图9-10 椎间盘突出
a.颈5-6CT平扫,见新月形中等密度影自椎间盘向后突入椎管内,脊膜囊受压;b.腰椎矢状MRI T2WI,见腰4-5间隙变窄,髓核向后突入椎管内,脊膜囊明显受压
【诊断、鉴别诊断及比较影像学】
椎间盘突出症多有典型的临床表现,CT和MRI上见到突出于椎体后方的类圆形椎间盘结构,硬膜外脂肪、硬膜囊、脊髓和神经根受压移位,诊断多可成立。
不典型的须与以下等病变鉴别:①神经根联合及神经根鞘囊肿;②椎管内肿瘤;③硬膜外纤维化:均有明确椎管内手术史,见于手术部位。CT平扫密度与突出的髓核相似, MRI呈长T1中长T2信号,边界不清,范围较大。增强扫描常有明显强化,而后者多不增强或轻微延迟强化。
四、韧带和肌腱损伤
韧带和肌腱损伤(injuries of ligament and tendon)分完全撕裂(complete tear)和不完全撕裂(incomplete tear)。不完全撕裂,为部分纤维断裂。如发生在附着部,可引起撕脱骨折。韧带和肌腱断裂后以疤痕组织修复,分离端对合越差疤痕组织越广泛,愈合时间也越长,其强度也小。
韧带和肌腱撕裂表现为局部肿胀、疼痛和压痛,关节活动受限,牵拉可加重疼痛。关节韧带完全撕裂则关节不稳定,出现异常活动。肌腱损伤主要为其功能异常,如指的伸肌腱断裂则不能伸指。
【影像学表现】
X线:不完全撕裂无异常X线表现;如果怀疑韧带完全撕裂时,除了常规X线摄影外还应行应力X线摄影(stress radiography),即在施予关节一定方向的外力下摄影,应与健侧对比。如发现伤侧关节过度活动则说明限制这种活动的韧带完全断裂。
MRI:可以直接显示韧带、肌腱。正常韧带、肌腱在所有MRI序列上都表现为低信号影。不完全撕裂表现为T2WI上韧带低信号影中出现散在的高信号,其外形可以增粗,边缘不规则。完全断裂者则可见到断端分离和退缩。两者的周围都可见水肿或/和出血。