腕部结构

腕部结构（精选6篇）

腕部结构 篇1

0 引言

在各行各业中被广泛应用的直角坐标机器人实现了X轴,Y轴和Z轴的直线运动,行程大是它最突出的优点,能快速到达任意位置,但因为它的末端姿态固定,所以不如关节机器人灵活。解决办法是在直角坐标机器人的末端,增加一个三自由度关节型机器人腕部,这样整个机器人就有三个移动自由度和三个转动自由度,在学术上成为“3P3R型机器人”。

传统的工业机器人操作臂,其腕部4、5、6轴通常是按照“转-摆-转”的顺序设置,当第4轴、第6轴的轴线处于重合位置时,会出现奇异点[1],此时第4轴、第6轴的转动速度会突然变得很大。本文所介绍的是一种新型“摆-摆-转”型三自由度腕部结构,将腕部三个旋转自由度沿三个相互垂直方向布置,消除奇异点,特别适合用作直角坐标机器人竖直朝下的三自由度腕部结构。

1 结构介绍

如图1所示,该腕部结构,从机器人学角度划分,包括基座0、连杆1、连杆2和连杆3(法兰盘)。连杆1相对于基座的转动构成关节1,连杆2相对于连杆1的转动构成关节2,连杆3(法兰盘)相对于连杆2的转动构成关节3。关节1、关节2和关节3回转轴的轴线两两垂直,且第三个转动自由度的回转轴线与第一个转动自由度、第二个转动自由度的回转轴线相交,不存在偏置。

基座包含本腕部结构全部的三个伺服电机,分别通过三个传动结构——第一传动机构(400)、第二传动机构(500)、第三传动机构(600),将动力传到各关节减速器——关节1减速器(405)、关节2减速器(511)、关节3减速器(612),如图2所示。

第一传动机构,动力直接通过同步带从伺服电机传至第一轴减速器;第二、三传动机构,动力都是经多个锥齿轮传动和带传动将动力传至第二、三轴减速器。

图2所示内部传动机构涉及到轴的多级嵌套,图3、图4给出了其两处剖视图(关节1剖视图和关节2、关节3剖视图),分别作详细介绍。

图3为关节1剖视图。减速器405为关节1减速器;该剖视图中共有横竖四个、两两嵌套的齿轮轴,竖向的两个齿轮轴为输入端,齿轮轴505嵌套在齿轮轴605里;带轮504、604分别通过键与齿轮轴505、605连接,传递来自伺服电机的动力;横向的两个齿轮轴为输出端,齿轮轴506嵌套在齿轮轴606里;带轮507、607分别通过键与齿轮轴506、606连接,再通过同步带分别将动力传递至关节2和关节3。

图4为关节2、3剖视图。减速器511为关节2减速器;共有两个嵌套的齿轮轴,齿轮轴510嵌套在齿轮轴610里;带轮509、609分别通过键与齿轮轴510、610连接,承受并向后传递来自上一关节的动力;横向的齿轮轴611与齿轮轴610锥齿轮配合,将动力传递至关节3减速器612。

2 运动学分析

2.1 运动学正解

对此结构建立坐标系,如图5所示。

对于串联结构,根据图5坐标系示意图得到D-H坐标系变换参数如表1所示。

图示位姿对应于θ1=0°,θ2=90°,θ3=0°。

D-H表示法中转动关节的变换矩阵公式为[2,3]:

根据D-H参数表,可得各连杆间的变换矩阵如下(为方便起见,s1表示sinθ1,c1表示cosθ1,以此类推):

于是得到本腕部结构的运动学正解为:

举例验证,式(3)中代入特定的角度和连杆长度,θ1=30°,θ2=45°,θ3=60°,l1=0.21,l2=0.16,得:

2.2 运动学反解

运动学反解有多种解法,下面利用反变换法(也称代数法)求解[2]。将此腕部结构的运动方程写成:

如果末端连杆的位姿已经给定,即n, o, a, p是已知的,则求关节变量θ1,θ2,θ3的值称为运动学反解。

1)求θ1

首先,用逆变换10T11左乘式(5)的两边,得:

令式(7)两端的元素(1,3)、(1,4)、(2,3)、(2,4)对应相等,得方程组:

解得:

于是:

2)求θ2

再令式(7)两端的元素(1,3)、(3,3)对应相等,得:

因θ1已经求得,故可得:

3)求θ3

再令式(7)两端的元素(2,1)、(2,2)对应相等,得:

因θ1已经求得,故可得:

将式(4)正解的结果作为实例,取坐标变换矩阵对应元素相等,代入式(10)、式(12)、式(14),反解可得:

