·放射与影像·

赵永东　陈柱鸿　陈海龙　崔　宏　徐　强▲
武警甘肃总队医院放射科，兰州　730050

[摘要]　目的探讨不同海拔地区新兵膝关节训练损伤的MRI表现特点及原因，为减少其发生提供理论依据。方法选取某部2013年10月～2014年10月的180名新兵作为研究对象，按照入伍地海拔高度分为低海拔组和高海拔组，在新训的第1、2、3个月行右膝关节MRI扫描，比较两组3个阶段及不同训练阶段的膝关节骨质、半月板、韧带及关节腔损伤情况。结果低海拔组前、中期的骨髓水肿与关节腔积液发生率显著高于高海拔组，差异有统计学意义（P＜0.05）。低海拔组中、后期的半月板损伤发生率显著高于高海拔组，差异有统计学意义（P＜0.05）。低海拔组不同训练阶段的骨髓水肿、半月板损伤及关节腔积液发生率比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。高海拔组不同训练阶段的骨髓水肿和关节腔积液发生率比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。结论低海拔地区新兵新训期膝关节损伤发生率高于高海拔地区，应该制订正确的防护措施和科学的施训策略来减少其发生。新训期膝关节损伤发生率随训练量加大明显增加，后期损伤率最高。

[关键词]　新兵；高海拔训练；膝关节损伤；磁共振成像

▲通讯作者

部队新兵集训期短、训练强度大，训练内容密集，再加上新训在寒冷的冬季进行，这使得训练伤已成为影响新兵健康和新训任务完成的一个重要因素。研究[1]显示，新兵入伍训练中膝关节损伤发生率较高。既往研究多为军事训练伤的流行病学调查或训练伤发生后的回顾性分析，鲜有新训期新兵无症状膝关节损伤的MRI报道。本研究通过分析新兵新训期膝关节的MRI表现，了解和掌握新兵在高海拔条件下训练致膝关节损伤发生的特点，旨在为制订科学的施训策略和正确防护措施提供依据，最大限度地减少和避免损伤的发生和发展，确保新兵训练顺利进行和目标最优。

1.1　一般资料

采用整群抽样方法选取某部（海拔2300 m）2013年10月～2014年10月新入伍的180名男性新兵作为研究对象，年龄17～25岁，平均（19.00±1.33）岁。按入伍地的海拔高度不同将研究对象分为低海拔组（海拔高度＜500 m）和高海拔组（海拔高度＞1500 m），各90名。低海拔组即江苏、山东、河南籍新兵各30名，高海拔组即甘肃籍新兵90名。两组的年龄、身高、体重等一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。所有入选人员均由骨科专科医师检查，排除膝关节慢性疼痛及外伤史。

1.2　方法

所用机器为德国西门子公司ESSENZA 1.5 T超导型磁共振（magnetic resonance，MR）机，使用膝关节8通道专用线圈。患者仰卧位，具体参数如下。矢状位：T2-tse-FS，FOV：170 mm，层厚：3 mm，TR：5070 ms，TE：90 ms，矩阵：384×384；T1-opp-FL2d，FOV：200 mm，层厚：3 mm，TR：600 ms，TE1：3.04 ms，TE2：7.0 ms，矩阵：256×256；T2-tse-pd，FOV：160 mm，层厚：3 mm，TR：3950 ms，TE1：25 ms，TE2：74 ms，矩阵：256×256。冠状位：pd-tse-FS，FOV：170 mm，层厚：3 mm，TR：3100 ms，TE：26 ms，矩阵：256×256；T2-me3d-we，FOV：160 mm，层厚：1.5 mm，TR：53 ms，TE：24 ms，矩阵：320×320。训练科目为基础训练的全部项目，第1个月（前期）为适应性训练阶段，第2个月（中期）为强化提高训练阶段，第3个月（后期）为巩固提高阶段。所有入选者均于新训的第1、2、3个月行右膝关节MRI扫描，常规做以上5个序列的扫描检查。

1.3　图像评价

由两名放射科副主任医师阅读磁共振图像（magnetic resonance imaging，MRI），分析各序列、各训练阶段膝关节的骨质、半月板、韧带及关节腔损伤情况；统计阳性例数时，无论是单骨单发或多发，还是多骨多发骨髓水肿统一视为1例阳性病例。

1.4　统计学处理

采用SPSS 16.0统计学软件对数据进行分析，采用Fisher确切概率法X2检验、R×C列表X2检验及X2分割，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2.1　两组3个阶段膝关节损伤情况的比较

