髌股关节不稳（PI）使髌骨脱位/再脱位的风险增加。髌股韧带损伤导致的创伤性髌骨脱位可发生PI, PI与再脱位风险增加相关。另外，PI也可能是髌骨在滑车沟内的非生理性运动（称为轨迹不良）导致复发性髌骨脱位或半脱位的结果。PI会导致关节表面的软骨损伤，通常最终导致髌后关节病。
PI的发病率为7-49 / 10万居民。年轻、运动型、活跃的女性最常受到影响。典型症状包括膝前痛和复发性自发性髌骨脱位。患者可以长期无症状。PI的最初临床表现通常在急性膝关节损伤之前。PI的一个重要临床表现是“J征”，它描述了髌骨延伸时髌骨的突然横向偏移。
了解多种往往相互关联的解剖危险因素对PI的诊断和治疗计划至关重要。根据是否存在轨迹异常以及各种危险因素的存在或组合，采取不同的治疗理念。除临床检查外，影像学检查是PI诊断和治疗计划制定的基石。方法包括常规x线摄影、磁共振成像（MRI）和多层螺旋CT (MDCT)。运动学MRI和四维计算机断层扫描（4D-CT）是另外的新检查技术，可以实时可视化髌骨运动。最后，定量MRI是一种很有前景的方法，可以早期发现由于髌骨位置不良导致的软骨损伤。
髌股关节中髌骨和滑车之间的关节是一个复杂的运动序列，骨性结构、股四头肌肌腱、关节囊和韧带对稳定起着重要作用。这种生理解剖的偏离是PI的危险因素。髌后关节面由一个突出的外侧关节面、一个正中脊和一个内侧关节面组成。滑车有一个经典的凹形。髌骨的上极与股四头肌肌腱相连。股四头肌肌腱的肌纤维延伸到髌骨的前表面，并作为腱膜连接到附着于胫骨结节的髌腱。髌骨最重要的稳定组织之一是内侧髌股韧带（MPFL）。MPFL位于股骨内上髁和髌骨内侧缘之间，几乎与股内侧斜肌（vastus medial oblique, VMO）水平。MPFL的解剖位置与关节囊、内侧副韧带和内侧支持带密切相关。此外，MPFL前部和VMO肌腱之间有纤维束，VMO是防止髌骨外侧平移的最重要的动态稳定器（▶图1）。
▶图1内侧MPFL的解剖结构和走行。b, c MPFL（箭头）与VMO（股内侧斜肌）相比，韧带纤维几乎呈水平方向，起源于股骨内上髁（*），止点位于髌骨内侧缘（箭头尖端）。LP=髌骨韧带。
膝关节生理屈曲时，髌骨在滑车沟内来回滑动并伴有内侧平移。完全伸展时，髌骨仍在滑车沟的近端。屈曲开始时（0 ~ 40°），仅髌骨远端与滑车沟近端接触。在这个运动阶段，MPFL在稳定髌骨和防止外侧脱位方面起着重要作用。在屈曲＞40°时，滑车沟的形态变得越来越重要，因为髌骨进一步向滑车沟滑动。从屈曲60°开始，肌肉结构（主要是VMO）具有稳定功能，并在屈曲时使髌骨位于滑车沟的中心。
髌股关节的稳定性被描述为“髌骨被引导进入滑车沟并保持在滑车沟内”，这是在膝关节屈伸时，通过被动的软组织系带、骨骼的几何形状和主动的肌肉收缩来实现的。PI定义为被动约束（病理性松弛）的缺失，髌骨在位移力的影响下部分或完全离开其生理位置。这种力量可以由肌肉紧张、运动或外力产生。完整的内外侧支持带、髌骨与滑车沟形成的生理性关节以及髌骨高度是维持髌股关节稳定性的因素。股四头肌提供重要的主动稳定性。特别是，VMO在屈曲时抵消了髌骨侧方偏移力。临床上评估股四头肌轨迹不良的常规方法是在屈曲25°时测量q角（股四头肌角）。测量两条相交线（髂前上棘至髌骨中心和髌骨中心至胫骨结节）之间的夹角。20 ~ 25°为PI的相关病理因素。MPFL是髌股关节的主要稳定组织。在MPFL不足的情况下，髌骨外侧平移所需的力量在伸直位时减少了50%，从而大大增加了外侧PI的风险。其他危险因素如高位髌骨、股胫扭转畸形、TT-TG距离增加或滑车发育不良也会导致PI。鉴于上述影响髌股关节不稳定的因素，PI通常是由多因素引起的。PI中个别因素的程度可能因个体而有很大差异。因此，重要的是在放射成像的帮助下确定这些解剖参数，并在可能的情况下量化它们，因为它们的存在和程度影响着最佳治疗的选择。最重要的危险因素及其分类和重要性如下所示。（▶表1）