结果与式(4)设定角度相同,证明了反解的正确性。

2.3 雅可比矩阵

雅克比矩阵J(q)为关节空间速度向操作空间速度的映射[2]。利用微分变换法,表示在末端坐标系(即连杆3坐标系)的雅可比TJ(q)的第i列为:

式中,n,o,a和p是连杆3至中间第i个连杆的坐标变换矩阵3iT的四个列向量。式(7)右侧给出了31T,式(2)中的第3个式子给出了32T,代入式(16),得:

得表示在末端坐标系的雅可比矩阵:

若要求取表示在基坐标下的雅可比,式(18)左乘相应的旋转矩阵即可。

取式(18)第一行、第二行、第六行以及第四行、第五行、第六行,分别计算行列式,得计算结果:

对于式(19)的上式,只有l1≤l2时才有可能为0,此时θ2=arcsin(-l1/l2);对于式(19)的下式,只有当θ2=0°或180°时为0。结合上述两个式子,式(19)不可能同时为0,可得TJ(q)的秩为3,所以该新型腕部在操作空间的内部不存在奇异形位[2],即无奇异点。

3 结束语

1)提出了一种用于直角坐标机器人的新型腕部结构,与传统腕部结构对比,它最突出的优点是消除了操作空间内部的奇异点,在竖直朝下进行作业时,关节的速度不会突然变得很大。

2)详细介绍了其内部机构,包括各关节的设置,以及对应的三个传动机构,并在此基础上进行了运动学正解、运动学反解、以及雅可比矩阵的推导,通过实例验证了正解、反解的正确性。

3)该腕部结构易于实现且性能优越,可以应用于直角坐标机器人及类似平台作业的腕部结构设计,为制造业自动化的发展做出贡献。

参考文献

[1]M.J.D.HAYES,M.L.HUSTY,P.J.ZSOMBOR-MURRAYSingular configurations of wrist-partitioned 6R serial robots:Ageometric perspective for users[J].Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering,2002,26(1):41-55.

[2]熊有伦,唐立新,丁汉,刘恩沧.机器人技术基础[M].武汉:华中科技大学出版社,1996.

[3]蔡自兴,谢斌.机器人学(第三版)[M].北京:清华大学出版社,2015.

腕部结构 篇2

1 材料

长度适中的宽布带1条。

2 方法

(1) 将布带一端折成双股打一不能滑动的死结, 该双股的长度以能环绕患者腕部一周半为妥。 (2) 将该双股布带缠绕于患者腕部, 未对折端布带从双股布带形成的圈内穿过 (见封三图1) 。 (3) 将患者拇指从双股圈内穿过, 即双股之一 (即一股) 越过手掌心, 形成立体三角 (见封三图2) 。 (4) 未对折端布带固定于床缘即可。

3 讨论

该法布带形成立体三角行环绕腕部, 越过掌心, 手背;着力点分散 (手掌心, 手背, 手掌上下部, 腕部) , 受力面积大, 局部压力减小, 不易损伤皮肤。布带斜过拇指经过掌心, 克服了手掌心空虚感, 满足了患者本能的握持需要, 增加了舒适度。符合自然抓握力学特点, 躁动时布带顺势拉紧, 安静时自然放松, 不易滑脱, 约束效果稳定可靠。

参考文献

[1]崔焱.护理学基础[M].北京:人民卫生出版社, 2001:141.

腕部结构 篇3

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2001年1月~2012年1月本院治疗的腕部正中神经损伤的患者46例, 其中男32例, 女14例, 年龄17~66岁, 平均年龄 (34±3.4) 岁。所有患者中右侧损伤24例, 左侧损伤22例;其中致伤原因有:刀砍伤20例, 玻璃割伤11例, 电锯伤9例, 车祸损伤4例, 机器绞伤2例, 均为开放性损伤, 其中腕部神经全部断裂30例, 部分断裂16例。术前检查发现, 有40例患者3指半感觉丧失, 感觉减退6例, 屈指功能限制或丧失43例。

1.2 手术方法

所有患者均在显微镜下修复, 对患者的创口进行止血清创处理, 清创后根据具体情况适当扩大伤口有利于显微镜修复过程。在显微镜下先寻找到神经断端, 并根据情况适当游离神经并进行神经修复。然后使用10-0无损伤线等距离对创口进行缝合。修复完毕后, 采用石膏固定3~4周, 同时给予神经类药物治疗, 并配合锻炼康复神经, 给予神经肌电刺激配合治疗。