低海拔组前、中期的骨髓水肿与关节腔积液发生率显著高于高海拔组，差异有统计学意义（P＜0.05）。低海拔组中、后期的半月板损伤发生率显著高于高海拔组，差异有统计学意义（P＜0.05）（表1）。

表1　两组3个阶段膝关节损伤情况的比较[n（%）]

2.2　各症状MRI影像学分析

骨髓水肿在MRI上呈骨髓腔内斑片状、地图状或不规则大片状改变（图1～图3）。半月板损伤在MRI上表现为在低信号半月板内出现斑点状、条状高信号影（图4）。

 

图1　右膝关节骨髓水肿伴关节腔积液（低海拔组）

男，19岁，冠状位PDWI-FS示胫骨上端髓腔内可见片状FS高信号影（↗所示）及关节腔内高信号影

 

图2　右膝关节骨髓水肿（高海拔组）

男，20岁，冠状位T2WI FS示右胫骨上端髓腔内可见片状高信号影（↗所示）

 

图3　右膝关节骨髓水肿（高海拔组）

男，18岁，矢状位T1WI示右胫骨上端髓腔内片状低信号影（↗所示）

2.3　低海拔组各阶段膝关节损伤情况的比较

低海拔组各阶段的骨髓水肿、半月板损伤、关节腔积液发生率比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。前期的骨髓水肿发生率显著低于中、后期，差异有统计学意义（X2=5.272、21.242，P=0.022、0.000）。中期的骨髓水肿发生率显著低于后期，差异有统计学意义（X2= 8.372，P=0.007）。前期的半月板损伤发生率显著低于后期，差异有统计学意义（X2=7.745，P=0.010）。前期与中期、中期与后期的半月板损伤发生率比较，差异无统计学意义（X2=3.744、0.485，P=0.057、0.643）。前期的关节腔积液发生率显著低于中、后期，差异有统计学意义（X2=4.629、30.390，P=0.031、0.000）。中期的关节腔积液发生率显著低于后期，差异有统计学意义（X2= 15.181，P=0.00）（表2）。

表2　低海拔组各阶段膝关节损伤情况的比较[n（%）]

 

与前期比较，*P＜0.05；与后期比较，#P＜0.05

2.4　高海拔组各阶段膝关节损伤情况的比较

高海拔组各阶段的骨髓水肿发生率、关节腔积液比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。后期的骨髓水肿发生率显著高于前期和中期，差异有统计学意义（X2= 38.919、27.692，P=0.000、0.000）。前期和中期的骨髓水肿发生率比较，差异无统计学意义（X2=1.65，P=0.198）。前期的关节腔积液发生率显著低于中、后期，差异有统计学意义（X2=12.902、68.099，P=0.000、0.000）。中期的关节腔积液发生率显著低于后期，差异有统计学意义（X2=28.409，P=0.000）（表3）。

表3　高海拔组各阶段膝关节损伤情况的比较[n（%）]

 

与后期比较，*P＜0.05；与中期比较，#P＜0.05

膝关节是人体的承重关节，结构复杂，当进行高强度训练时容易导致损伤。传统的X线、CT对膝关节损伤的诊断价值有限，MRI对软组织的分辨率高，可多参数、多方位、多序列成像显示骨与关节附属装置的形态、结构和组织成分的改变，特别是对肌肉、肌腱及软骨有良好的分辨率，目前已成为膝关节损伤的临床首选检查方法。

3.1　不同海拔入伍地对新训的影响

高原医学研究显示，在高原高寒、缺氧环境中，人体细胞代谢结构及器官功能结构均发生全面的变化[2]，基础代谢率增加，耗氧量增高。研究[3-4]显示，同样强度的运动训练，相比平原地区，高原环境的肌肉负荷增加，肌组织易处于无氧代谢状态，无氧代谢使自由基增多，肌乳酸增高，导致肌群易疲劳，肌耐力下降，进而使应力性骨损伤发生的危险性增加。此外，低海拔地区新兵初进高原，短期内不能适应高原高寒、缺氧、低气压等气候条件，导致其心理和生理发生不同程度的变化，心理方面主要表现为失眠、抑郁、焦虑及认知功能下降[5-6]，生理表现为脑细胞缺氧敏感[7]，这导致其在训练中注意力不集中，动作迟缓不协调，应急反应差，易疲劳，表现为训练技巧、要领掌握欠佳，防御保护反应迟钝，进而容易发生训练伤。高海拔地区新兵长期生活在高原环境，无论是心理还是机体的器官、组织细胞等各个方面都能够适应高原低氧高寒气候[8]，机体防御反应较灵敏，训练伤发生率较低。本研究中，低海拔地区新兵新训前、中期的骨髓水肿及关节腔积液发生率明显高于高海拔地区新兵，随着后期训练量的加大，再加上低海拔地区新兵对高原气候的逐渐适应，使得两组骨髓水肿及关节腔积液发生率无明显差别，但由于增加了400 m障碍训练和长途拉练，导致低海拔组新兵的半月板损伤率高于高海拔组。不同海拔地区新兵的身体机能存在差异，对训练量的适应程度也有差别，因此应因材施教，低海拔地区新兵的适应性训练尤为关键。

