MRI对膝关节软骨损伤的诊断

MRI对膝关节软骨损伤的诊断

一、介绍

关节软骨属于透明软骨，表面光滑，呈淡蓝色，有光泽，厚度约1-5mm。关节镜检查只能看到形态，MRI是目前唯一日常性成像方式，已经发展成检查关节软骨主要的主要技术。

二、关节软骨的组织结构

关节软骨属于透明软骨，关节软骨根

据细胞胶原介质分四层结构

第一层是浅表层，也称为切线层。胶原

纤维排列方向与关节面相互平行；

第二层是附着层；胶原纤维成斜线排

列；

第三层是辐射层；胶原纤维排列方向与

关节面相互垂直；

第四层是钙化层；与骨性关节面紧密结

合在一起。在辐射层和钙化层之间有一条

线，称之为潮线，是关节软骨成熟的标志。

三、MRI对关节软骨的成像技术

MRI对关节软骨的成像技术分为形态学成像技术和分子影像学成像技术。分子影像学成像技术涉及关节软骨的组织成分。分为软骨细胞、细胞外基质（包括电解液、5%蛋白多糖、20%胶原纤维等）。分子影像学从分子角度检测钠离子浓度变化、蛋白多糖变化以及蛋白多糖中糖原多糖变化情况，然后通过分子结构的改变来重建图像。

从组织学上说，软骨损伤的因素包括外伤、配电以及其他非理化性因素等。软骨的损伤包括浅层、附着层、辐射层甚至钙化层的损伤。关节软骨无神经血管乃至淋巴，因此关节软骨受到创伤很难愈合。软骨损伤不是单一的疾病，还涉及邻近组织一些静态的改变，如韧带的损伤、组织下变化以及骨性关节炎的变化等。最终导致患者的功能障碍。

核磁有很强的空间和密度分辨率，能够早期探测出软骨的变化，进而做出适当的处理。因此核磁在软骨的探测方面，具有独到的优势。

（一）形态学成像技术

形态学成像技术，也是临床上常用的检测技术，可以清楚的显示关节软骨形态、大小以及厚度。能够提供准确的信息，对关节软骨的分度如局限性缺损、全层的缺损以及关节软骨修复术当中也起着很重要的作用。

关节软骨从形态学上分类：

0级：正常关节软骨。如右图A

1级：形态正常，信号略有增高。如右图B

2级：关节软骨表层缺损，但未及关节软骨

厚度的50%。如右图C

3级：关节软骨表层缺损，超过关节软骨厚

度的50%但未达到100%。如右图D

4级：全层关节软骨的缺损。其中4级分为

累及关节软骨下骨质的缺损(如上图F)和未关节软骨下骨质(如上图E)两类

形态学成像技术临床上常用的有T1WI、T2WI以及T2WI-fs。如上图。它们显示骨性结构，关节软骨和关节腔积液方面都具有各自的优势。

T1WI显示解剖细节有图特的优势。T1WI下可以看见解剖结构序列、关节软骨以及软骨下的骨质、骨小梁以及骨髓分层的对比度都能很好地显示。因为关节积液在TI加权图像上显示低信号，关节软骨显示中等信号，低信号的关节积液和中等信号的关节软骨之间缺乏明显的对比，因此TI加权像对软骨表层浅层缺损的显示不敏感。但因为T1WI关节软骨和关节软骨下骨质对比明显，则T1WI显示关节软骨深层缺损比较敏感。

T2WI以及亚真像对关节积液和游离水的信号非常敏感，所以关节积液和游离水表现为高信号。只要关节软骨损伤有裂隙存在，关节液就会渗透到关节软骨当中，所以就在这两种序列当中显示出液体的高信号。临床上就可以通过这种高信号来判定软骨是否有损伤以及软骨下是否有水肿的表现。（如下图）

T2WI-fs在骨髓、关节软骨和关节腔

液体之间都有很好的对比。以下三图都

是显示脂肪的T2WI-fs序列，T2WI-fs

序列可以在不同成像参数上发生改变，

不同的T2WI-fs序列可以显示出不同的

特点。T2WI-fs序列可以分为三种。第一

种如左图A，箭头显示的金属物体伪影，

对骨质的细节有所掩盖以及对隧道当中

的小囊肿显示不太清楚。第二种如左图

C,将金属物体的伪影减少一些，就能够

显示小囊肿的准确位置。第三种如左图

B能准确的显示关节软骨的全层缺损。

T2WI-fs序列当中关节液和关节软骨之间的对比十分明显。矢状位T2WI-fs序列，可见软骨厚度均匀，异形轴自然。如下图normal A and B软骨本事信号未发生改变。下图focal cartilage flattening A and B显示软骨厚度变薄。

病例：60岁男性患者，诊断为骨性关节炎。在股骨髁部软骨所在部位，半月板后角的后上方，软骨正常的正常信号消失，MRI显示高信号的部分。通过关节镜检查也证实是关节软骨全层的缺损。如下图：

临床上，常常采用T1WI、T2WI以及T2WI-fsT1三种图像的联合运用，来对软骨的

损伤做出诊断。

MRI三维成像技术，是目前公认的关节软骨成像最标准的序列。可以清晰地看到关节软骨的三层结构，第一层为高信号。第二层为线状的低信号。第三层亦为高信号。

对关节软骨的损伤具有敏感性和特异性，是最佳的关节软骨损伤序列。MRI三维成像技术可以对软骨内部分损伤、全层损伤包括软骨下骨髓水肿都可以清晰的显示，所以其可以与关节镜检查相颦美的成像技术。

MRI三维成像技术除了层化，还可以通过层化增强的方式进行诊断。病例分析：患者34岁男性，可以看到股骨髁的三层结构，软骨下有轻微的骨髓水肿，软骨本身未见异常，进行层化增强后，邻近骨髓水肿部位可以看见线状的高信号，就可以诊断为软骨软化（如下图示）；54岁女性病人，在平扫的情况下髌骨可见线性的低信号，但软骨本事显示为高信号，只是软骨下骨质发生部分改变，但髌骨本身未见异常，进行层化增强后，软骨高信号得以增强，软骨附近的信号也有所提高，就可以诊断为软骨的损伤（如下图示）；患者为67岁女性病人，平扫情况下髌骨本事的信号是正常的，软骨信号及形态也未发生任何异常，进行层化增强后，可见髌骨有些线状的高信号，邻近的软骨信号得意增强，可以诊断为典型的软骨损伤（如下图示）。

T2WI-fs序列在冠状位上，因为液体和关节软骨，骨质有良好的对比度，所以骨髓轻度的水肿及胫骨平台的水肿都显示非常清晰。病例：患者为41岁女性的骨性关节炎的病人，关节软骨厚度平台都基本正常。患者为44岁女性术后病人，软骨表面显示不清晰，浅层结构比较模糊，通过T2WI-fs序列显示后可以看见关节软骨浅层结构显示十分清晰，术后的改变十分明显。如下图所示：

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