2 结果

所有46例患者中, 在24个月内复查, 根据中华医学会外科学会神经功能的评定标准, 有36例患者的感觉功能恢复正常。所有患者的恢复情况达到优秀15例, 良好17例, 差14例, 优良率为69.6%。

3 讨论

腕部结构 篇4

1、高校网球教学和训练中造成手部和腕部运动损伤的原因

网球运动手部和腕部受伤的常见部位有很多种, 包括尺侧腕骨痛、三角形纤维软骨损伤、三角骨月骨韧带撕裂、钩骨的钩骨折等, 笔者通过查看一些网球运动损伤数据发现, 造成网球教学与训练出现运动损伤的原因有很多, 训前准备工作不足, 技术要领掌握不够, 造成身体局部超负荷运动, 训练场地或网球训练器材不标准等等, 这些都极容易造成在网球教学与训练过程中出现运动损伤。对造成损伤的因素分析总结得出下面几点原因:

(1) 网球训练者受身体和心理影响。网球运动是一项运动强度大, 节奏性强的隔网对抗性竞技项目, 在网球运动中训练者奔跑, 移动和骤停强度大, 对训练者身体素质有一定的要求, 如果网球训练者身体素质较差, 不善奔跑, 肌肉力量不够, 脚部或腕部韧带柔韧性差, 身体运动不协调便很容易产生运动损伤。此外, 网球训练者心理素质对运动损伤产生重要影响。在心理状态不佳, 注意力不集中时, 训练者反应力会大幅下降, 增加造成运动损伤的几率。

(2) 长期错误动作所致。手部和腕部的受伤可能是长期错误的发力导致损伤, 网球运动在发力顺序的要求很严格, 不规范的发力对击球的质量和人体的伤害都是很大的。有些学生在伤病的初期不在意, 引不起重视, 导致伤病错过了最好的治疗时期, 对动作要求不科学, 不严格都是导致手腕和手部受伤的原因。

(3) 身体局部超负荷运转。大学生网球训练者对网球运动技术要领掌握不足, 在训练过程中时常会出现一些对身体压力大的违规动作, 容易造成身体损伤。同时, 在训练环节中不注意整体训练动作的平衡性和协调性, 过度训练某一个动作, 造成身体局部超负荷运转, 出现运动疲劳, 导致运动损伤的出现。

2、预防和减少大学网球教学和训练中手部和腕部损伤的具体措施

(1) 掌握正确的网球技术要领, 使网球训练在规范的技术动作内进行。网球运动的效果对技术动作的要求较高, 正确、规范的技术动作不仅能有效提升网球训练水平, 还能有效预防因错误动作造成的运动损伤。因此, 在大学网球教学与训练中, 首先要使学生对网球运动项目性质有正确的认识, 网球教学中应该重视对技术动作的讲解, 使学生学好、用好正确的技术规范, 在正确的技术规范下循序渐进地开展网球训练活动。针对一些较为复杂的动作要领, 要把技术进行分解, 使学生更好地掌握技术动作, 提升网球运动水平, 有效防止运动损伤的出现。

(2) 做好网球训练前的准备工作。训前准备工作使网球动作联系的重要环节, 它能够放松身体肌肉, 激发身体潜能, 使训练者在激烈的网球运动进行前使身体以更好的状态提前适应网球运动节奏。因此, 大学网球教学与训练应针对网球运动的特点做好训前准备工作, 减少和预防因准备工作不足, 身体不适应造成的运动损伤。

(3) 根据网球训练的特点, 合理安排训练的项目和强度。网球训练技术动作较多, 强度较大, 如果在训练中过度地训练某一个动作, 通常会使身体局部负担过重, 造成运动损伤。例如在击球动作上过度进行训练, 会造成肘部肌肉损伤, 过度训练快速移动、起跳, 会使腿部肌肉出现损伤。因此, 在大学网球教学与训练中, 要减少网球运动损伤就必须科学、合理的安排网球训练, 使训练项目和强度适应身体机能, 防止因过度训练出现运动损伤。

(4) 努力提升网球参训者身心素质。网球训练是一项竞技性强, 运动强度高的体育项目, 自身拥有良好的身体素质和心理素质使提升网球训练水平, 预防运动损伤的重要因素。因此, 在大学网球日常教学与训练中, 要努力提升学生的身体素质和心理素质, 使学生以强健的体魄, 过硬的心理素质进行网球训练, 减少运动性损伤, 提升大学网球教学与训练成效。

摘要：网球运动是一项体能消耗大, 对抗性强的竞技体育项目, 对练习者的力量、速度、耐力、敏捷性等具有较高要求, 因此, 在网球训练中, 练习者不可避免地会受到运动损伤的困扰。本文中, 笔者主要围绕在大学网球教学与训练中手部和腕部损伤展开论述, 分析造成身体损伤的原因, 并提出一系列旨在避免运动损伤, 提升网球教学与训练水平的方法和措施。

关键词：网球,训练,运动损伤,对策

参考文献

[1]陈伟.体育专业学生运动损伤的调查研究[J].体育世界学术.2010, (07) .

