介绍
超过 3% 的 50 岁以上的人患有踝关节骨关节炎 (OA)。1尽管与膝关节或髋关节相比，踝关节承受更高的接触压力，但与膝关节和髋关节的原发性 OA 相比，距小腿踝关节的原发性 OA 相当罕见。2据推测，这是由于关节功能的差异造成的：踝关节的功能是滚动高一致性关节，而膝盖则具有滑动、旋转和滚动功能的组合。

多项研究表明，踝关节 OA 最常见的病因是外伤后：估计高达 80% 是由损伤引起的。2 , 4 , 5发生踝关节骨关节炎的主要危险因素是既往踝关节骨折，初次损伤的严重程度被认为是最重要的预后特征。4踝关节骨关节炎可能是由于外伤或治疗不当导致踝关节榫眼不一致和不稳定造成的。6 , 7
韦伯 B 型踝关节骨折由踝关节水平处的腓骨骨折组成，向近端延伸8，最常见的是由于旋后外旋 (SER) 损伤机制，9 – 12 ，据报告发生率高达超过 75% 的踝关节骨折。11 , 13然而，这种最常见的骨折类型是一组异质性损伤，因为踝关节骨折（踝关节榫眼）可能是稳定的或不稳定的，具体取决于可能的内侧损伤。10 – 12确定单侧踝关节骨折稳定性的常用方法是外旋应力测试，这是评估踝关节稳定性的最可靠方法。12 , 14 – 16在测试中，手动将受伤的脚踝向外旋转并进行射线照相。如果内踝和距骨穹窿之间的间隙（内侧间隙，MCS）≥5毫米（mm），则该测试通常被视为阳性，表明不稳定骨折。11 , 12 , 14 , 15正应力测试表明三角肌深部韧带存在明显撕裂和不稳定。11 , 12 , 14 , 15, 17
由于图像中通常会随着时间的推移出现对关节结构的视觉干扰，因此在受伤后几周内对创伤后软骨损伤进行放射学评估可能很困难。因此，区分软骨损伤是由实际创伤引起还是由于肢体力学改变或长期炎症等随着时间的推移而形成，可能具有挑战性。18然而，定量磁共振成像 (qMRI) 方法已被证明可以在非侵入性检测关节软骨中早期 OA 相关变化方面提供良好的结果。

T2 弛豫时间是一个既定的 qMRI 参数，已被证明可有效评估关节软骨结构19 , 22 – 24和机械性能。21 T2 松弛受到胶原蛋白和水含量以及胶原纤维网络方向和完整性的影响。20、23、25 T2 弛豫时间值升高与关节软骨细胞外基质（ECM ）的退行性变化相关。26 , 27
我们之前曾报道过，在评估 SER 型踝关节骨折中踝榫的稳定性时，视觉 MRI 评估缺乏价值。16然而，之前没有研究使用 qMRI 评估人类创伤后不久的软骨损伤。因此，我们着手评估 Nortunen 等人先前报道的患者创伤后踝关节软骨。16我们的目的是利用 T2 松弛时间研究受伤后不久单侧 SER 型踝关节骨折的关节软骨。

材料与方法
科目
研究组由2012年3月至2013年4月期间在奥卢大学医院接受治疗的骨骼成熟的踝关节骨折患者（16岁或以上）组成。连续患者患有孤立性Weber B/SER型外踝骨折和一致性踝关节榫眼（MCS） <4毫米和≤1毫米比上净空间宽）最初被纳入实用随机对照试验（RCT）。28 , 29所有患者均签署了书面知情同意书。之前的研究16中总共收集了 87 名研究参与者，其中 26 名由于之前报告的各种原因未能纳入16; 其中五个由于严重的金属伪影而被遗漏，三个由于 MR 图像质量不佳而被遗漏，两个因为未获取 T2 图而被遗漏。金属伪影导致 MR 图像出现严重的解剖变形，并导致 T2 图不准确。此外，三名 MR 图像质量较差的患者的图像中噪声量增加，导致 T2 加权图像中的解剖细节明显退化。图像质量由放射科医生 (S.Lepojärvi) 和 MR 物理学家 (VC、EL) 进行定性评估。最终研究组包含 51 名受试者（23 名女性和 28 名男性；平均年龄 45 岁，标准差 (SD) 18 岁；年龄范围 16 至 82 岁）。根据外旋应力测试，研究组被分为两个随机对照试验28、29 ：稳定骨折（n = 28；女12人，男16人；平均年龄 42 岁，标准差 18 岁；平均 BMI 26.7 kg/m 2，SD 4.9 kg/m 2）和不稳定骨折（n = 23；11 名女性，12 名男性；平均年龄 48 岁，SD 19 岁；平均 BMI 26.9 kg/m 2，SD 4.2 kg/米2）。

