膝关节骨性关节炎(osteoarthritis, OA)和前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)损伤是膝关节好发的两大疾病，研究显示OA患者由于骨赘增生会导致髁间窝狭窄^[1-2]，而髁间窝狭窄又是ACL损伤的危险因素^[3]。为了评价髁间窝狭窄，Anderson等^[4]和Souryal等^[5]先后提出髁间窝宽度指数(notch width index, NWI)的概念，NWI=髁间窝宽度/股骨髁宽度，为相对指标，能降低测量误差，平衡个体差异，较准确的表示髁间窝大小。之后，很多学者对髁间窝不同位置、不同层面的NWI进行了测量，其中Stein等^[6]研究OA患者的髁间窝MRI图像时选取了轴位和冠状位两个图层，Hoteya等^[7]研究ACL损伤患者的MRI图像时引入了ACL股骨止点的图层，Al-Saeed等^[8]提出了MRI图像下髁间窝形状分型的参考标准。但是，到目前为止，对OA患者的髁间窝狭窄与ACL损伤之间关系的研究较少，人们并没有制定出易导致ACL损伤的OA患者MRI图像下不同层面髁间窝狭窄的界值。因此，本研究以中重度OA患者为研究对象，依据是否发生ACL损伤分为两组，分别测量MRI图像下轴位、冠状位、ACL股骨止点位3个层面的NWI，确定OA患者的髁间窝狭窄与ACL损伤之间的关系。

1 资料与方法 1.1 研究对象

我们对2011-2014年在兰州大学第二医院拍摄膝关节MRI的1 107例门诊和住院患者进行回顾性病例对照研究。纳入标准：①年龄≥45岁，性别不限；②有膝关节疼痛、晨僵、活动受限、弹响、摩擦感等明确的OA临床表现，符合OA诊断标准^[9]，X线图像K-L评分^[10-11]为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级的中重度OA患者；③无明确的膝关节外伤或手术史；④MRI图像清晰，序列完整。排除罹患ACL损伤早于OA的患者。所筛选出符合条件的患者的一般资料见表 1。对筛选出的中重度OA患者根据是否并发ACL损伤分为2组，ACL损伤的诊断依据临床表现^[12]和MRI征象^[13]的相关指南。取得所有患者知情同意，并在医院伦理委员会的监督下进行试验。

1.2 测量方法

采用Phillips 3.0-T MRI扫描仪，永磁型，配备8通道SENSE膝关节专用线圈。患者仰卧位，膝关节屈曲10°~15°，线圈中心位于髌骨下极水平。扫面序列：轴位质子压脂快速自旋回波(pd-tse-fs-tra)序列，TR 2 886 ms、TE 25 ms，FOV 160 mm，层厚3 mm；冠状位SE序列T₁WI，TR 520 ms、TE 20 ms、FOV 160 mm，层厚3 mm。选取序列中显示髁间窝清楚并符合测量位置的图层，用RadiAnt DICOM Viewer 1.9软件进行测量，分型参照Al-Saeed等^[8]的标准，分为A、U、W三型(图 1A、B、C)。轴位NWI-1的测量参照Stein等^[6]的标准(图 1D)，冠状位NWI-2测量参照Domzalski等^[3]的标准(图 1E)，冠状位NWI-A的测量参照Hoteya等^[7]的标准(图 1F)。由3人独立完成，数据取平均值，分型不一致时协商解决。

1.3 统计学分析

采用SPSS 22.0统计软件，结果以±s的形式表示。不同层面、不同分组间NWI的比较采用单因素方差分析，率的比较采用χ²检验，相关性检验采用Spearman非参数检验。

2 结果 2.1 各组患者一般资料

筛选出符合条件的单纯OA组40例，OA合并ACL损伤组35例。并分别通过单因素方差分析及χ²检验得出两组间年龄和性别差异均无统计学意义(P>0.05，表 1)，两组之间具有可比性。