腕部结构 篇5

1 临床资料

1.1 一般资料

本组23 例, 男18 例, 女5 例;年龄14～58 岁, 平均31 岁。左侧9 例, 右侧13 例, 双侧1 例。行走跌伤13 例, 煤矿井下伤7 例, 高处坠落伤3 例。其中, 桡骨远端骨折15 例16侧, 桡骨远端骨骺滑脱3 例, 月骨掌侧脱位3 例, 月骨周围腕骨背侧脱位1 例, 月骨三角骨周围腕骨脱位1 例, 均为闭合损伤。受伤至确诊时间2 h～25 d, 其中2 例月骨掌侧脱位并发腕管综合征在外院误诊为软组织损伤, 分别在伤后22 d和25 d来院后确诊。

1.2 临床表现

本组23 例中, 5 例伤后即刻经手法复位过度掌屈尺偏位夹板或石膏固定;3 h内18 例出现正中神经功能障碍, 表现为腕部肿胀疼痛, 手掌桡侧2/3及三个半指痛觉减退或痛觉过敏, 拇指对掌肌力减弱, 屈腕试验阳性, Tinel征阳性。

2 治疗方法

2.1 手法复位石膏固定

对伤后即刻出现正中神经功能障碍5 例中的3 例患者, 急诊手法复位, 腕中立位前臂U形石膏夹板固定。对已经手法复位过度掌屈尺偏位夹板或石膏固定后正中神经功能障碍的18 例患者立即松解原固定夹板或石膏, 改腕中立位前臂U形石膏夹板固定。所有患者同时静脉滴注20%甘露醇250 mL, 1次/8 h, 连续3 d。

2.2 腕管切开减压正中神经松解

对3 例过度掌屈尺偏位固定改中立位石膏固定48 h后正中神经功能无恢复迹象者, 和伤后即刻出现正中神经功能障碍并分别延误22 d和25 d来院的2 例月骨掌侧脱位采用手术治疗。臂丛麻醉, 腕掌侧S形切口, 切断腕横韧带后见腕管内容物迅即膨出, 前臂掌侧筋膜室远端及腕管内软组织肿胀, 有凝血块或松脆的瘢痕组织, 正中神经外观连续完整, 有不同程度的淤血肿胀, 对2 例正中神经淤血肿胀严重者行神经外膜松解。将脱位的月骨复位后修复关节囊及韧带, 清除凝血块或瘢痕组织, 彻底止血, 冲洗切口后缝合皮肤。2 例骨折改行外固定器固定, 余3 例骨折或脱位采用腕中立位前臂U形石膏固定。

3 结 果

本组23 例中21 例获得5个月～2年随访。非手术治疗的16 例, 正中神经功能完全恢复, 时间1 h～35 d。手术治疗5 例中, 4 例正中神经功能完全恢复, 时间2～6个月, 1 例患手麻木疼痛消失, 但大鱼际肌萎缩2年仍未见恢复。7 例有小于6 mm的桡骨短缩, 5 例腕屈伸范围较健侧平均减少25°, 但无明显功能障碍。本组无骨不连、月骨坏死及Sudeck骨萎缩发生。

4 讨 论

4.1 损伤机制

腕管是腕骨沟和腕横韧带组成的骨纤维管, 腕管内有排列紧密的9条屈肌腱和1条正中神经通过, 任何增加腕管内压的因素, 都可以导致正中神经受压而产生腕管综合征。腕部骨折脱位是引起腕管综合征的原因之一, 1854年Paget最早报道的1 例腕管综合征就是由Colles骨折引起的。尽管部分严重移位的腕部骨折脱位骨块突入腕管迅速增加腕管容积后会即刻出现正中神经功能障碍, 但大部分腕部骨折脱位并发的正中神经功能障碍是在手法复位后采用不恰当的过度掌屈尺偏位夹板或石膏固定后发生的[1,2,3]。

