急性肌肉拉伤的MRI应用进展

廖红莉，代立松，周红梅，徐向阳

作者单位：华中科技大学同济医学院附属梨园医院放射科，武汉430077

肌肉拉伤是一种急性间接肌肉损伤，是指肌肉收缩超过其自身的限度引起肌肉、肌腱细微损伤或撕裂[1]，往往引起受损部位剧烈疼痛、肿胀和活动受限[2]。骨骼肌是运动系统的动力部分，通过肌腱与骨骼连接。骨骼肌内肌束膜、肌外膜的胶原纤维与肌腱内的胶原纤维相连续。收缩肌肉产生的力通过这些结缔组织和肌腱传递到骨骼。肌肉与肌腱相接的部位称作肌肉肌腱连接处(myotendinous junction，MTJ)，肌肉肌腱在此呈指状交叉，可缓冲肌肉力量的传递[3]。但MTJ承受拉力的能力有限，因此是急性肌肉拉伤的常见部位[4]。

急性肌肉拉伤是最常见的肌肉损伤类型，若未得到及时、有效地康复治疗则会有较高的概率发生再次拉伤。因此，准确诊断并制定合理的康复计划至关重要。在大多数情况下，急性肌肉拉伤可以根据病史和体格检查做出初步诊断，但难以对肌肉及其附属结构的损伤直观量化。磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)是一种基于原子核共振原理的成像方式，具有较高的时间、空间分辨率，具有无创性、无辐射及优良的软组织对比度等优点，可多平面、多序列、多对比度成像，被认为是诊断肌肉损伤的金标准，可评估损伤范围和程度。此外，近年来包括肌肉MR 弹性成像(magnetic resonance elastography，MRE)、T2 弛豫时间图(T2 relaxation time mapping)、磁共振扩散加权成像(diffusion-weighted imaging，DWI)和扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy，MRS)在内的MRI 新技术在急性肌肉拉伤的评估也具有巨大的潜力，为该疾病的诊断和评估提供微观的、病理和生理层面的依据。笔者将对应用于急性肌肉拉伤的各项MR技术进行综述。

1 常规MRI技术的应用

常规MRI 技术目前是临床上最常应用于急性肌肉拉伤诊断的技术。目标肌肉接受MR 多平面采集，其中，轴位图像有利于显示受伤的肌肉的横截面积以及肌肉周围或筋膜周围的出血程度，而冠状位有助于评估损伤的纵向范围。二者综合应用可以确定损伤部位及严重程度[5]。肌肉组织根据所采用序列呈现其不同信号强度。通常，由于水分含量低、胶原蛋白含量高，肌肉在T1 加权像(T1 weighted image，T1WI)呈等信号，而肌腱和腱膜在T1WI 呈低信号。相对于肌肉和纯水，脂肪的T1 弛豫时间更短，在T1WI 表现为高信号。因此T1WI 更有助于观察肌肉解剖结构的变化及慢性病变，如肌肉脂肪化、萎缩及瘢痕。MRI 常规脂肪抑制T2 加权像(T2 weighted image，T2WI)常用于急性肌肉拉伤的诊断和评估，根据结构像做出客观诊断。由于其T2弛豫时间较短，肌肉在T2WI呈中等信号。肌腱和腱膜含纤维成分较多，质子密度低于肌肉，所以在T2WI 信号强度较肌肉组织略低。脂肪具有较高的质子密度和较长T2弛豫时间，在T2WI呈高信号。自由水和炎症导致的组织水肿的组织的T2 弛豫时间长，水分子含量较为敏感的MRI成像序列对肌肉内出血及水肿敏感，能清晰显示肌肉损伤情况，包括脂肪抑制快速自旋回波T2 加权成像(fast spin echo T2 weighted imaging，FSE T2WI)、质子密度加权成像(proton density weighted imaging，PDWI)、中间加权成像(intermediate weighted imaging，IWI)以及短时间反转恢复(short tau inversion recovery，STIR)技术，特别适用于检测急性肌肉拉伤或炎性水肿。

急性肌肉拉伤典型的MRI 表现为肌肉水肿、血肿、肌腱撕脱以及部分或全部肌肉撕裂[6]。一般，对水分子含量较为敏感的MRI 成像序列能较好地显示急性肌肉拉伤。高信号水肿和出血集中在MTJ、肌内肌腱周围或在肌筋膜交界处的肌肉外围[7]。肌肉间质性水肿或出血表现为高信号液体沿肌肉纤维和束延伸，呈典型的羽毛状外观。梭状肌拉伤时，位于肌腹末端的MTJ 处出现局部或沿肌束间隙扩散的高信号，轴向T2 加权脂肪抑制图像显示呈“牛眼征”[8]。肌肉拉伤损伤肌腱时，导致明显的肌肉及肌腱回缩，肌腱部分撕裂的MRI 表现为肌腱局部性中断，形态欠规则，撕裂处呈不均匀长T1、长T2 信号；肌腱完全撕脱时，矢状位T2 加权脂肪抑制的MR 图像显示撕脱的肌组织向下移位，液体充满间隙，肌腱断端挛缩、增粗及信号不均[8]。

