摘 要：创伤性膝关节炎是一个长期慢性且可能逐渐加重的病变，可影响人们的工作和生活。在法医学鉴定中，对于创伤性膝关节炎的病情发展及愈后，缺少直观的判断依据。磁共振成像（MRI）检查可以清晰、动态地体现其损伤变化及结果，为法医学鉴定实践提供依据。
关键词：法医学;创伤性膝关节炎;磁共振成像(MRI);
创伤性膝关节炎是由创伤引起的，以关节软骨的退化变性和继发性软骨增生、骨化为主要病理变化的一种疾病。骨关节内骨折、软骨损坏等导致关节面不平整、受力不均是其发生的主要原因，膝关节作为最大的负重关节之一，压力增大或负重过大，关节软组织脆弱，以及关节解剖结构不协调是膝关节炎的主要诱发因素，如前交叉韧带（ACL）损伤、半月板损伤等[1]。对于膝关节损伤，电子计算机断层扫描（CT）及X线可以显示骨性损伤、关节间隙狭窄、骨轮廓的连续性以及骨赘的存在，但CT及X线的局限在于，对软骨、韧带和关节囊等软组织显现得不明显。磁共振成像（MRI）是一种无创的多平面成像，常用于评估创伤后关节的骨骼和软组织，生成的图像也能够评估骨髓病变，如关节软骨的分层和退行性变。因此，本文对MRI在创伤性膝关节炎的法医学鉴定中的优势进行分析与总结。
1 创伤性膝关节炎在法医学鉴定过程中遇到的问题
1.1 关于评定时机的问题
法医学对于膝关节功能的评定时机，如关节内骨折、附属韧带及半月板的损伤通常在6～12个月，而创伤性膝关节炎是一个慢性长期的过程，病情往往逐渐加重，通常2年以后才发生关节活动功能严重障碍，而后可能进行关节置换。在鉴定过程中，对于已经鉴定的案件重新鉴定或对因创伤性骨关节炎长期治疗未鉴定的案件，如何评价创伤性骨关节炎的情况，是关节功能障碍和关节置换术的病理基础，而MRI检查可比X线及CT更好地显示骨关节炎的情况，故是鉴定过程中不可缺少的检测项目。
1.2 关于自身退变与外伤的鉴别
在法医学鉴定实践过程中，会遇到伤后X线及CT未提示明确骨折而进行保守治疗，期间膝关节症状持续，1～2年后出现膝关节炎的相关症状的案例。通常此类案件患者伤后未能及时进行MRI检查，未能明确原始损伤，后续X线及CT检查提示膝关节炎，此时如何区分自身退变及创伤后膝关节炎改变是鉴定中的难点。
2 MRI的基本原理及在创伤性膝关节炎的法医学鉴定中的优势
2.1 创伤性膝关节炎的发生发展
创伤性膝关节炎通常发生在膝关节外伤后，如关节内骨折、ACL损伤、半月板损伤等。其中一些损伤会直接造成关节面的不平整，在长期活动的过程中，会导致关节软骨磨损和破坏；而半月板及一些支持韧带损伤后，产生炎症反应，一般伴有关节腔积血（液），或由于受力不均匀导致关节软骨磨损和破坏。膝关节是人体最大的负重关节之一，关节面不平整、受力不均匀致使软骨的磨损和破坏是创伤性膝关节炎发生的主要因素，可以说，无论是膝关节内骨性损伤，还是半月板、韧带损伤，均可以直接或者间接导致关节软骨损伤。在损伤早期，一般表现不明显，临床症状亦以膝关节疼痛为主，此时与骨折、半月板、韧带损伤的临床表现相仿。随着活动逐渐增多，负重逐渐增加，关节软骨的磨损亦逐渐加重，关节疼痛加剧，关节活动受限。此时由于关节软骨一直处于磨损状态，相关的炎症可能一直持续。若逐渐加重，软骨磨损严重，破坏达软骨下骨质，亦可导致软骨下的骨破坏。故创伤性膝关节炎是一个长期的、慢性的病变，而且是一个逐渐加重的病变。
2.2 MRI的基本原理