我们收集了一组由健康的年轻医学生组成的对照组，进行 qMRI 研究。志愿者的招募是通过电子邮件在医学生中进行的。电子邮件中包含了对该研究及其目标的详细解释，志愿者通过回复表示同意参与研究。该小组由 23 名参与者组成（11 名女性，12 名男性）。然而，四名女性的 T2 图像从档案中丢失，导致共有 19 名参与者（7 名女性，12 名男性）年龄在 19 至 25 岁（平均 22 岁，SD 2 岁）之间，BMI 为 18.8-25.4 kg/ m 2（平均值 22.1 kg/m 2，SD 1.9 kg/m 2）。参与者之前没有任何脚踝受伤或任何其他会影响下肢生物力学的状况。该组被选择代表健康的成人软骨，与年龄相关的软骨退化最小。

外旋应力测试
进行外旋应力测试以确定每位患者的 MCS 宽度。测试的详细描述可以在之前的研究中找到。16 MCS 5 mm 被确定为截止值，因为之前的研究表明 MCS 宽度≥5 mm 表明由于深三角韧带显着撕裂而导致踝关节不稳定，并表明需要手术治疗。

磁共振图像分析
每位患者在骨折肢体放置夹板后均接受 3.0 T MAGNETOM Skyra（德国埃尔兰根西门子医疗）MRI 设备检查。MRI 协议包括用于 T2 映射的多回波自旋回波序列（TR = 1810 ms；TE 5 = 13.8–69.0 ms；ETL = 5；FOV = 159 × 159 mm 2；矩阵 = 384 × 384；厚度 = 3 mm；切片间隙 = 0.6 毫米；切片数量 = 22；矢状平面）。从受伤到 MRI 的平均延迟时间为 9 ± 6 天（范围 1 至 25 天）。

平均T2松弛时间是从三个区域（前、中、后）（图1）和三个不同部分（内侧、中央、外侧）（图2）的踝榫矢状T2图获得的。在线补充材料中提供了踝榫分割和切片选择的深入描述。

统计数据
T2 弛豫时间以每个感兴趣区域 (ROI) 的平均值和标准差的形式呈现。使用方差分析 (ANOVA) 和 Bonferroni 成对比较来评估组之间的差异。由于方差差异，使用 ANOVA 和 Games-Howell 事后检验评估各组之间年龄和 BMI 的差异。通过皮尔逊卡方检验评估性别分布的差异。由于各组之间这些值的差异，T2 弛豫时间分析根据年龄和 BMI 进行了调整（表 1）。p值<.05被认为具有统计显着性。使用 IBM SPSS for Windows 版本 27 进行统计分析。

结果
在对照组和稳定骨折之间，在胫骨软骨的 9 个 ROI 中的 6 个中检测到平均 T2 弛豫时间存在显着差异，对照组显示出较高的值（内侧前部和中部区域，p = .038 和 .043，分别；中央前部、中部和后部区域，分别为p = .006、.035 和 0.032；外侧后部区域，p = .003）。对照组和距骨稳定骨折之间没有观察到差异（表2，图3）。

与不稳定骨折相比，对照组在胫骨软骨的 9 个 ROI 中的 6 个中也显示出显着更高的 T2 值（内侧前部和中部区域，分别为0.014和 0.009；中央前部、中部和后部区域，p =分别为 .001、.027 和 0.037；外侧后部区域，p = .001）。对照组和距骨软骨不稳定骨折之间没有观察到差异（表2，图3）。

稳定骨折和不稳定骨折之间的胫骨或距骨软骨没有观察到差异（表 2、图 3）。

讨论
我们的研究描述了单侧 SER 型踝关节骨折在创伤后几天内对软骨 ECM 的影响。我们的结果显示，在比较对照组和稳定骨折时，胫骨软骨的 9 个 ROI 中有 6 个存在差异，其中对照组显示出更高的 T2 值。此外，当与不稳定骨折的对照组进行比较时，胫骨软骨的 9 个 ROI 中的 6 个检测到差异，对照组显示出更高的 T2 值。在距骨软骨中没有检测到这种差异。较低的 T2 值（脚踝骨折中的胫骨软骨）表明软骨完整，软骨 ECM 没有严重损坏。