表1髌股关节不稳的危险因素概述
危险因素 | |
滑车发育不良 | ■Dejour分类（A-D） ■量化（标准值）基于： －滑车深度：3 - 10mm －滑车外侧倾角：11-16.9° －滑车关节面不对称限值：＞40% |
增加 TT-TG距离 | ■生理范围：10-15 mm ■病理〉 15轨迹异常，≥20 mm |
MPFL的结构缺陷 | ■髌股关节的关键稳定组织 ■在内侧支持带的深部走行 ■髌骨脱位后最常见的韧带损伤 |
高位髌骨 | Insall-Salvati指数（ISI）范围：0.8 ~ 1.2 Caton-Deschamps指数（CDI）范围：0.6-1.2 |
膝外翻 | 病理：Mikulicz线外侧偏移＞10 mm或小腿轴线外翻>5° |
小腿轴线病理性扭转角度 | 根据Strecker等的生理扭转角度： ■股骨内扭转：24.1±17.4° ■胫骨外旋：34.9±15.9° |
股骨滑车发育不良（TD）被认为是PI最重要的先天性危险因素。TD的一个特点是滑车沟内侧平坦，但在前后水平上不影响髁突。因此，滑车沟不能确保髌骨的正确轨迹。此外，滑车外侧关节突的外侧斜坡变平。滑车槽通常不仅是微凹的，而且通常是平坦的甚至是凸的。Dejour等人认为，有四种不同类型的滑车发育不良被认为是PI的易感危险因素。A型是一种轻度的发育不良，只有滑车角变平（>145°）。更严重的发育不良表现为B-D型。B型发育不良的特征是滑车变平，滑车上有明显的滑车突或关节面隆起。C型：滑车扁平，内侧关节突发育不全，外侧关节突凸出。最后，D型是指滑车完全变平，内侧关节突下凹（悬崖征），这是Dejour认为最严重的滑车发育不良类型。（▶图2）。
▶图2 Dejour对滑车发育不良的轴位视图。a型滑车发育不良伴滑车扁平（沟角＞145°），但凹度保留（箭头）。b发育不良b型，外侧小关节由平到凸，可能有滑车上突或隆起（箭头）。c发育不良c型，外侧小关节凸，内侧小关节发育不良（箭头）。d发育不良d型，滑车完全扁平，内侧突下（悬崖征；箭头）。
除了根据Dejour分类，还有一些几何测量技术可以用于诊断滑车发育不良。确定滑车深度（或滑车沟角）、滑车小关节不对称和外侧滑车倾斜度是最有用的方法。在进行MRI测量时，建议选择关节线上方约3 cm的成像平面。然而，由于患者膝关节大小的差异，这一解剖参考点在个体基础上有所不同。整个滑车关节面都应该被软骨覆盖。为了确定外侧滑车倾斜度，测量外侧滑车关节面延长线与沿股骨双髁后缘的切线之间的角度。角度<11°在这里被认为是病理的。滑车关节面的不对称性是由滑车内外侧关节面的宽度与外侧关节面的宽度之比（正常值＞40%）。滑车深度定义为软骨表面至滑车沟最深点的距离（正常值>3 mm）(▶▶图3、4)。
▶图3关于滑车形态的测量参数。（I）滑车外侧倾斜度：沿外侧滑车a软骨下延长线与股骨背髁平面b之间的角度（°）。极限值<11°。（II）滑车突面不对称和滑车深度。滑车小面不对称：内侧滑车小面长度d除以外侧滑车小面长度c的百分比= d/c - 100%。正常值〉40%。滑车深度：滑车沟的距离f从滑车外侧和内侧小面到股骨髁背平面的距离均值中减去= (e + g)/ 2-f。正常值〉3mm。