MRI是一种可重复、无损、无创的技术，其利用非电离辐射生成骨骼和软组织的高对比度图像。MRI原理主要是原子核自旋运动，原子自旋过程中产生的自旋磁动量也称磁矩，人体组织中众多的原子核磁矩相互抵消，故本身并不存在磁性。当外界施加一个足够大的主磁场时，人体组织中的原子核分成两类，低能级与主磁场同向，高能级与主磁场反向，且低能级原子核比高能级多，同时每个原子核不仅会保持自身自旋运动，而且以主磁场方向为轴，以一定角度旋转，类似陀螺样的运动称作进动。每个原子核所产生的横向磁分量相互抵消，因为低能级原子核较高能级多，此时产生了一个与主磁场平行的宏观磁化量，称作纵向磁分量，故被视作一个磁体。对主磁场再施加一个射频脉冲，射频脉冲频率与进动频率相同，此时低能级的原子核吸收能量跃迁至高能级，即通常所说的共振。射频脉冲持续时间越长，能级跃迁的原子核就越多，与此同时，产生了一个绕主磁场旋转的横向磁分量，纵向磁分量逐渐减小至0，横向磁分量逐渐增大。脉冲消失后，逐渐恢复到之前的稳态，恢复的过程时间被称作弛豫时间。在此过程中，外部放置接收线圈，即可收到一个逐渐衰减的弛豫信号，为MRI的原始信号。MRI信号是在外部磁场的影响下，施加射频脉冲后撤消，由具有移动性的原子核产生的，原子核密度不同，所产生的弛豫时间不同，故信号强度不同。氢质子最易受到外来磁场干扰，且人体中分布最广、含量最多，因此医用MRI选用氢质子为靶原子核。
2.3 MRI对观察膝关节病变的优势
人体中骨骼、肌肉、半月板、韧带等软组织组成各不相同，所含的氢质子密度不同，所产生的信号强度也不同，故在MRI成像上敏感性更高，MRI可以更清晰地显示软骨、交叉韧带、半月板、关节囊的情况，且不同序列的MRI针对不同的组织有特异性的显现。快速自旋回波序列（FSE）检测膝关节软骨病变时可以显示出较高的灵敏度、特异性和准确性。X线及CT检查不能显示出软骨、交叉韧带、半月板、关节囊的情况，而膝关节滑膜增生、韧带及半月板损伤、软骨及软骨下骨损伤是创伤性关节炎的主要表现[2]。创伤性膝关节炎一般根据软骨磨损程度来分级，严重的软骨损伤通常伴有软骨下的骨损伤。故MRI检查在评价创伤性膝关节炎方面比X线及CT检查更具优势。
2.4 MRI对观察早期膝关节炎的优势
关节镜作为有创的检查方法，是有效检查膝关节炎的手段之一，但无法观察到形态学未发生改变的早期软骨病变，即软骨表面光滑但内部出现异常信号，和X线及CT检查一样，无法对软骨的早期病变做出判断。
膝关节炎软骨基质损伤时，软骨细胞对软骨损伤的炎症反应表现为水分增加。膝关节炎软骨异常的早期表现即炎症反应的水分增加，MRI表现最早的信号改变可反映关节软骨中水成分的变化。早期水含量增加，即关节镜下所见软骨水肿，在T1上呈信号减低。膝关节炎早期的MRI信号可增高，可表现为表层或全层，也可呈线状影，这既反映了胶原纤维断裂和蛋白多糖损失引起的水肿，也与软骨细胞肥大或增生有关。后期蛋白多糖耗尽，水含量减少，病灶局部纤维化，则在任何序列上均表现为低信号。MRI提示正常关节软骨分层表现改变，可能为早期膝关节炎征象，也可能在膝关节炎的早期，关节软骨钙化软骨层的退行性改变，包括进入基底关节软骨的非钙化性关节软骨，实际上，这些改变只是关节软骨表面上极轻微的纤维化覆盖区[3]。MRI检查对于膝关节炎早期的病理变化具有足够的敏感度，X线、CT及关节镜均不能体现其软骨早期炎症变化，因此，损伤早期进行MRI检查对于了解膝关节炎的发生、发展更有意义。
2.5 MRI提示骨髓病变（BMLs）对于创伤性膝关节炎的意义
MRI的形态学成像也被用于评估BMLs，这通常为直接损伤骨的结果，或相对骨表面的高压缩或剪切力，常见于ACL损伤的膝关节。BMLs与膝关节骨性关节炎往往相伴出现，但软骨下骨暴露、半月板内侧病变等出现率明显升高。膝关节骨性关节炎患者中多达一半的BMLs可能在2年后出现消退，但其转归情况取决于其膝关节炎分级。T2加权脂肪抑制或短时反转恢复（STIR）序列对于评估BMLs更为有效，因其对游离水更为敏感，显示为软骨下骨中不明确的高强度区域。目前还没有BMLs中特定的组织病理学变化来解释MRI信号，但有人认为T2高强度是由病变内血流增加或骨小梁微骨折造成的。T2序列可从其形态学成像提示基于局部分层和关节表面破坏的软骨退行性变。在膝关节损伤/退变后期，在T1加权序列也可见为低信号区，一旦在T1图像上可见，通常有大面积的软骨体积缺失，以及更大的水肿、纤维化和坏死，临床症状上也体现为更加疼痛。软骨下骨结构的改变随着创伤性膝关节炎的形成和发展愈加明显，呈恶性循环，且创伤后形成膝关节炎的概率较闭合性损伤更大、更严重，因此，软骨下骨的结构改变对于提示创伤性膝关节炎严重程度有着重要意义[4]。