令人有点惊讶的是，与骨折组相比，对照组显示出更高的 T2 值：更高的 T2 值通常意味着软骨质量下降得更多。26 , 27此外，踝关节骨折通常会带来疼痛，因此在受伤后可能不会立即承受机械负荷，这会增加软骨间质含水量，32进而会增加 T2 松弛时间。23对照组和脚踝骨折者之间存在年龄差异，尽管在统计分析中考虑到了这一点，但可能会引入潜在的偏差。然而，仅年龄差异并不能解释年轻对照组中观察到的 T2 值高于踝关节骨折组的 T2 值。由于已知 T2 弛豫时间会随着年龄的增长而增加，因此预计年轻对照组会显示较低的 T2 值。27 , 33先前的研究观察到儿童的 T2 值较高，34尽管在我们的研究中情况并非如此，因为我们健康的年轻对照组代表成熟的软骨，与年龄相关的软骨退化最小。我们可以推测我们发现的确切原因，尽管单侧 SER 型踝关节骨折似乎不会在短期内降低软骨 ECM。

我们可以推测，脚踝骨折的 T2 弛豫时间较低的一个可能解释可能是由于软骨压缩，这可能是由于创伤性冲击造成的35导致软骨密度增加和含水量减少，尽管软骨应该能够恢复其弹性。不久之后的原始状态。32较低的 T2 值也与软骨疤痕相关，24尽管我们怀疑我们的研究中情况并非如此，因为成像是在受伤后不久进行的。先前的研究还表明，与健康对照组的正常软骨相比，OA 受试者在某些软骨病变中可能表现出较低的 T2 值。然而，这些类型的发现背后的病因尚未得到正确理解。36我们仍然可以假设这些类型的结果是否也可以解释我们的发现，因为骨折的脚踝实际上显示出更多受损的软骨。

对我们的发现的另一个推测性解释可能是由于图像的分辨率与生理上薄的踝关节软骨相结合：在矢状 T2 切片中，胫骨和距骨软骨各约三到四个像素厚。位于软骨表面之间的高强度像素容易含有滑液，这会增加 T2 弛豫时间。23如果 T2 高于 90 毫秒，则这些像素将从分析中省略（如在线补充材料中所述）），因为这强烈表明包含滑液而不是普通软骨。这些高强度像素在脚踝骨折中更为明显，表明与对照组相比，脚踝骨折中有更多滑液干扰分析。图像分辨率可能不够高，无法将滑液与软骨表面分离，众所周知，与软骨深层相比，软骨表面呈现出生理上更高的 T2 值。37排除靠近关节表面的高信号像素，同时减少分析中滑液的含量，可能导致排除骨折脚踝中具有较高 T2 弛豫时间的退变胫骨软骨。尽管如此，我们认为仅凭这一点还不足以显示各组之间如此显着的差异。此外，软骨被分割两次，以确保分割的最大一致性。

在评估踝关节骨折后几周的软骨损伤方面，数据有限。Tochigi 等人之前的一项研究。38表明，踝关节内骨折附近区域的软骨细胞死亡数量增加。然而，将我们的研究与栃木等人的研究进行比较。由于骨折未穿透我们受试者的关节软骨，因此可能会出现问题，而在 Tochigi 等人的研究中，关节软骨在宏观上受损。正如 Anderson 等人所述，7发生快速进展的创伤后 OA 的风险似乎与初始损伤的能量和软骨表面损伤高度相关。Godoy-Santos 等人的另一项研究，39在不稳定的 Weber B 型和 C 型骨折后不久，踝关节软骨中出现软骨细胞紊乱。研究还发现，滑液组织中的胶原蛋白沉积增加，表明释放到滑液中的胶原蛋白数量增加，导致软骨退化。尽管在 Godoy-Santos 等人的研究中。软骨样本来自骨软骨病变部位的距骨圆顶，与我们的研究不同，在我们的研究中，软骨表面没有明显受损。还应该指出的是，以前的研究仅检查了距骨软骨，38 , 39因为我们能够检测到胫骨软骨的差异。我们甚至可以推测我们的受试者的软骨是否受损；软骨的ECM显示随着T2弛豫时间没有明显的退化或病变。软骨细胞是否受损还有待推测：由于软骨细胞体积分数相对较低，T2弛豫时间对软骨细胞不敏感。