▶图4 16岁女性，髌骨不稳定，双侧髌骨脱位复发。自发性髌骨脱位后的MRI显示髌骨外侧半脱位并伴有股骨外侧髁挫伤后水肿（*）。此外，MPFL（箭头）和外侧支持带（虚线箭头）断裂。b和d.e（MRI）显示滑车发育不良（Dejour为B型），滑车外侧倾斜变平（7°），滑车深度下降（2 mm）。决定进行胫骨结节内移和使用自体股薄肌肌腱MPFL增强的滑车成形术（术后放射学随访c, f）。
髌骨的形态（Wiberg分型a ~ c），基于外侧和内侧关节突的形态，被认为是TD的进一步原因。A型（内外侧关节突等长、凹进）和B型（内侧关节突扁平、略短缩）被认为是非病理性髌骨形态，而凸出、内侧关节突短缩（Wiberg C型）被认为是发展为髌股关节不稳定的危险因素。病理上增加的髌骨倾斜角（股骨髁后缘与髌骨轴在轴面之间的角度）是PI和TD的进一步“髌骨脱位”危险因素。（▶表2）
髌骨指甲综合征是一种罕见的先天性骨发育不良，通常与严重的髌股不稳定相关。该病引起的特征性改变包括髌骨发育不良、指甲和桡骨头，以及典型的髂角。髌股关节的特征性表现包括髌骨发育不良和偏侧化以及股骨滑车发育不良，外侧股骨髁通常代表髌骨沟。软骨损伤在诊断时通常已经可以在MRI上检测到（▶图5）。
▶图5确诊为髌骨指甲综合征和慢性双侧髌骨不稳的19岁患者。a.b CT横断面图像，c.三维重建图像，显示左侧滑车发育不良（Dejour c），滑车沟明显变平，髌骨的关节与股骨外侧髁高度偏侧化。d.脂肪饱和质子加权MRI序列显示外侧髌后关节面软骨的损伤和信号改变（箭头）表明软骨病的病变。
内侧支持带损伤是髌骨脱位最常见的病理形态。在几乎所有病例中，MPFL也受到影响。目前的研究显示髌骨止点是最常见的位置（50 - 90%）。当膝关节几乎完全伸直时，MPFL是最重要的防止外侧平移的被动稳定组织，因此MPFL的结构缺陷常常导致髌骨的过度活动。因此，MPFL损伤应根据复发脱位的风险进行手术治疗，以预防PI(▶图6)。
▶图6 30岁女性创伤性髌骨脱位。a髌骨的常规x线片显示髌骨外侧半脱位。此外，在髌骨内侧有一个小的骨性撕脱（箭头）。b MRI （PD加权和FS横向）证实MPFL破裂伴骨撕脱（箭头）。c、d关节镜下游离体取出、股薄肌移植重建MPFL术后影像学随访未见异常。
高位髌骨被认为是PI发生的相对解剖学危险因素。在生理状态下，随着屈曲增加，髌骨滑入滑车沟，并由滑车沟稳定。在病理性的情况下，关节面接触延迟，使髌骨的骨性稳定性降低。膝关节侧位x线片，屈膝30°是确定髌骨高度的一种简单方法。Insall-Salvati指数（ISI）和Caton-Deschamps指数（CDI）是两种已建立的测量方法。ISI是髌腱长度与髌骨最长矢状径的比值。CDI基于髌骨后关节面长度与髌骨下极与胫骨前关节面距离的比值。在两种测量方法中，高位髌骨的定义均为>1.2。
如果作为髌腱附着点的胫骨结节（TT）相对于滑车沟（TG）偏侧化，则力向量向外，导致PI倾向。TT-TG距离是一种简单、可重复的测定髌骨外翻应力（偏侧）的方法。在横断面图像的轴位上测量滑车沟最低点至胫骨结节（TT）中心的距离。两个解剖测量点都投射到股骨髁后缘的90°切线上。两条线之间的距离表示TT-TG距离。生理TT-TG值<5 mm。值≥16 mm与轨迹不良和距离>20 mm被认为是病理性的，有手术结节转移的指征（▶图7）。近年来，胫骨结节-后交叉韧带（tibial tuberosity - posterior cruciate ligament, TT-PCL）距离越来越多地用于临床常规测量，因为与TT-TG距离不同，TT-PCL距离可以消除膝关节屈曲状态影响进行测量。