腕管在腕中立位时容积最大, 压力最小, 随着腕屈伸度的增加, 压力也相应增加。有实验证实, 腕管压力在腕中立位时小于15 mm Hg, 掌屈20°为27 mm Hg, 掌屈40°为47 mm Hg, 背伸20°为35 mm Hg[4,5]。当外源性神经压力达到30 mm Hg时, 神经外膜静脉血流缓慢, 60～80 mm Hg时神经内血流完全停止。可见腕部骨折脱位造成的腕管骨性占位、出血和水肿, 不恰当的过度掌屈尺偏位夹板或石膏固定是并发腕管综合征的根本原因。

4.2 诊治中的几个问题

4.2.1 延误诊断和治疗可导致正中神经永久性损害

临床误诊病例主要有两种情况。a) 将月骨掌侧脱位误诊为软组织损伤。张建军等[6]报道12 例月骨掌侧脱位中并发腕管综合征5 例, 初诊漏诊5 例, 最长1 例为45 d。本组2 例月骨掌侧脱位并发腕管综合征患者伤后早期虽在外院拍片, 但仍被漏诊。只要认真查体, 仔细阅片并熟知X线片的几个特点, 就可大大减少误诊的发生。b) 忽略腕部骨折脱位手法复位外固定后的复诊。李丹等[7]报道桡骨远端骨折并发腕管综合征35 例, 骨折经初次处理后并发腕管综合征而再次就诊的时间3 d～11个月, 最长1 例竟达21个月。本组桡骨远端骨折或骨骺滑脱18 例手法复位外固定出现正中神经功能障碍后均在48 h内得到诊治。恰当的固定位置, 详尽的医嘱包括门诊病历记录, 常规的给患者发放外固定后注意事项卡片, 尤其几句严格而恳切的嘱咐是减少延误诊治、避免医疗纠纷的基本措施。

4.2.2 伤后即刻出现和复位外固定后逐渐出现的正中神经功能障碍在处理上有无异同

腕部骨折脱位也可导致正中神经挫裂或断裂, 伤后即刻出现正中神经功能障碍, 这种正中神经的原发伤必须和在腕管内的急性受压相鉴别[8]。前者应积极手术治疗, 后者首选非手术治疗。本组23 例中伤后即刻出现正中神经功能障碍者5 例, 3 例急诊采用手法复位石膏固定后正中神经功能完全恢复, 2 例手术者术中正中神经外观连续完整, 未见明显挫裂伤。我们认为对开放损伤、严重骨折脱位外固定不能维持位置者以及X线片示腕管处存在锐利骨片嵌插者需急诊手术, 对其他腕部骨折脱位后即刻出现的正中神经功能障碍应首选手法复位石膏固定。

4.2.3 对Colles骨折后外固定的位置究竟采用掌屈尺偏位、背伸位还是中立位至今仍存在争议

文献报道的Colles骨折并发腕管综合征几乎都发生在传统的过度掌屈尺偏位固定后, 单从这一严重并发症看, 掌屈尺偏位固定就应受到质疑。不少学者采用背伸位固定取得了良好的治疗效果, 但目前是掌屈尺偏位固定在临床仍然广泛采用。故对这一上肢最常见骨折的恰当外固定位置应进行骨科循证医学研究, 开展随机对照、双盲、大样本和多中心试验, 形成可供系统评价的证据, 然后把最佳研究证据与医师的临床经验结合起来, 做出治疗决策[9]。

4.2.4 手术注意事项

a) 月骨掌侧脱位应采用掌侧切口, 在腕管切开减压的同时完成月骨的复位固定。对桡骨远端骨折尽量选用外固定器固定而少用钢板固定, 避免加重腕管占位。b) 熟悉局解, 仔细操作, 避免损伤正中神经的掌皮支和返支。c) 腕横韧带应彻底切断, 必要时作部分切除。d) 对延误处理的正中神经受压应视具体情况加做神经的内外松解。

参考文献

[1]侯新安, 梁兆荣, 赵张群, 等.多发性周围神经卡压征[J].中国矫形外科杂志, 1997, 4 (5) :385-386.

[2]刘存根, 彭再如, 宋雨, 等.Colles骨折不同外固定方法疗效分析[J].中国骨伤, 2008, 21 (6) :425-426.

[3]裴崇墨, 郭宏华, 张玉盘.桡骨远端骨折合并急性腕管综合征5例报告[J].实用骨科杂志, 2002, 8 (6) :472-473.

[4]Gelbeman RH.Carpal tunnel pressures and wrist po-sition in patients with Colles fracture[J].J Trauma, 1984, 24 (8) :747.

[5]Zongming Li, Kainan An.腕管的生物力学及与腕管综合征的相关性 (下) [J].中华骨科杂志, 2008, 28 (5) :438-440.