2.6 MRI评价创伤性膝关节炎在法医鉴定过程中的优势
在伤后存在关节内骨折、交叉韧带、半月板损伤及软骨等是创伤性关节炎的病理基础，X线及CT可以显示骨折，但不能显示软组织的损伤，故伤后及时进行MRI检查判断是否有半月板、韧带等相关软组织损伤，是评价创伤性骨关节炎的重要条件。因创伤性膝关节炎是一个不断进展、加重的过程，在损伤的早中期，及时定期进行MRI检查，可以发现膝关节炎早期软骨的病理变化，对于疾病发展有一个更立体的判断。损伤后期复查X线及CT可以显示关节间隙、关节面、膝关节退变情况，但不能更好地显示关节表面软骨损伤情况，而关节表面软骨损伤情况是创伤性膝关节炎严重程度的直观表现，MRI检查不仅可以提示关节表面软骨损伤，而且可以提示软骨下BMLs，若损伤后期仍存在软骨下BMLs，则可认定损伤较为严重。
3 讨论与展望
3.1 讨论
对于已经鉴定的案件重新鉴定或对因创伤性骨关节炎长期治疗未鉴定的案件，若存在骨性损伤，致使关节面不平整，若不存在骨性损伤，早期MRI检查判断是否有半月板、韧带等相关软组织损伤是创伤性膝关节炎的损伤基础。早期及后期的MRI检查可以动态、立体地观察到关节软骨及软骨下骨髓病变的变化，可以辅助鉴定，同时进行双侧比对更好地区分。
在司法鉴定过程中，若未发现明确骨折，又缺少相关早期MRI检查，后续发生膝关节炎，对于判断是否具有相关损伤基础具有一定困难，后续MRI检查间隔时间较长，有时亦难以认定损伤的存在。这时通过X线及CT对比伤后双侧膝关节及复查双侧膝关节的骨质情况，再行双侧MRI检查对比软骨磨损及骨髓水肿情况的不同，不失为一种参考方法。
3.2 小结与展望
MRI检查无论在损伤前期还是后期，相比X线及CT均能更好地体现创伤性膝关节炎的发生及发展，尤其在损伤后期，可以为与膝关节炎直接相关的软骨损伤及软骨下损伤提供直接依据，是评价膝关节功能障碍及行关节置换术的必要性的重要依据。近年来关于膝关节的定量MRI研究显示，定量MRI技术可以更早、更明显地显现关节软骨的病变[5]，以多种方式、多种靶原子，更清晰、立体地体现软骨的不同损伤程度及病理变化，对于评价创伤性膝关节炎又上升了重要的一个台阶。
[1]宰超，张玲莉，何方刚. 133例膝关节损伤的法医学鉴定分析[J].法医学杂志，2020,36(5)688-690.698.
[2]高姬岭，沈风奇，赵喜家. MRI和X线在退行性膝关节炎中的诊断价值对比[J].中国民康医学，2019,31(5)-114-116.
[3]古丽尼尕尔吾斯曼，黄志兰，伊力亚阿洪江，等，骨关节炎软骨早期MRI信号异常与软骨形态学缺损的相关性[J].中国骨与关节杂志，2021,10(11):811-815.
[4]张文凯，党晓谦.创伤性膝骨关节炎模型兔软骨下骨的影像学结构改变[J].重庆医学, 2022.51(8)-1285-1289.1296.
[5] EAGLE S,POTTER H G,KOFF M F.Morphologic and quantitative magnetic resonance imaging of knee articular cartilage for the assessment of post-traumatic ostearthritis[J]J Orthop Res ,2017,35(3);:412-423.