▶图7 17岁患者在踢足球时发生复发性髌骨脱位。x线片显示髌骨内侧骨撕脱（箭头）。b-d在MRI检查中检测MPFL断裂（PD加权与FS，横向）（*)。c, d 计算TT-TG距离（24 mm）异常增高.e, f 行开放手术MPFL重建术（自体股薄肌腱）和根据Elmslie胫骨结节截骨内移术（8 mm），术后随访结果正常。
膝外翻被认为是髌股关节不稳的危险因素。小腿轴线的外翻导致髌骨偏侧化和髌骨倾斜。生物力学研究还表明，小腿轴线的外翻畸形对髌骨轨迹有显著影响。通过外旋>5°或外移（距Mikulicz线）＞10mm，并结合相应的临床症状作为外翻畸形需要手术的指征。
扭转畸形被认为是PI的另一个危险因素。1990年，Cooke等首次描述了“内指膝”这一术语在所有跟踪不良的患者中，大约12%被确定为扭转。文献中描述的股骨扭转标准值为内扭转24.1°(±17.4°)，胫骨外扭转标准值为34.9°(±15.9°)。文献中尚未确定手术矫正扭转偏差的确切阈值。目前正在讨论10°或以上的扭转偏差与相应的临床症状（▶图8）。
▶图8 29岁女性，左膝严重疼痛，已知有髌股不稳定和复发性髌骨脱位。a膝关节MRI检查显示髌骨位置正常，软骨未见异常。b髌骨的轴向投影显示胫骨和股骨髁重叠的扭转畸形。c CT确定扭转角度显示胫骨异常高外扭转，双侧，右侧为56°，左侧为51°。由于症状仅出现在左侧，因此决定进行单侧矫正手术。采用固定角度钢板行胫骨内扭转截骨术（胫骨结节近端），并使用同侧股薄肌腱重建MPFL。d 术后影像学随访正常。
根据患者的解剖学和人口统计学危险因素，初次髌骨脱位后的复发风险可能存在显著差异。因此，保守或手术治疗的预期成功在很大程度上取决于各种因素的综合作用。像髌骨不稳定严重程度（PISS）评分这样的预测评分系统是一种有用的临床工具，可以根据危险因素评估初次髌骨脱位后复发脱位的风险。患者年龄、双侧膝关节不稳、滑车发育不良、TT-TG、髌骨倾斜和髌骨高度被纳入PIS评分，并作为其程度的函数，在一个积分系统中进行相加。分值≥4分与复发性脱位风险高达5倍相关（▶表2）。
根据Frosch等人的分类，PI和/或轨迹不良在个体亚型中可用于支持综合的、结构化的治疗方法。必须考虑到PI和轨迹不良是不同的病理，在治疗时也必须考虑到这种差异。初次髌骨脱位后，由于复发性脱位的高风险和随之而来的软骨损伤，有必要对潜在的病理进行手术治疗。除固定或去除软骨或软骨骨碎片外，重建MPFL是常用的治疗方法。这种方法可以治疗PI（但不能治疗轨迹不良），并且可以预防髌骨脱位的复发。
相反，轨迹不良通常是由骨骼引起的，需要仔细分析。在TT-TG距离存在病理性改变的情况下，结节截骨术可作为改变TT-TG距离和髌骨高度的治疗选择。TT-TG的正常化在这里至关重要。必须避免矫枉过正。在生长不完全和骺板开放的情况下，可以进行髌腱止点的转移。在慢性PI患者中，96%的病例存在滑车发育不良。对于轻度发育不良（Dejour A型）的患者，MPFL重建术通常已经足够，而对于重度发育不良（B-D型）的患者，滑车成形术通常是必要的。