[6]张建军, 黄小颂.月骨脱位12例诊治体会[J].中医正骨, 2000, 12 (8) :47.

[7]李丹, 卡索, 刘成, 等.桡骨远端骨折并发腕管综合征35例临床分析[J].骨与关节损伤杂志, 2004, 19 (7) :478.

[8]宋知非, 李承球, 孙贤敏, 等.腕管综合征28例报告[J].中华手外科杂志, 1995, 11 (1) :48.

腕部结构 篇6

1 磁共振的优势

目前磁共振广泛用于全身关节疾病的诊断。以前由于磁共振在显示细小解剖结构的空间分辨率和信噪比低, 手腕部小关节磁共振成像 (magnetic resonance imaging, MRI) 远远落后于大关节的磁共振成像[2]。随着磁共振四肢线圈技术的进步, 腕部解剖结构的空间分辨率和信噪比明显提高, 可显示肌肉、韧带、腱鞘和骨骼的关系[3]。MR不仅能清晰地显示关节正常结构, 而且能显示小关节病变的基本病理变化[4], 是其他影像学方法所不能及的。

平片可显示骨侵蚀、关节间隙变窄, 关节畸形和软组织肿胀等, 其中骨侵蚀是类风湿关节炎最判断病情进展及预后的重要征象。但是, 平片并不能发现早期病变。Backhaus等的研究指出, 平片发现发现骨侵蚀的敏感性明显低于MR[5]。此外, 平片无法显示手腕部早期病变, 如滑膜炎、腱鞘炎等。

CT可提供多平面断层影像, 良好地显示骨质的解剖和关节间隙的改变, 在骨关节病变诊断中具有一定价值。但有研究提出CT在探查微小骨侵蚀灶不及MR[6]。近年来, 图像后处理技术的发展使CT在手腕部病变的诊断价值成为研究的新趋向。Joshua等使用增强CT数字化骨减影技术对4例RA病人的研究认为该技术可代替MR用于RA的诊断[7]。但CT无法显示骨髓水肿, 目前关于类似的研究并不多, 相关技术亦没有广泛应用于临床, CT用于诊断手腕部病变尚未成熟, 仍需进一步研究。

近年来, 超声也成为诊断关节病变重要的方法。过去普遍认为超声仅在显示软组织病变具有优势, 但随着近年来技术的发展, 小体积、高频探头的出现, 提高了超声在小关节病变的显示能力[8]。由骨头所产生的声影常使第3、4、5掌指关节桡侧关节面以及掌骨显示不清。显示小关节病变的对操作者来说难度很高。这些成为超声不能广泛用于小关节病变诊断的主要原因。

MR可显示X线无法显示的滑膜增生、血管翳, 并且在评估骨质侵蚀优于X线平片;可观察超声无法显示的骨髓水肿及骨质破坏情况;CT在小关节病变的诊断显示了一定的潜力, 但MR的敏感性明显优于CT。超声与操作者的技术水平有直接关系, 而且干扰的声影较多, 目前小体积、高频探头难以普及, 使其目前在小关节病变的诊断的价值显得非常有限。此外, 磁共振可提供手腕部肌肉、骨质及韧带发育异常的影像依据[9,10,11], 在病变的鉴别诊断中起着重要的作用。总之, 磁共振是目前小关节病变最佳的影像学检查方法[4]。

2 手腕部小关节病变基本病理改变

2.1 骨关节炎

手腕部OA主要包括创伤性关节炎和退行性骨关节病, 常继发于外伤和代谢性骨关节疾病, 其特征性的改变是关节软骨的进行性缺失。关节软骨破坏后, 临近骨质发生炎性改变, 久而久之, 刺激新生骨形成, 局部形成骨刺。

手部OA的发病率较高, 而腕部OA则非常罕见[12]。女性比男性多见, 常见于绝经后的女性。弗雷明汉的一份研究指出: 70岁以上的老年女性的OA发病率为26%, 而男性仅为12%[13]。有文献提到子宫切除的女性骨关节炎的发病率明显下降[14]。故笔者认为, 骨关节炎可能与激素水平有关。

手部OA常发生在远端指间关节, 较少发生在近端指间关节, 骨质破坏常发生于副韧带起始点周围[12]。病变在形态上与RA、PsA相似。MR示骨皮质缺损区常伴中央部骨质破坏, 边缘极锐利, 目前尚无证据表明骨质破坏和滑膜炎的关系[15]。目前也没有文献提示OA的骨髓水肿与关节破坏之间是否存在联系。腕部OA不具有影像学特征性表现, 但明确病变范围具有重要意义。MR在手部OA的早期发现中起着重要作用。