2 肌肉MR弹性成像的应用

肌肉MR 弹性成像是一种测量人体组织硬度和弹性的MR技术，被认为“影像触诊”。急性肌肉拉伤造成的肌肉撕裂可以通过肌肉弹性减低反映出来。该技术通过在常规MR 中增加一套产生机械振动的激发装置，向受检部位施加振动，对被检组织内部质点位移进行成像处理，从而获得反映受检组织内部的弹性系数空间分布图[9]。正常情况下，肌肉在运动的过程中其刚度随肌肉收缩的强度及负荷的增加而增加。弹性系数空间分布图中呈现正常或较高刚度色阶。肌肉拉伤造成肌纤维撕裂使肌肉弹性降低或消失，即肌肉的刚度下降。在弹性系数空间分布图上，肌肉撕裂部位呈现低刚度色阶。因此，弹性系数空间分布图可以提供有关肌肉受损状态的力学性质的定量信息，帮助诊断急性肌肉拉伤的损伤情况[10-12]。

3 T2弛豫时间图

T2弛豫时间图是一种定量成像技术，能根据组织T2值的变化反映组织内部成分和生化信息的变化，对各肌肉的损伤程度进行半定量分析。该技术采用多回波快速自旋回波序列，通过计算不同组织的T2 弛豫时间来反映组织的信号强度，即该组织成分的T2 值[13]。将采集不同回波时间获得的影像再经过软件处理，最终得到T2 mapping 伪彩图。T2 值与水及肌纤维排列结构有关。肌腱胶原纤维排列有序、结构完整，T2 值较低；胶原纤维排列和结构紊乱、自由水及其自由度增加，T2升高。急性肌肉拉伤时出现的肌肉水肿、炎症等改变导致肌细胞外间隙的自由水增加[14]。所以，急性拉伤的肌肉T2 值较正常肌肉显著增高。且T2 mapping 伪彩图的T2 值越高，图像中色调越高，肌肉受伤越严重，所以T2 mapping 伪彩图可反映肌肉损伤的严重程度及损伤部位[15-16]。

4 磁共振扩散加权成像

磁共振扩散加权成像是唯一能够检测活体组织内水分子扩散运动的无创性方法。通过利用水分子的自由扩散运动特性进行成像，DWI从水分子扩散运动受限制的方向和程度等信息间接反映组织微观结构的变化。影响DWI 扩散信号的因素主要有b 值、表观扩散系数(ADC)、各向异性、T2 穿透效应等。其中，ADC值可被用于肌肉损伤的诊断和评估。肌肉损伤程度越高，纤维断裂的数量越多，自由水扩散程度越大，ADC 越高[17]。因而，水分子扩散能力的程度可以反映肌肉拉伤的程度。DWI可以提供有关组织中流体运动的分子信息，能够反映水分子扩散情况及微观结构变化，诊断急性肌肉拉伤的敏感度及特异度优于常规MRI[18]。DWI 的信号强度取决于组织内微观水平的水分子的随机布朗运动或自由扩散的程度。急性肌肉拉伤导致肌纤维间自由水含量增加，ADC 增高。DWI 上骨骼肌损伤的区域和大致轮廓表现为不同程度的低信号[19]。目前DWI 多用于特发性肌炎、骨肌肿瘤等肌肉疾病研究与应用，在肌肉创伤方面有待进一步探究。

5 扩散张量成像

扩散张量成像(DTI)是基于水分子的扩散运动获取不同组织各向异性信息的磁共振成像技术[20]。组织中的水分子扩散运动被完整的细胞膜阻挡，使水分子沿肌纤维长轴方向运动。DTI在DWI基础上利用水在组织扩散，量化肌纤维的方向各向异性和肌肉结构参数。DTI 对宏观肌肉的微结构变化非常敏感，能直观显示肌肉微观结构的改变以对肌肉损伤进行早期监测和量化。正常情况下，肌肉纤维排列有序。急性肌肉拉伤时，断裂肌纤维的DTI 图像显示肌纤维结构排列紊乱，水分子自由扩散能力增强，各项参数发生改变。λ1表示平行于肌纤维长轴方向的扩散系数，λ2、λ3表示垂直于肌纤维长轴方向的扩散系数，急性肌肉拉伤肌纤维断裂，水分子受限程度减轻，具体表现为扩散张量的三个本征值(λ1、λ2、λ3)升高、平均各向异性分数(fractional anisotraphy，FA)显著降低以及表观扩散系数(ADC)增大[21]。DTI 还可以动态检测肌肉纤维结构，肌纤维断裂可以通过成像直观地显示，从结构和分子运动水平情况来表现肌肉损伤形态和代谢改变，进而评估肌肉损伤情况。DTI 具有无创性、在体检测重复性等优点，对肌肉拉伤的诊治具有明显优势[22-26]。

