关节软骨病变MR成像序列

1、3  关节软骨病变MR成像序列    3.1  自旋回波序列（SE）  自旋回波序列的SE T1WI、附加或未附加脂肪抑制的快速自旋回波T2WI和质子密度加权成像（FSE PD）序列作为常规序列。尽量选用抑脂的T2WI和PDWI自旋回波序列作为常规诊断软骨缺损最好序列。    3.2  抑脂三维梯度回波序列（FS 3D FSPGR）  抑脂三维梯度回波序列是公认的显示关节软骨最佳序列，其检查软骨缺损敏感度为86%，特异度为97%，63%的病灶与关节镜分级一致。通过三维重建，多角度显示关

2、节软骨病损的大小、位置和范围。    3.3  反转回波序列  研究表明IR700序列在关节软骨缺损测量方面最精确。    3.4  磁化传递对比（MTC）、平面回波（EPI）、扩散加权成像（DWI）  这些可以从不同侧面显示关节软骨和其他关节结构。其中MTC对关节软骨缺损显示准确，3D EPI在保证图像质量基础上大大缩短了扫描时间，对一些急性创伤或不能长时间保持体位患者尤为重要。DWI技术可以区别退变、创伤和急性炎症，重要的是能发现常规MR软骨信号尚未改变的更早期软骨病变。软骨的磁共振定量定性

3、研究一. 磁共振技术的优势MµXïVyÕ·Ùwww.china-qîZ˨Xs¹对骨性关节炎的发病机理和演化的研究，磁共振技术可起重要作用。这是因为其它技术如常规X线检查、CT有较大的限制，无法直接观察关节软骨情况，对关节软骨的退化和变薄诊断价值有限，其诊断的关节炎，一般都处于病变的晚期，大多已出现了关节的功能障碍。关节腔镜也有其局限性，其对早期关节炎的发现不如磁共振成像，也不能发现软骨下的骨质的侵蚀程度及附近骨水肿，并且关节腔镜有其盲区，对股骨后部软骨观察欠佳，且不能直接定量软骨体积。而磁共振技术能保持

4、软骨信号允许分割，可准确地、重复地测量软骨体积；能相对地使软骨低信号，液体高信号，从而更容易地鉴别软骨表面缺损。因此关节软骨的定量磁共振图像可提供骨性关节炎所处疾病状态及进展情况的指标。从而在评估疾病调节药物的治疗反应中也显示了很大的前景。MµXïVyÕ·Ùwww.china-qîZ˨Xs¹二.磁共振定量定性测量技术MµXïVyÕ·Ùwww.china-qîZ˨Xs¹磁共振序列，设备和技术MµX

5、9;VyÕ·Ùwww.china-qîZ˨Xs¹可以很好显示软骨的新的磁共振脉冲序列主要是一些三维梯度回波序列，主要包括FLASH :横向残余磁化矢量破坏序列 ; FISP：横向磁化矢量重聚相位序列；PSIF：FISP的逆序；最新研究采用的一些序列有Fluctuating equilibrium：波动平衡序列； DESS： Double Echo Steady State 稳态双回波； MEDIC ：Multi Echo Data Imagine Combination 多回波数据联合成像等.  目的 探讨膝关节

6、软骨损伤的低场MRI表现并讨论其损伤机制及成像方法。方法 搜集25例膝部疼痛患者的MRI资料，7例无明显外伤史，18例有外伤史；分别采用自旋回波（SES）、快速自旋回波（FSE）、梯度回波（GRE）和反转恢复（IR）序列成像，矢状位及冠状位为常规扫描观察断面，横断位作为补充。结果 25例患者31处软骨出现形态或内部结构信号异常，包括软骨形态正常，信号异常；软骨表面锯齿状凹陷、波浪状缺损；重度压缩变扁、断裂、向骨质内塌陷，部分消失。信号异常在SES序列T1WI表现为等信号或不规则低信号，T2WI、IRL序列表现为高信号，GRE序列略呈高信号。结论 膝关节软骨损伤MRI根据损伤程度分为4期，期表现

7、为软骨表面形态正常但信号有异常；期表现为软骨表层变薄，T1WI上关节软骨凹凸不平，呈锯齿状、波浪状缺损，局部表现为虫蚀样弥漫的小囊状低信号；期表现为关节软骨明显压缩变薄，断裂，内见局灶性斑片状信号减低区，但未累及软骨下骨组织；期表现为软骨全层剥脱消失，软骨下骨质暴露，骨髓内呈条片状低信号硬化灶，关节腔内可见大小不等的游离软骨碎片。MRI是软骨损伤最佳的无创检查方法。 【关键词】  膝关节 软骨 损伤 低场 磁共振成像   关节软骨是一种特殊形式的结缔组织，是覆盖在关节骨表面的薄层透明软骨，关节软骨不仅能在人体运动时承受相当于百十倍以上的人体重力，吸收机械性的冲击和

