Magnetic Resonance Imaging of Double-Bundle Anterior Cruciate Ligament Reconstruction

Abstract

Eturistisiteen repeämä on yleinen urheiluun liittyvä polvivamma. Leikkaushoidon aiheita ovat häiritsevä polven väljyys päivittäisissä toiminnoissa ja potilaan halu palata polvea kuormittaviin urheiluharrastuksiin. Viime vuosina on kehitetty tavanomaisen eturistisiteen leikkaustekniikan vaihtoehdoksi anatominen leikkaustekniikka yhtä tai kahta jännesiirrettä käyttäen. Niillä pyritään saavuttamaan parempi polven tukevuus kiertoliikkeessä ja paremmat hoidon pitkäaikaistulokset kuin tavanomaisella leikkausmenetelmällä. Kaksoissiirretekniikassa revenneen eturistisiteen molemmat säiekimput rakennetaan uudelleen jännesiirteistä. Anteromediaalinen (AM) ja posterolateraalinen (PL) jännesiirre pyritään kiinnittämään alkuperäisen eturistisiteen säiekimppujen kiinnityskohtiin ja näin korjaamaan ennalleen eturistisiteen rakenne ja polven toiminta.

Polvivaivojen selvittelyssä magneettikuvaus on paras kuvantamistutkimus myös polvileikkauksen jälkeen. Tämän väitöskirjatutkimuksen tavoitteena oli tutkia kaksoissiirretekniikalla tehdyn eturistisiteen korjausleikkauksen magneettikuvauslöydöksiä. Prospektiivisessa tutkimusasetelmassa 66 potilaalle tehtiin eturistisiteen korjausleikkaus kaksoissiirretekniikalla vuosina 2004-2008. Seurantatutkimuksessa 2 vuotta leikkauksen jälkeen potilaille tehtiin magneettikuvaus 1.5 Teslan laitteella ja polven kliininen tutkimus. Kaksi radiologia tulkitsi kuvauslöydökset sokkoutettuna kliinisen tutkimuksen tuloksille ja suoritti mittaukset kuvista itsenäisesti. He arvioivat jännesiirteiden ja niiden kiinnitykseen käytettävien luun porakanavien eli tunnelien magneettilöydökset. Porakanavien sijainnit reisiluussa ja sääriluussa mitattiin quadrant method –mittaustavalla, jota sovellettiin ensimmäistä kertaa magneettikuviin. Tilastollisesti merkitsevät yhteydet magneettikuvauslöydösten välillä ja magneettikuvauslöydösten ja kliinisen tutkimustulosten välillä selvitettiin.

Osatyössä I havaittiin, että molemmat jännesiirteet olivat poikki vain 3 prosentilla potilaista ja että muitakin komplikaatioita esiintyi vähän. Jännesiirteen signaalilisän on aiemmin todettu olevan yhteydessä siirteen osittaiseen repeämään, ahtaaseen kulkureittiin ja polven väljyyteen kliinisessä tutkimuksessa. Signaalilisää todettiin ehjistä AM-siirteistä 14 %:lla, ehjistä PL-siirteistä 51 %:lla, osittain revenneistä AM-siirteistä 60 %:lla ja osittain revenneistä PL-siirteistä 93 %:lla. Signaalilisän yleisyys ehjissä jännesiirteissä 2 vuotta leikkauksen jälkeen on uusi löydös aiempaan kirjallisuuteen verrattuna. Mahdollinen syy signaalilisän yleisyyteen PL-siirteissä on siirteen kuvaussuuntaan nähden vinon kulkureitin aiheuttama tilavuuskeskiarvoistusartefakta. Osatyössä II porakanavien paikat quadrant method -menetelmällä mitattuna olivat lähellä anatomisia eturistisiteen kiinnityskohtia. Mittaajien välinen tulosten yhtäpitävyys arvioitiin hyväksi. Porakanavat olivat suurentuneet keskimäärin 56 prosenttia alkuperäisestä koostaan. Porakanavien suurentuminen oli yhteydessä kanavien yhtenemiseen, jota todettiin 11 %:lla potilaista reisiluussa ja 29 %:lla potilaista sääriluussa. Porakanavien yhteneminen oli aineistossamme yleisempää kuin aiemmin on kirjallisuudessa kuvattu. Osatyössä III havaittiin, että jännesiirteiden näkymättömyys tai näkyminen osittain oli yhteydessä porakanavien sijaintiin edempänä sääriluussa. Kanavien sijainnilla ei ollut tilastollisesti merkitsevää yhteyttä kliinisen tutkimuksen tuloksiin. Sen sijaan osatyössä IV kanavien yhteneminen sääriluussa oli yhteydessä polven suurempaan liikelaajuuteen koukistuksessa ja toisaalta AM-siirteen signaalilisä yhteydessä pienempään liikelaajuuteen polven koukistuksessa. Porakanavien yhtenemisellä tai jännesiirteen signaalilisällä ei kuitenkaan ollut yhteyttä polven väljyyteen kliinisessä tutkimuksessa.

