【临床应用】肌骨关节系统磁共振成像临床应用及进展

【临床应用】肌骨关节系统磁共振成像临床应用及进展

来源：磁共振成像杂志

近年来，随着MRI技术的飞速发展及诊断水平的提高，肌骨关节系统MRI在成像技术、早期诊断、术后评价及微观结构定量测量方面均有较多进展。目前临床应用研究热点主要集中在软骨损伤定量诊断、超短回波时间成像技术显示短T2组织成分、超高场强技术对骨质微观结构的量化评估等。不同MRI技术的临床应用与进展将逐步提高骨关节系统影像诊断水平，为肌骨关节系统MRI研究开辟新的途径。

1 软骨MRI定量技术

关节软骨基质主要由水、Ⅱ型胶原蛋白和蛋白多糖(proteoglycans，PG)组成，早期损伤中软骨PG和胶原蛋白成分最先开始减少，然后导致软骨内自由水含量增加和基质退化。MRI不但可以显示软骨的形态还可进行量化分析，目前有以下几种MRI定量技术用于早期评估关节软骨的病理生理改变。

1.1 软骨延迟增强磁共振成像(delayed gadoliniumenhanced MRI of cartilage， dGEMRIC)

PG主要成分为氨基葡聚糖(glycosaminoglycans，GAG)，GAG 侧链带有大量负电荷，而静脉注射的钆剂DTPA2-为阴离子对比剂，两者相互排斥。软骨退变早期PG减少，钆剂进入异常软骨区的量增加，在该区域浓聚。因此，dGEMRIC主要是根据钆剂在正常软骨与异常软骨中不同分布进行成像，间接反映PG的含量。已有大量研究证实了延迟增强成像可以较准确评价关节软骨PG含量，对诊断软骨早期退变有

重要意义。研究显示，正常软骨T1值较高，损伤软骨T1值降低。但由于该成像技术需要静脉内注射对比剂，成像等待时间较长，因此，目前该技术在临床中的应用并不广泛[1]。

1.2 T2 mapping和T2* mapping成像

T2 mapping成像技术通过描述组织横向磁化衰减来反映组织的特异性，T2值变化主要与软骨中水分含量及胶原蛋白基质结构的改变有关。T2mapping作为一种无创性软骨定量检查技术，主要应用于膝关节等大的承重关节。研究结果显示退变软骨的T2值升高。由于T2值受到年龄、体质量指数(BMI)及运动量大小的影响，且部分胶原纤维排列方向与稳定磁化矢量夹角会产生魔角效应，所以，不推荐单独使用T2 mapping序列评估关节软骨损伤。目前学者研究认为常规MR 序列与T2mapping序列共同评估软骨病变可明显提高诊断的敏感性[2]。近年来也有关于T2 mapping序列评价关节术后软组织的应用研究，通过T2值判断术后软组织是否有纤维化的趋势，将来更多研究需着重于揭示T2值与病理改变之间的关系[3]。

T2* mapping是一个评估软骨生化成分相对较新的方法，通常采用多梯度回波或者超短回波时间(ultrashort echo time，UTE)成像技术，成像原理与T2 mapping类似。研究认为关节软骨T2*时间分为长T2*时间和短T2*时间，正常情况下，表层软骨T2*时间相对较长，深层软骨T2*时间相对较短。近几年，T2* mapping在髋关节软骨损伤方面有较多研究，T2* mapping较T2 mapping成像时间更短，对髋关节软骨显示较好[4-6]。将来T2*mapping有可能作为一种临床评价软骨的较常用工具。目前对于T2*测量值的影响因素还未明确，需要进一步探索研究。

1.3 磁共振弥散张量成像(diffusiontensor imaging，DTI)

DTI序列是在弥散加权成像基础上发展起来的功能磁共振成像技术，它不仅能测定反映水分子运动能力的表观弥散系数(apparent diffusioncoefficient，ADC)，而且能获取反映水分子弥散各项异性的

参数(fractional anisotropy，FA)，反映透明软骨II 型胶原纤维走行方向的细微结构变化。ADC值(与PG含量有关)和FA值(与胶原蛋白结构有关)作为早期骨关节病的标志性测量值，具有良好的重复性及识别健康软骨和早期软骨损伤的能力。研究显示，关节软骨退变早期胶原纤维结构的破坏对水分子弥散产生显著影响，导致FA值减低。PG减少导致结合水释放增加，水分子弥散运动增加，ADC值增高。应该指出的是，与T2mapping相比，DTI不受魔角效应的影响，ADC 值及FA 值受影响因素较小，测量值在一定程度更准确[7-8]。另外，DTI序列还用于评估软骨移植术后修复软骨的结构变化[9]。总之，DTI序列可作为软骨早期损伤及软骨修复的检测方法。目前DTI对于各层软骨胶原纤维走行的各向异性、扩散率等还在研究阶段，软骨修复相关的内部变化需通过更多试验研究进一步探索。

1.4 旋转框架内自旋晶格弛豫(spin lattice relaxation in the rotating frame，T1ρ)

T1ρ成像技术主要是检测射频脉冲磁场中的组织自旋弛豫值，在常规序列前加用自旋锁定的预脉冲进行预磁化。T1ρ成像与软骨延迟增强成像一样，主要是通过测定软骨基质中PG含量来评定软骨退变的过程。T1ρ成像作为一种近几年新发展的成像技术具有一定的优势，如无需注射对比剂，可部分替代延迟增强成像。目前研究得出，早期退变的关节软骨T1ρ值增高，且半月板撕裂及局部关节运动增加会影响T1ρ值升高更明显。T1ρ与T2 mapping序列评估软骨损伤具有一致性，T1ρ对探测早期损伤较T2 mapping更敏感，值得进一步探讨临床应用[10]。另外，利用T1ρ序列还可评估椎间盘终板纤维软骨早期退变，随着椎间盘退变的加重，T1ρ值逐渐降低[11]。T1ρ值变化与关节软骨损伤中T1ρ值变化相反，可能是由于纤维软骨与透明软骨组织成分不同所致，相关病生理机制需要进一步的研究。

近几年，学者们研究热点不仅是软骨移植术后的修复变化，更着重于韧带重建术后软骨的改变。关节面承重受力不同，软骨各层修复机制不同，损伤的先后顺序及程度也不同。T1ρ成像技术能定量评估膝关节术后软骨基质成分含量的早期变化，有利于对创伤后骨关节炎