2.2 类风湿性关节炎

RA是手腕部最常见的炎性关节病。RA是一种病因不明的自身免疫性疾病, 常表现为进展性、关节结构破坏性炎症, 病变晚期可造成关节畸形, 严重影响生活质量。RA主要病理学改变见于关节滑膜, 早期滑膜充血, 渗出液增多;滑膜逐渐增厚, 形成血管翳;血管翳多起于关节周边部, 并逐渐延伸至整个关节面, 由关节边缘部无软骨覆盖区开始逐渐破坏关节软骨及软骨下骨, 关节间隙逐渐消失, 形成纤维性强直, 最终可能形成骨性强直[16]。MR可观察到其他影像学方法所不能显示的早期RA的改变。有文献指出, RA在发病的两年内开始出现骨侵蚀[17]。所以, 早期诊断对于患者预后具有重要意义;换言之MR在RA的诊断中起着非常重要的作用。

类风湿关节炎的MR征象主要表现关节积液、滑膜增厚, 骨髓水肿, 骨侵蚀, 增强扫描可更好地显示滑膜增厚, 并可观察血管翳。

早期RA主要表现为滑膜的改变, 目前已有足够的证据表明骨破坏较少发生于无滑膜炎的患者[18]。丹麦学着Savnik等对不同关节症状的84例患者行MR检查, 结果发现一年前有骨髓水肿和滑膜增厚的RA患者, 于一年后都发生了骨质破坏, 并且先前有骨髓水肿的患者几乎没有恢复的, 说明骨髓水肿和滑膜增生预言骨质破坏[19]。所以, 骨髓水肿的显示对于临床判断病情进展具有重要意义, 只有MR可显示骨髓水肿这一重要征象, 故MR对于RA的诊断显得极为重要。

MR可极好的显示骨侵蚀。McQueen的研究得出, MR发现45%早期RA患者出现骨侵蚀, 而平片显示85%的早期RA患者为正常[20]。PETERS等对30例RA患者的掌指关节同时进行了MR、关节镜和X线检查, 关节镜可以直接看到关节的病理改变, 而MR在评价关节破坏的能力可与关节镜媲美[21]。

综上所述, 磁共振可显示各期RA的改变, 其诊断价值超越X线、 CT和超声。磁共振是目前RA的诊断和全面评估病情最佳的影像学检查方法。

2.3 牛皮藓性关节炎

PsA目前归为血清阴性关节炎的一种。该病好发于35～45岁, 男性发病是女性的2～3倍, 患者都患有牛皮藓且反复发作。牛皮藓患者伴有关节病变者占10～30%。牛皮藓性关节炎主要分5型:对称型、不对称型、残毁性关节炎、脊柱炎、远端指间关节炎型。其中远端指间关节炎型占5%, 远端指间关节为其好发部位, 也可累及到腕关节。

X线平片常用于PsA的诊断, 但是在早期诊断中, X线落后于磁共振[22,23]。PsA的MR表现包括:骨破坏;骨髓水肿;滑膜炎;腱鞘炎;腕管和软组织受累。手腕部PsA影像学表现可以分为两种[24,25]: (1) 主要表现为关节外改变, 逐渐导致远端指间关节改变; (2) 主要表现为滑膜病变, 病变的分布和类风湿性关节炎非常类似。有研究指出:腕部PsA的骨髓水肿、骨破坏和软组织受累比手部严重[26]。软组织炎性改变和邻近滑膜结构受累常不对称分布。PsA常伴有腕管综合症, 目前尚无关于MR关于PsA腕管综合症的研究。

2.4 痛风性关节炎

痛风是尿酸代谢障碍性疾病, 以血液和体液中尿酸增高及尿酸盐沉积于各种间叶组织内引起炎性反应为特征。当关节及其周围软组织受累时, 则可引起痛风性关节炎。本病患者95%为男性, 有家族遗传倾向。病理改变表现为受累关节的关节面, 关节周围和皮下组织出现尿酸盐沉积。早期沉积在关节软骨表面和滑膜。滑膜受到刺激引起关节面周围滑膜增生和肉芽组织形成。骨性关节面受到侵蚀, 形成囊肿。尿酸盐结晶引起血管翳形成, 并侵蚀软骨。严重者血管翳代替软骨, 造成关节强直。晚期在关节边缘形成痛风石, 可侵蚀骨。