Väitöskirjatyössä esitetään jännesiirteiden ja porakanavien normaalilöydökset ja komplikaatiot ja niiden yleisyys polven eturistisiteen magneettikuvauksessa. Koska jännesiirteiden kiinnittäminen epäanatomisiin kohtiin on yleinen siirteen pettämisen syy, kiinnityskohtien mittaaminen magneettikuvista on tärkeää aiemmin leikatun potilaan polvivaivojen selvittelyssä. Tämän tutkimuksen tulosten ja kirjallisuuden perusteella esitämme uuden kliiniseen työhön soveltuvan mittausmenetelmän, jolla eturistisiteen jännesiirteen anatominen sijainti voidaan määrittää polven magneettikuvauksessa. Tässä yksinkertaisessa menetelmässä jännesiirteiden kiinnityskohdat sääriluussa ja AM-siirteen kulma mitataan sivusuunnan kuvasarjasta. Toisin kuin aiemmissa tutkimuksissa, magneettikuvauksessa todettu jännesiirteiden signaalilisä tai porakanavien yhteneminen ei ollut aineistossamme yhteydessä polven väljyyteen. T2-painotteiset kuvasarjat olivat riittäviä jännesiirteiden signaalimuutosten arviointiin. Jännesiirteiden signaalilisä oli yleinen löydös eikä siitä ole apua siirteen repeämän toteamisessa.

Rupture of the anterior cruciate ligament (ACL) is a common knee trauma and often related to sport activities. If the patient experiences symptoms of knee laxity in daily activities or wishes to return to pivoting sports such as football, surgical treatment with ACL reconstruction is indicated. New surgical techniques, anatomical double-bundle (DB) and anatomical single-bundle (SB) ACL reconstructions, have been recently developed in an attempt to obtain better rotational stability and better long-term outcome compared with conventional ACL reconstruction. In DB ACL reconstruction, both fiber bundles of the torn ACL are reconstructed with grafts to reproduce the native anatomy and knee function. The anteromedial (AM) and the posterolateral (PL) grafts are inserted in separate bone tunnels that are drilled at the native ACL insertions at the femur and at the tibia. The best imaging method to evaluate the postoperative knee is magnetic resonance imaging (MRI).

The aim of the present study was to evaluate the MRI findings of DB ACL reconstruction. The prospective study comprised 66 patients who were operated on between 2004-2008 and were evaluated with follow-up 1.5T MRI and clinical evaluation 2 years postoperatively. Two radiologists evaluated the MRI data blinded to the patients’ clinical data and all measurements were done independently. The MRI findings of the grafts and bone tunnels were assessed and the locations of the tunnels were measured with the modified quadrant method that was applied for the first time to MRI. The associations of the MRI findings and between the MRI and the clinical findings were calculated.

The main findings of study I were that only 3% of the patients had both grafts disrupted and that other complications were infrequent. Increased graft signal intensity (SI) has been previously associated with partial graft tears, graft impingement, and knee laxity in clinical evaluation. Increased SI was seen in 14% of the intact AM grafts, in 51% of the intact PL grafts, and in 60% and 93% of the partially torn AM and PL grafts, respectively. The substantial proportion of intact grafts with increased SI 2 years after DB ACL reconstruction is a new finding with no similar previous reports in the literature. The oblique course of the PL graft was identified as a possible cause of volume-averaging artifact that might cause increased SI.

Study II showed that the tunnel locations were close to anatomical. The 3D computed tomography (CT) quadrant method used to evaluate the tunnel locations was shown to be applicable to conventional 2D MRI. The inter-observer agreement between the two radiologists’ measurements was estimated. The mean enlargement of the 4 tunnels was 56% of the original size. Tunnel enlargement was associated with tunnel communication that was seen in 11% of patients in the femur and in 29% of patients in the tibia. The frequency of tunnel communication was high in our material compared to the previous reports. In study III, a more anterior location of both tibial tunnels was associated with more partially visible and invisible grafts in MRI. Tunnel location was not associated with the results of the clinical evaluation. In study IV, tibial tunnel communication was associated with increased knee flexion range and increased AM graft SI was associated with reduced knee flexion. However, tunnel communication or increased graft SI was not associated with knee laxity.

This thesis describes the MRI findings and the frequency of complications of the grafts and tunnels after anatomical DB ACL reconstruction. T2-weighted images were sufficient in graft SI evaluation. Increased graft SI was a common finding and not helpful in the diagnosis of graft rupture. Contrary to previous reports, the findings of increased graft SI and tunnel communication were not associated with knee laxity. Because non-anatomical tunnel locations are a major cause of graft failure, the postoperative evaluation of tunnel locations with MRI is important. Based on the findings of this study and previous literature, a simple method for assessing the graft locations by measuring the tibial tunnel locations and the AM graft angle with sagittal MR images is proposed for clinical use.