2.2 各组患者间髁间窝分型

单纯OA组W型1例，OA合并ACL损伤组无W型，因W型较少，且开口宽度与U型接近，所以把W型合并入U型。A型在OA合并ACL损伤组中占88.6%，明显高于单纯OA组(65.0%)。OA合并ACL损伤组与单纯OA组相比分型差异有统计学意义(P < 0.05，表 2)。在中重度OA患者中，A型髁间窝的患者发生ACL损伤的概率是U型的4.173倍(OR=4.173)。

2.3 两组患者间不同层面NWI

与单纯OA组相比，OA合并ACL损伤组不同层面NWI-1、NWI-2、NWI-A均较小(P < 0.01，表 3)。

2.4 两组患者ROC曲线分析

由单纯OA组与OA合并ACL损伤组得到不同层面NWI-1、NWI-2、NWI-A的ROC曲线，曲线下面积分别为0.805、0.754、0.808(P均＜0.01)，最佳界值为约登指数(灵敏度+特异度-1)最大点对应的值，得出最佳界值分别为0.263、0.248、0.254。NWI-A的ROC曲线下面积最大(图 2)。以上界值均小于等于单纯OA组对应平面NWI的95%可信区间下限，且ROC曲线下面积大于0.5(P < 0.01)，因此，以上界值是合理的。

2.5 各组患者不同层面NWI的灵敏度和特异度

以小于ROC曲线最佳界值为中重度OA患者髁间窝严重狭窄的依据，即NWI-1＜0.263、NWI-2＜0.248、NWI-A＜0.254为OA患者髁间窝严重狭窄，反之为非严重狭窄。得出：NWI-1＜0.263在诊断OA患者合并ACL损伤的灵敏度是71.4%，特异度是80.0%；NWI-2＜0.248在诊断OA患者合并ACL损伤的灵敏度是71.4%，特异度是67.5%；NWI-A＜0.254在诊断OA患者合并ACL损伤的灵敏度是80.0%，特异度是70.0%。NWI-A＜0.254在诊断OA患者合并ACL损伤的灵敏度最高，NWI-1＜0.263的特异度最高(表 4)。

3 讨论

膝关节OA是一种退行性疾病，由于关节软骨炎症、退化，软骨下骨的反应性增生，而形成骨赘。众多学者对OA患者的髁间窝进行了研究，Shepstone等^[14]发现，健康人髁间窝内侧壁向内凹陷，而OA患者内侧壁比较直甚至向外凸出，这种形态差异可能会减小髁间窝宽度。Wada等^[1]在32例全膝关节置换的患者和54具尸体标本上对髁间窝行解剖学研究，发现OA患者髁间窝内由于骨赘的增生可出现髁间窝狭窄，OA越严重，骨赘越多，髁间窝狭窄程度越重，分级为Ⅲ、Ⅳ级的OA明显比Ⅰ级的患者NWI小很多。León等^[2]发现OA患者可出现各种类型的骨赘增生，OA越严重增生越明显，这种增生必然会减小髁间窝宽度，形成髁间窝狭窄，导致NWI减小。

关于髁间窝形状，多数学者把髁间窝分成了A、U、W三型。Anderson等^[4]对CT图像研究发现U型的髁间窝不易发生狭窄，van-Eck等^[15]在关节镜下发现A型的髁间窝宽度整体上比U型小。Sutton等^[16]发现髁间窝分型与性别有关，女性的髁间窝宽度比男性小，且A型较多，说明A型髁间窝容易狭窄。Al-Saeed等^[8]研究MRI图像时发现A型髁间窝较窄，且髁间窝形状是ACL损伤的一个危险因素，A型易发生ACL损伤。本研究发现OA合并ACL损伤患者A型所占比例明显高于单纯OA患者，说明在OA患者中，A型的髁间窝也容易出现ACL损伤。