在发生轴向畸形的情况下，膝外翻或扭转畸形作为PI的原因，调整截骨术是首选的方法。股骨远端截骨术是一种经过验证的治疗成年患者症状性膝外翻的方法（▶图9）。然而，必须考虑到骨畸形并不总是发生在股骨，而在多达20%的病例中位于胫骨。这将导致胫骨轴线的矫正。因此，术前对下肢几何形状的精确分析对于规划是必不可少的。
▶图9 24岁患者在习惯性髌骨脱位的情况下，MPFL加强术后。8年前右膝持续出现症状。A全长x光片显示膝外翻与Mikulicz线在膝关节中心外侧25mm处。b MRI检测到髌骨半脱位伴髌骨后关节软骨病变（箭头）。c矢状位t1加权MRI显示高位髌骨，Caton-Deschamps指数为1.3。d此外，TT-TG距离过大（23 mm）。股骨外侧开放楔形截骨重建MPFL因病理性下肢长度差异（右侧＜左），然后进行胫骨结节内侧截骨。术后常规影像学显示膝外翻完全矫正。e然而，由于缺乏依从性（过早使用膝关节）而检测到胫骨结节截骨的松动（箭头尖）。f翻修术后随访显示接骨板在结节上的位置正确。g髌骨在沟中的轴向位置正确。注：由于晚期软骨损伤，未进行结节远移。
传统上，在膝关节的两个平面（前后和外侧）和髌骨的轴向投影（屈曲30 - 45%）的常规x线是排除骨折的标准影像学方法。然而，多项研究表明，由于使用不精确的成像设置，解剖危险因素的评估受到限制。因此，扭转畸形可以掩盖或模拟滑车发育不良，如果不使用真正的侧位视图，或在屈曲和轴向投影＞45°。因此，CT、MRI等横断面影像学方法正日益成为常规影像学的补充，尤其是在术前规划方面。
小腿前后站立位x线片可用于诊断膝外翻。全下肢成像最常见是在冠状面上确定下肢轴线术前规划，小腿轴线与膝关节生理机械轴线（Mikulicz线；股骨头中心和上踝关节中心之间的连线，在膝关节中心内侧4 + 2 mm的线）（▶图10)。可以确定额外的关节角（例如，机械股骨远端外侧角等），以进一步分析轴向力线不良引起的畸形。手术后，可以监测接骨材料的位置是否有材料缺陷或松动（▶图9）。在获取全腿部图像时，一个基本的质量特征是髌骨在股骨髁之间的中心和膝关节的严格伸展，这通常与足向外旋转8-10°相关。
▶图10下肢全长图（右）确定腿部轴线：a机械腿轴线正常的患者（Mikulicz线穿过膝关节中心），b小腿轴线外倾的年轻患者（Mikulicz线偏侧距膝关节中心25 mm）。c晚期膝骨关节病，小腿轴线内翻成角（Mikulicz线距膝关节中心38 mm）的患者。
多层螺旋CT（MDCT）是一种公认的检查方式，主要检查骨骼结构和详细评估骨损伤模式。MDCT在旋转畸形和骨性扭转畸形的诊断和治疗计划方面具有重要价值。采集髋关节、膝关节和踝关节的选择性轴位CT图像是一种相对简单且低辐射的测量扭转畸形的方法。为了确定股骨前倾角，测量髋关节中心与大转子周围椭圆中心之间的角。胫骨扭转角是指在胫骨近端平台背侧画的一条线与远端榫眼的轴向横轴之间的夹角（▶图8）。也可通过MRI进行测量，在年轻患者中应作为一种无辐射的替代方法。
如今，MRI被认为是一种经过验证的诊断和表征PI的方法。它可以精确评估髌股关节脱位后的损伤范围。一个明显的优势是能够可视化显示相关的损伤，主要是MPFL和关节软骨。髌股轨迹不良还可导致周围软组织因收缩或异常机械应力而发生积液。因此，上外侧Hoffa脂肪垫的水肿可间接提示轨迹不良。在评估滑车发育不良的严重程度时，MRI比常规x线具有更高的观察者间一致性。对于鉴别轻度异型增生（Dejour分型为A型）和更严重的异型增生（B-D型）（通常是手术指征），MR可以获得超过90%的观察者间一致性。其他定量测量（沟角、滑车深度、滑车倾斜度和滑车小关节不对称性）可帮助检查者确定严重程度。