6 磁共振波谱

磁共振波谱(MRS)是利用磁共振化学位移现象来测定组成物质的分子成分的一种检测方法，也是目前唯一可测得活体组织代谢物的化学成分和含量的检查方法。该技术根据代谢物的化学位移特性分离代谢物来提供有关组织组成的信息，可以作为通过提供骨骼肌组织生化成分的信息，监测体内组织代谢来确定肌肉功能的无创性技术手段。用于波谱研究的原子核有31P、1H、23Na、13C、7Li、19F 等，目前对骨骼肌损伤方面的波谱学检测及研究主要集中在1H-MRS 和31P-MRS 两方面[27]。由于31P 是三磷酸腺苷、磷酸肌酸和无机磷酸盐的组成部分，与大多数肌肉代谢物与能量转换相关[28]，因此31P-MRS 已被用于研究肌肉能量消耗与运动有关变化的模式，从而间接估计肌肉功能。肌肉损伤会导致其PCr 升高，ATP 下降，因而可以使用31P-MRS定量评价肌肉的损伤程度[29]。

7 MRI的应用价值

目前，常规MRI 被广泛应用于急性肌肉损伤的诊断和评估。对于临床可疑肌肉拉伤的患者，及时确定其受伤肌肉的定位及损伤程度对临床治疗及改善预后有极大价值。X 线片及CT 对急性肌肉拉伤的成像中作用有限，超声检查对急性肌肉拉伤轻微病灶较不敏感，且操作者依赖性强[4]。MRI具有出色的空间分辨率和软组织对比度，被广泛用于诊断及评估肌肉创伤[30]。轻度(Ⅰ、Ⅱ度)急性肌肉拉伤的治疗存在较大争议，但急性肌肉拉伤导致肌肉肌腱完全断裂时通常会采用手术治疗。MRI评估急性肌肉拉伤损伤情况，为治疗方案的制订提供重要信息，并且有助于在术前帮助外科医生精准定位[18]

MRI 在急性肌肉损伤预后评估中也发挥重要作用。一些基于MRI表现的肌肉损伤分级系统(表1)可以用于急性肌肉拉伤随访，同时在预后方面也具有重要参考价值。改良版Peetrons 分级系统[31]是基于原版Peetrons 超声影像分级系统，其1、2级损伤中，水肿的大小与康复时长成正相关；2级损伤的康复时长较1 级损伤显著增加[32]。英国田径运动肌肉损伤分级(British Athletics Muscle Injury Classification，BAMIC)[33]和Chan 等[34]提出肌肉拉伤的分级系统都是基于MRI表现。经过研究证明，BAMIC中较高等级的损伤往往需要更长的时间才能重回训练或比赛，但较低等级的损伤(如Ⅰ、Ⅱ级损伤)之间所需康复时间则没有明显差异[31]。Pollock等[35]回顾性研究BAMIC 的临床适用性时，发现腘绳肌涉及肌腱损伤的运动员重返赛场时间较长且出现较高的复发率。Waterworth 等[36]研究出急性肌肉拉伤的运动员至少缺席一场比赛，与MRI显示出的多处肌肉受累，MTJ拉伤，深部位拉伤和肌内肌腱撕裂之间存在关联。van der Made 等[37]发现，与没有肌内肌腱受累的损伤相比，肌内肌腱完全撕裂和肌内肌腱在MRI 上呈现波浪状的损伤明显需要更长的康复时间。Entwisle等[38]发现涉及股二头肌远端MTJ的损伤提示更长的康复时间及较高的复发率，需要通过MRI 来确定损伤是否涉及该部位以及其损伤程度。除此之外，有研究发现小腿肌肉拉伤在MRI 上涉及结缔组织(肌膜、肌腱膜、肌内肌腱、肌内腱膜)损伤往往导致所需康复时间延长[39]。

表1 基于MRI表现的肌肉损伤分级系统Tab.1 Muscle injury grading system based on MRI findings

8 小结

综上所述，急性肌肉拉伤常于高强度运动中发生，借助磁共振影像学检查有助于获得精确诊断，其中检查方式包括临床上广泛使用的常规MR技术和极具潜力的MRI新技术。虽然后者在急性肌肉拉伤的诊断和随访方面具有巨大的潜力，但目前多用于实验研究，临床上应用最广泛的仍然是常规MR 技术。了解肌肉组织的解剖基础及拉伤机制，结合MRI 检查对急性肌肉拉伤精确诊断、评估预后，可以为医师给出相应的康复计划提供依据，帮助伤者尽早恢复运动机能。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。