近年来ACL损伤的发病率逐渐升高，在运动员及军人中尤为常见^[17]。大量研究证实髁间窝狭窄是ACL损伤的独立危险因素，ACL损伤患者的NWI比健康人小^{[3, 18-22]}，且左右双侧ACL损伤的患者NWI比单侧损伤的患者更小^{[5, 7]}。其中Hoteya等^[7]选取了ACL股骨止点层面的NWI-A与其后层面的NWI-P进行测量，发现ACL损伤组的NWI-A、NWI-P均比健康人小，但我们认为NWI-P层面无ACL走形，因此对ACL损伤的指导意义不大，所以只选取了NWI-A层面。对于髁间窝狭窄导致ACL损伤的原因，可能与髁间窝狭窄患者的ACL横截面积较小、强度较弱，生物学性能较差，易发生损伤有关^[23-24]；也可能与在膝关节运动时ACL与狭窄的髁间窝发生碰撞，产生磨损，导致ACL损伤有关^[25]。León等^[2]发现OA患者可出现各种类型的骨赘增生，导致不同部位的髁间窝撞击，当髁间窝顶增生时可出现ACL前部撞击，当髁间窝出口处增生时可出现ACL中部撞击，当顶部和出口都增生时，ACL前部和中部都会出现撞击，而髁间窝严重狭窄的Ⅳ级OA，髁间窝内大部增生，会出现ACL大部的挤压变形，这种长时间的髁间窝撞击会造成ACL不可逆性损伤。X线片和CT图像研究发现，在OA合并ACL损伤患者的髁间窝宽度、角度和面积均比单纯OA患者小，OA合并ACL断裂缺失的患者的以上指标更小^[26]。解剖学研究发现OA患者中可出现大量的ACL损伤，且ACL损伤程度越重，NWI越小^[1]。分子生物学研究发现狭窄的髁间窝磨损ACL，可使磨损区域的金属基质蛋白酶活性增高，胶原及硫酸化糖胺聚糖降解增加，从而使ACL造成不可逆性破坏^[27]。Stein等^[6]对160例不同严重程度的OA患者行MRI评估发现，合并ACL损伤患者的轴位和冠状位NWI均明显小于单纯OA患者。也有大量研究发现年轻人ACL损伤，最终会导致OA的形成，主要原因是ACL损伤后关节不稳，进而改变局部生物力学，会破坏关节软骨，产生关节炎症，导致骨赘增生，骨赘增生后会进一步加重关节磨损，最终导致OA^[28-29]。即使在ACL损伤后进行重建仍不能有效阻止OA的发生^[30-31]。OA患者由于骨赘的增生，引起髁间窝狭窄，可以诱发ACL损伤，而ACL损伤后由于局部生物力学改变导致的软骨退变又可加重OA，鉴于ACL损伤与OA的这种相互关系，对髁间窝狭窄的OA患者提前采取预防、治疗措施，对防止ACL损伤并发症的出现及缓解OA病程的进展至关重要。

对不同层面NWI髁间窝狭窄界值的确定，Anderson等^[4]提出以X线片NWI＜0.20为依据，Hoteya等^[7]提出以MRI图像冠状位ACL股骨止点处NWI-A＜0.25为依据，但作者均未提出界值具体的制定标准，且关于OA患者髁间窝狭窄的研究较少，尚未提出明确界值。本研究以ROC曲线最佳界值为标准，确定了OA患者轴位NWI-1＜0.263、冠状位NWI-2＜0.248、ACL股骨止点位NWI-A＜0.254的髁间窝狭窄界值，为OA患者髁间窝狭窄的确定提供了参考依据。对髁间窝狭窄的OA患者采取定时体检、及时提供防治建议、减轻体质量、减少关节负重、限制运动、应用软骨保护剂(如关节腔内注射玻璃酸钠或口服硫酸氨基葡萄糖)等措施有助于ACL损伤的预防。

综上所述，OA患者的ACL损伤与其髁间窝狭窄程度相关，合并ACL损伤的OA患者明显比单纯OA患者髁间窝狭窄，且A型较多。结合我们之前的研究可以得出结论：髁间窝狭窄可能是OA患者发生ACL损伤的危险因素^[32-34]。对髁间窝不同层面NWI小于界值的髁间窝狭窄患者及时提供防治措施对OA患者ACL损伤的发生起到一定的预防作用。但由于本研究病例仅来自于一家医院，取材范围较窄，样本量不够大，因此，相关结论尤其是界值的确定，需要多中心、大样本研究进一步证实。