手腕部痛风性关节炎较罕见, 除具有一般痛风症状外, 还包括手腕部特有的结构功能障碍。如腕骨可因骨质受侵蚀导致腕关节活动度减小, 影响腕管屈肌腱鞘, 导致血管、神经受压出现腕管综合征; 病情进展可发生腕骨坏死、 腕骨间韧带断裂导致腕关节不稳定和关节僵硬等。典型的晚期手腕部痛风性关节炎易为X线所显示。痛风性关节炎的MR表现非常典型:痛风结节在T1WI、T2WI的信号与肌肉相似;增强扫描炎性痛风结节明显强化。MR不能显示微小的尿酸盐沉积, 但是可以显示由痛风石引起的滑膜炎和血管翳形成。MR增强扫描对于早期痛风性关节炎的诊断明显优于X线, 可发现骨内痛风石, 显示受累的韧带和腱鞘。对于四肢关节, 轴位MR的作用非常突出[27]。但在不典型无痛风结节形成的患者, 仅凭MR征象确诊存在困难, 需结合临床症状、尿酸的改变以明确诊断。

3 鉴别诊断

3.1 OA与炎性关节病

OA是关节软骨破坏或变性产生的关节病变 , 常伴有继发性滑膜炎。OA早期主要是关节软骨的破坏, 滑膜增生及骨髓水肿为继发改变;换言之, MR仅表现为滑膜增生、关节积液, 而无关节软骨改变, 则多考虑为早期炎性关节病。RA主要病理学改变主要见于关节滑膜, 滑膜逐渐增厚, 形成血管翳, 血管翳由关节边缘部无软骨覆盖区开始逐渐破坏关节软骨及软骨下骨[16], 早期RA并无关节软骨的改变。同样, 典型的PsA表现为关节囊外明显强化, 指甲受累和广泛的骨髓水肿, 而无骨皮质破坏[28]。此外, OA骨皮质缺损区常伴中央部骨质破坏, 边缘极锐利[15], 这也是与其他病变不同的征象之一。对于晚期病变, OA和炎性关节病都表现为广泛的骨质破坏、滑膜增生、关节间隙变窄等, 需结合临床症状及实验室结果, 一般可以做出鉴别诊断。

3.2 类风湿性关节炎和牛皮藓性关节炎的鉴别

PsA与RA有许多类似之处, 以前认为它是RA的一种, 现在普遍认为PsA是一种独特的关节炎, 目前归为血清阴性关节炎的一种。PsA患者都有牛皮藓发作, 类风湿因子阴性;而RA类风湿因子常为阳性。除此之外, 手腕部PsA一般男性多见, 常伴有指甲的营养不良, 单侧发病多见;而RA女性高发, 常双侧对称性发病。RA和PsA突出的特征是滑膜炎。手腕部PsA和RA的主要鉴别要点在于:PsA常发生在远端指间关节, 不累及关节囊[12]。而大部分RA患者较常累及手部的近端指间关节, 常局限于关节囊。然而, 也有文章提到RA亦可累及关节囊外[29]。Marzo-Ortega等人的研究得出传统的MR在手部RA和PsA的鉴别诊断中价值非常有限[30]。目前来说, 对于极早期不典型RA与PsA的鉴别诊断尚存在一定困难, 需结合临床症状、实验室指标来进行。可能随着高场强MR的出现, MR在两者的鉴别诊断中将其中更为重要的作用。

3.3 类风湿关节炎与痛风性关节炎的鉴别

RA多呈对称性发作, 晨僵明显, 无明显疼痛间歇期, 类风湿因子多呈阳性, 尿酸不高。而痛风性关节炎反复发作, 有明显的疼痛间歇期, 类风湿因子多呈阴性, 血尿酸升高, 关节液可有尿酸盐结晶发现。RA表现为关节间隙变窄甚至关节面融合。而痛风患者表现为骨皮质下囊肿样缺损性改变, 如果可观察到痛风结节可确诊。痛风性关节炎的MR表现非常典型:痛风结节在T1WI、T2WI的信号与肌肉相似;增强扫描炎性痛风结节明显强化。痛风石在MR上表现为因含钙量不同而信号有所不同。MR示一低或等信号肿块, 临近周围骨质破坏, 应考虑痛风性关节炎[31]。

RA现为多发性、对称性的小关节疼痛及梭型肿胀, 这些关节包括双侧近端指间关节、掌指关节、腕关节、肘关节、膝关节、踝关节和跖趾关节。而痛风性关节炎具有单侧和不对称性的特点;痛风性关节炎常累及远端指间关节[32]。鉴于以上几点, 基本可以鉴别诊断。