8、震荡，让负荷传递给其下方的骨组织，而且在两个非平行的关节面之间有非常低的摩擦力。但关节软骨由外伤、骨关节炎或其他炎性病变引起病损或破坏时，普通X线平片、CT对明显的骨质骨折情况可显示，可对软骨的显示却较难。现就我院25例关节软骨损伤的较典型的低场MRI表现进行回顾性的比较分析。    1  资料与方法    1.1  一般资料  搜集25例主诉膝关节疼痛患者的MRI资料，男17例，女8例，年龄1777岁，平均38岁。有明确外伤史15例，包括车祸伤、跌伤、运动致伤；10例无明确外伤史，但均系体力劳动者，3例

9、病例X线平片见有骨折，22例病例X线平片均无异常改变。    1.2  方法  使用安科公司ASM-016P永磁型磁共振扫描仪，25例采用自旋回波SESS序列T1WI（TR 300 ms，TE16 ms），FSE序列T2WI（TR 3000 ms，TE 87 ms），GRL（TR 400 ms，TE 16 ms，FA 30），IRL（TR 1800 mm，TE 80 mm，TI 80），常规采用矢状位、冠状位及横断面扫描，层厚7 mm，矩阵256×256，采用头线圈扫膝关节。患者多取自然伸直位，将膝关节置于10°15

10、6;的外旋位，以膝关节股骨髁表面、胫骨髁表面软骨为观察对象。    2  结果    25例膝关节透明软骨中，16例右膝，9例左膝，均采用SES、FSE、GRE序列，酌情采用IR序列（疑有骨质骨折或骨髓水肿时），有31处透明软骨出现不同程度的信号和形态异常，8例出现在股骨髁表面软骨，11例出现在胫骨髁表面软骨，6例即出现在股骨髁表面软骨又出现在胫骨髁表面软骨；15处关节软骨表现为SES T1WI等信号，关节软骨表面光滑，形态未见异常，T2WI关节软骨呈局限性点片、条片状高信号，GRE呈高信号；10处关节软骨表现为凹凸不平、深

11、浅不一的不规则缺损；另6处表现为软骨全层断裂，部分软骨压缩，全层缺损、消失，同时伴有相应软骨下骨皮质及皮质下骨松质损伤，骨质断裂，骨髓水肿，呈条片状长T1、长T2信号灶，GRL序列呈条片状低信号；本组病例中均有邻近半月板损伤、撕裂，半月板形态及信号改变；本组病例中有2例可见到较明确的关节腔内游离软骨碎片。    3  讨论    MRI是直接无创性地显示关节软骨的方法，其他的影像学方法都有一定的辐射性，且只是间接地获得关节软骨影像，关节镜主要起治疗作用，其诊断的局限性在于只能显示关节软骨表面，不能显示软骨全层，视野局限；探头

12、有可能损伤软骨，因此MRI对软骨的成像有广泛的临床应用前景13。    3.1  关节软骨损伤的低场MRI序列选择  要获得膝关节、股骨髁及胫骨髁表面软骨的MRI影像，主要做矢状位、冠状位成像，横断面扫描作为补充。关节软骨的低场MRI序列目前普遍采用自旋回波（SES T1WI、T2WI）及梯度回波（GRE）两种序列，SES T1WI的优点是有良好的解剖结构显示能力，关节软骨与软骨下骨质有较好的天然信号对比，T2WI的优点是在某种程度上的关节造影效应，高信号的关节滑液可衬托出低至中等信号的关节软骨；IRL脂肪抑制多用于骨髓水肿，关节软骨在此序列中

13、显示欠佳，几乎无信号。低场MRI由于它的局限性，因此扫描序列相对贫乏。    3.2  膝关节软骨损伤的低场MRI表现  正常关节软骨厚约2 mm，小儿关节软骨厚约4 mm，关节软骨与纤维软骨信号相反，透明软骨在所有序列上均为中等信号强度，在组织学上关节软骨有四层成分：最表层是互相平行、横行致密排列的薄层胶原纤维，水基本上不能透过这一层；第二层是由竖状或混合排列的较厚的胶原纤维组成，可以抵抗关节表面的剪切力；较深的第三层是由大量的糖原蛋白和少许的水组成；最深的第四层为一钙化的软骨层。选用不同的扫描序列关节软骨的厚度不同，质子密度加权SE序列透明