3.2　新训期膝关节损伤的MRI表现

骨髓水肿是指多种原因引起的骨髓内异常信号影[9]。目前，关于骨髓水肿的形成机制主要有两种观点。①继发性骨髓水肿：包括感染、创伤、骨肿瘤等，其中以外伤性为主，是一定能量的外力作用于松质骨上，使骨小梁发生微骨折，造成局部毛细血管通透性增加，细胞液外渗，局部血管灌注量亦增多，并伴有部分毛细血管破裂出血所致。②生理反应性骨髓水肿：长期的外力作用抑或改变骨骼的正常负重，使相应的骨骼产生生理反应，骨髓局部充血，毛细血管床过度灌注而致的骨髓水肿，这种骨髓水肿具有可逆性，一般不存在骨折及疼痛，多在两周内恢复[10]，好发于特定人群，以运动员、入伍新兵多见，膝关节为好发部位，临床表现无特异性[11]。其MRI表现为骨髓腔内片状、斑片状长T1WI、长T2WI信号，边界不清，压脂像呈明显高信号，与周围信号被抑制的骨髓形成鲜明对比，且边界和范围较T1WI、T2WI显示更清楚[12]。半月板是位于胫骨髁与股骨内外髁之间的半月形纤维软骨板，可增加胫骨运动时的稳定性，负重时起缓冲作用，保护关节软骨。半月板损伤常由急、慢性损伤和进行性退变引起，是膝关节疼痛及活动障碍的主要原因。急性半月板损伤多由扭转外力引起，当一腿承重小腿固定在半屈曲外展位时身体及股部猛然内旋，内侧半月板在股骨髁与胫骨之间受到旋转压力，可致半月板撕裂；外侧半月板损伤的机制与上述相同，但作用力的方向相反。MRI表现为半月板形态、边缘、大小及内部信号的改变，以信号的异常更为常见。半月板损伤按信号改变分为3级[13]：Ⅰ级为半月板形态正常，半月板内点状或类圆形高信号影，高信号影末达到关节面边缘；Ⅱ级表现为半月板内条状高信号影，半月板形态完整，高信号影仍位于半月板内；Ⅲ级为半月板内高信号影达到关节面缘，半月板形态不完整。急性膝关节损伤容易导致关节腔积液、积血。关节腔积液出现往往提示关节囊的损伤，MRI上表现为长T1WI、长T2WI信号，合并出血T1WI为等或高信号[14]。

3.3　新训期膝关节损伤的原因

新兵训练前期的训练内容为3000 m跑步及队列训练，短期内长时间反复的队列动作练习引发下肢肌群及韧带疲劳，降低了其对膝关节的保护作用，骨骼负荷增加导致骨髓水肿及关节腔积液发生。中期训练量加大，尤其是5000 m越野和400 m障碍训练，大量的奔跑、跳跃、跨步、急转体及下蹲等动作进一步加剧了膝关节骨骼的负荷，不仅使骨髓水肿的人数及程度较前期增加，也使半月板损伤的人数增多。后期的长途越野训练不仅使膝关节骨髓水肿加重，而且发生韧带损伤，这与纪慧茹等[15]的研究结果（膝关节损伤的因素主要为3、5、8 km和400 m障碍训练，半月板损伤高于韧带损伤）一致。

3.4　新训期膝关节损伤的MRI研究意义

研究显示，随着训练强度的加大，新兵膝关节损伤的程度加重。结合各阶段膝关节损伤的MRI表现特点，笔者认为新训期膝关节损伤的主要表现为无症状或症状不明显的膝关节隐性损伤，MRI检查对于早期发现膝关节损伤的价值无可替代，为科学制订下一步的训练措施提供了客观依据。

[1]　贺利军，贾帅军，王文涛，等.武警某部2010年新兵膝关节损伤情况分析[J].武警后勤学院学报·医学版，2013，22（9）：814-817.