MRI目前被认为是确定TT-TG距离的首选方法。与CT相比，MRI测量TT-TG距离具有同样的可重复性。然而，在进行多模态比较时必须考虑到TT-TG距离的偏差与膝关节在MRI线圈中定位时的屈曲程度有关。如果可能，应确保膝关节的最大伸直，因为目前的研究描述了在较大屈曲程度的情况下TT-TG值的降低。
与常规x线摄影和CT相比，MRI的另一个优势是能够评估关节软骨，从而获得关节的“真实”几何构型。髌股关节软骨损伤是PI最常见的并发症之一。除结构缺损外，关节外侧小关节T2信号强度增高可作为PI患者早期软骨退变的可能。除了形态学序列外，近年来也对髌股关节软骨组织的定量MRI检查技术进行了研究。T2 / T1rho弛豫时间的变化与髌股轨迹不良之间的联系得以显示。这种检查的目的是检测由于髌股关节轨迹异常导致的初始退变软骨改变（▶图11）。未来的研究必须证明定量MRI在PI患者术前和术后病程（如MPFL重建后）中监测软骨变化的价值。
▶图11一位20岁的滑车发育不良（根据Dejour分型为C型）和高TT-TG距离（23 mm）下的髌股不稳定患者的MRI图像。a质子加权MRI显示关节软骨形态完整，无实质缺损。b.c T1rho 和T2*测量值显示关节弛豫时间出现病理性增加，尤其是滑车关节面，提示软骨可能存在早期退行性改变。
动态MRI和4D CT均可评价外周关节的运动序列。图像数据在屈伸过程中获得，具有高分辨率。1988年，Shellock等获得了第一个用于动态显示髌股关节的动态MRI。通过在被动膝关节屈曲过程中获取连续的轴向图像，可以实现MRI对不良轨迹的可视化。2000年，McNally等人描述了一种在MRI上动态实时检查髌股关节的方法，使用可充气的塑料球囊，在主动膝关节伸展期间不断放气。在目前关于生理性膝关节屈伸时动态MRI的可行性研究中，动态成像用于评估髌骨股骨畸形的临床益处得以证明。因此，动态MRI能够显示健康受试者和轨迹不良患者髌骨的中外侧平移有显著差异。此外，使用该检查技术可以显示解剖危险因素对生理运动和肌肉收缩时轨迹不良的影响。
此外，运动学MRI是一种可靠、客观的评估手术成功的检查方法。动态成像是目前最敏感的检查技术，即使对于最初通常无临床症状的复发性轨迹不良也是如此。
然而，必须考虑到，即使大多数轨迹不良的病例可以仅仅基于运动学成像来诊断，常规MRI始终应该作为一种基本的诊断方法来确定客观的放射学测量（如TT-TG距离，扭转角，TD）。在常规放射学/临床诊断中，膝关节运动学影像学检查目前（尚未）有标准化的检查条件和评价标准。
MRI是目前诊断髌股关节不稳的首选方法。除了对解剖危险因素的精确可视化和量化外，MRI还可以检测相关的结构损伤和轨迹不良（如关节软骨）引起的后续损伤。MDCT作为MRI的补充方法用于评估骨骼结构。借助现代运动学MRI检查技术和CT，可以实时显示髌骨的运动序列。动态检查可准确地显示髌股关节轨迹异常，并可考虑到运动时股四头肌收缩等影响因素，增加了诊断价值。
尤其是当存在多种危险因素时，影像学检查结果有助于确定髌股关节不稳的主要致病病理，因此是治疗计划的重要组成部分。
文献来源：Diagnostic Imaging of Patellofemoral Instability Bildgebende Diagnostik der patellofemoralen Instabilität
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