14、软骨显示较厚，随TE的不断延长，透明软骨的厚度越来越薄，甚至表现为均匀一致的低信号；透明软骨在低场MRI中，在所有的序列T1WI上均无法显示不同层次的关节软骨，在SES序列T1WI、T2WI及GRE序列上可显示两层结构，即表层、中层及深层均为中等信号层，最深层为钙化的低信号层，目前没有哪一种序列能显示组织学上的全部四层结构。    骨关节炎时透明软骨损伤的MRI分期：期关节软骨一过性肿胀；a期关节软骨表面出现毛糙；b期软骨内出现低信号小囊状病灶；期关节软骨明显变薄，但未累及钙化层；期软骨全层消失，同时伴有软骨下骨的硬化。    图1&

15、#160; 期软骨损伤：男，50岁，左膝关节外伤1周，左股骨内外侧髁后缘软骨肿胀，T1WI序列呈等信号，IRL序列呈高信号  图2  期软骨损伤：男，77岁，无外伤史，左膝关节疼痛6个月。退行性骨关节病，软骨表面毛糙，凹凸不平，呈深浅不一的软骨缺损，呈锯齿状  图3  期软骨损伤：女，39岁，无外伤史，左膝关节疼痛3年。左膝关节类风湿关节炎，关节间隙明显变窄，关节软骨明显变薄，大部软骨全层消失，软骨下骨质呈片状长T1、稍短T2硬化灶    期软骨损伤：T1WI表现软骨表面光整，软骨局限性肿胀，T2WI表现为软骨内异常高信号，

16、为关节滑液渗入所致（图1）；GRE表现为高信号，本组25例中15例均为软骨1期损伤的表现，这可能是软骨对创伤的一种最早反应，即释放出不同的可溶解部分软骨胶原纤维的酶，这时的软骨MRI表现与关节软骨软化或退变很难鉴别，关节镜及其他影像学方法均无法显示此时软骨的改变。    a期软骨损伤：随着损伤的加重，关节软骨表层变薄，表面毛糙，T1WI上凹凸不平，关节软骨呈深浅不一的软骨缺损，表现为锯齿状凹陷、波浪状缺损（图2），关节软骨厚度变薄。b期T1WI上表现为虫蚀样弥漫的小囊状低信号。    期关节软骨损伤：关节软骨明显压缩变薄，断裂，内见局

17、灶性斑片状信号减低区，但未累及软骨下骨组织。    期关节软骨损伤：软骨全层剥脱消失，软骨下骨质暴露，软骨下骨髓内呈低信号的条状硬化影（图3），关节腔内见大小不等的游离软骨碎片。    车祸等外伤所致关节骨质骨折可引起软骨损伤，因软骨过度负重，在软骨和骨界面间产生较大的剪切力，使钙化层断裂或钙化层与软骨下骨分离4，5。本组15例外伤病例中，3例X线片显示有骨折，但软骨情况均很难显示。在MRI图像上，见局部的软骨变薄、缺如，在T1WI、T2WI或GRE序列上软骨层内有局限性的高信号灶。软骨骨折及骨软骨骨折，多见于青少年，也可引起骨软骨炎

18、，同时软骨下骨及骨髓内高信号水肿区及软骨下骨质内的骨折线显示均较清楚。    3.3  关节软骨的损伤机制  关节软骨是由4层不同成分构成的结构，骨关节炎时由于软骨表层受损，软骨各组成部分暴露，从而引起免疫反应，免疫反应进一步引起软骨损伤，使更多的软骨抗原暴露，从而更多地刺激免疫系统，使软骨的损伤更加严重。关节软骨在某种压力下可变形，但压力消除后可恢复原状，但关节软骨的抗负荷能力是有限的，因为关节软骨无血供。但关节软骨受到创伤、慢性磨损时，撞击力的方向可能是平行于关节表面，剪切或旋转外力也可引起软骨损伤，大的急性创伤除了引起软骨损伤外，还可进一步导致软骨下骨皮质、皮质下骨松质骨折。单纯的软骨损伤主要见于长期轻微撞击和磨损，膝关节十字韧带断裂及半月板的损伤亦常合并有关节软骨的损伤，所以临床上关节疼痛伴有半月板或十字韧带损伤的病例，应进一步调整MRI序列检查有无软骨损伤。    综上所述，关节软骨的MRI检查要选择特定的成像序列和参数才能获得最佳的影像，关节软骨损伤的早期表现为软骨内异常信号，进一步的损伤包括表面凹凸不平，不规则部分缺损或全层缺损伴软骨压缩变薄，MRI还可发现由于