[2]　张彦博，汪源，刘学良，等.人与高原[M].西宁：青海人民出版社，1996：57.

[3]　吴忠义，杨法香，卢纯考.高原训练队运动员骨骼肌组织的影响[J].肇庆医学院学报，2004，25（2）：55-57.

[4]　陈斌，郭志坚.高原氧自由基代谢的研究进展[J].高原医学杂志，2009，19（2）：56-61.

[5]　杨国愉，冯正直，刘云波，等.高海拔环境下驻训军人情绪特点的动态研究[J].第三军医大学学报，2005，27（15）：1531-1533.

[6]　保宏翔，陈竺，王东勇.男性新兵进驻高原3个月后认知功能改变研究[J].军事医学，2014，38（3）：178-180.

[7]　袁延年，马全福，曾祥福，等.高海拔地区部队适应类型研究[J].高原医学杂志，1999，9（1）：16-20.

[8]　王建新，陈秋红.中度高原世移居运动能力及氧利用特点的研究[J].青海医学院学报，1998，19（3）：14-16.

[9]　杨献峰，朱斌，蒋清.膝关节周围骨挫伤的临床与影像学研究进展[J].中华放射学杂志，2013，47（2）：190-192.

[10]　陈军，瞿玉兴.骨髓水肿的现代研究[J].长春中医药大学学报，2010，26（4）：255-256.

[11]　张云泉，李锦青，乔清.32例膝关节应力性骨髓水肿MRI诊断分析[J].西南国防医药，2011，21（1）：66-67.

[12]　李娜，王警建，韩冰，等.低场强MRI在膝关节损伤诊断中的临床应用[J].实用放射学杂志，2011，27（11）：1716-1718.

[13]　张亚林，房文皓，罗伟，等.膝关节损伤的MRI诊断[J].实用放射学杂志，2012，28（2）：237-239.

[14]　王宁，陈为军，张林医，等.膝关节损伤的MRI诊断[J].临床军医杂志，2005，33（5）：588-590.

[15]　纪慧茹，徐继培，黄菲，等.武警官兵膝关节损伤影响因素分析[J].中国急救复苏与灾害医学杂志，2013，8（10）：917-918.

Feature and analysis of MRI in knee training injury of new recruits from different altitudes region

ZHAO Yong-dong CHEN Zhu-hong CHEN Hai-long CUI Hong XU Qiang▲
Department of Radiology，Hospital of Gansu People's Armed Police Corps，Lanzhou 730050，China

[Abstract]　Objective To explore the feature and reason of MRI in knee training injury of new recruits from different altitudes region and to provide a theoretical basis for reducing the incidence of knee injury.Methods 180 new recruits from October 2013 to October 2014 in a unit were selected and divided into the low altitude group and the high altitude group according to the altitude of the recruitment place.MRI scan for the right knee joint was given in the first，second，third months of recruit training.The bone of knee joint，meniscus，ligament and joint cavity injury of the two groups was compared between the three stages and the different training stages.Results The incidence rate of bone marrow edema and joint effusion at the early stage and the middle stage in the low altitude group was higher than that in the high altitude group，with significant difference (P＜0.05).The incidence rate of meniscal injury at the middle stage and the late stage in the low altitude group was higher than that in the high altitude group，with significant difference (P＜0.05).There was significant difference in the incidence rate of bone marrow edema，meniscus injury and joint effusion between different training stages in the low altitude group (P＜0.05).There was significant difference in the incidence rate of bone marrow edema and joint effusion in different training stages of the high altitude group (P＜0.05).Conclusion The incidence rate of the knee joint injury of new recruits training in the low altitude region is higher than that in the high altitude region，proper protective measure and scientific training strategy should be developed to reduce its occurrence.Knee injury rate increases significantly with increasing amount of training，which is mostly significant in the late stage.

[Key words]　New recruit；Training at high altitudes；Knee joint injury；Magnetic resonance imaging

[中图分类号]　R445.2　

[文献标识码]　A　

[文章编号]　1674-4721（2016）01（c）-0067-04

[项目基金]　武警部队卫生专业科研立项（WJWSB2012-12）

[作者简介]　赵永东（1977-），男，硕士，主治医师，主要从事影像诊断工作

收稿日期：（2015-08-11　本文编辑：祁海文）