先前已经证明，踝关节损伤的严重程度是发生创伤后踝关节骨关节炎的重要因素。6 , 7然而，我们无法观察到稳定和不稳定踝关节骨折之间软骨 ECM 的显着差异。因此，我们可以推测骨折后较长一段时间内是否会检测到各组之间的差异，因为较高的创伤能量似乎表明创伤后软骨退化较快。7创伤后骨关节炎被认为是由穿透性软骨损伤、机械负荷改变以及创伤组织损伤引起的慢性长期炎症引起的。7 , 40 , 41先前的研究表明，炎症细胞因子在踝关节骨折后不久就显着升高39 , 42 , 43，并且即使在骨折愈合后仍保持升高状态。44更广泛的组织损伤可能会导致更强烈的长期炎症反应，这解释了为什么骨折组之间在短期内没有观察到软骨的差异。然而，特定的炎症细胞因子尚不能预测创伤后骨关节炎的发展。45还应该指出的是，由于实际挑战（例如 MRI 扫描仪的可及性），我们的患者从受伤到 MRI 的延迟时间有所不同。这种变异性可能会造成潜在的误差来源，因为在炎症和愈合过程的各个阶段，T2 弛豫时间可能会受到对损伤的生理反应的不同影响。

此前，只有很少的研究利用 qMRI 评估踝关节的关节软骨。46 – 48李等人。46观察到，与踝关节疼痛患者的距腓前韧带部分或完全撕裂相比，正常前距腓韧带 (ATFL) 的 T2 值较低。维克斯特罗姆等人。47表明 T1ρ 松弛时间随着慢性踝关节不稳定而增加，而 Krause 等人。48在患有症状性踝关节 OA 的高弓内翻患者中显示出更高的 T2* 弛豫时间。应该指出的是，这些出版物都没有评估创伤后不久关节软骨的质量。只有少数出版物在前十字韧带 (ACL) 损伤后不久使用 qMRI 评估膝关节软骨。49 – 53与我们的发现类似，Casula 等人在 ACL 损伤后不久就观察到较低的 T2 值。49在膝盖软骨中。Marchiori 等人的研究。50和Zhong等人。51描述创伤后、ACL 修复前膝关节软骨的 T2 松弛时间，但未指定创伤和 qMRI 测量之间的时间。其他小组也使用 qMRI 评估了创伤后的关节软骨，但是在受伤后更长的时间内进行的。

我们的研究有多个优势。首先，我们的研究提供了先前未报道的踝榫稳定性与 T2 弛豫时间之间的关联，并通过有效的临床测试进行了验证。其次，在受伤后不久对孤立的单侧 SER 型骨折进行标准 X 光片和 MR 成像，使我们能够评估创伤的影响，而不会受到炎症或机械功能改变的长期影响。第三，qMRI 方法是非侵入性的，使我们能够纳入总共 70 名参与者，这比使用组织样本的研究要多得多。38 , 39 , 42第四，之前没有进行过使用 qMRI 评估受伤后不久的踝关节软骨的研究。

我们的研究也有一些局限性。尽管该研究的横截面性质使我们能够在受伤后不久评估软骨，但它并没有为我们提供有关软骨质量如何随时间发展的长期数据。未来，对同一受试者使用 qMRI 进行纵向随访研究将提供有关随着时间的推移踝关节骨折如何影响软骨的信息。此外，尽管我们能够在这项 qMRI 研究中纳入总共 70 名参与者，但每个研究组仍然相对较小。这些组的年龄或 BMI 不匹配，尽管这在统计分析中得到了解释，此外，它并不能解释我们的发现，因为较低的年龄和 BMI（对照组）先前已与较低的 T2 弛豫时间相关。27 , 33然而，我们认为未来的研究中应包括年龄匹配的对照组。由于踝关节软骨较薄，我们也无法分析不同区域的软骨。出于同样的原因，我们决定不包括软骨厚度的分析。如前所述，外伤产生的滑液可能会轻微干扰分析；然而，我们认为它只会导致 T2 弛豫时间发生微小变化。

总之，通过外旋应力测试中的 MCS 增宽来测量踝关节骨折的严重程度，似乎不会在创伤后立即增加软骨 ECM 退化。踝关节骨折的胫骨软骨 T2 松弛时间较低，表明软骨 ECM 完整。然而，T2 松弛时间在创伤后不久的软骨评估中的临床意义尚不完全清楚，需要进一步研究以了解其潜力和临床应用。