MRI對膝關節(jié)軟骨損傷的診斷

1、MRI對膝關節(jié)軟骨損傷的診斷一、介紹關節(jié)軟骨屬于透明軟骨，表面光滑，呈淡藍色，有光澤，厚度約1-5mm。關節(jié)鏡檢查只能看到形態(tài)，MRI是目前唯一日常性成像方式，已經發(fā)展成檢查關節(jié)軟骨主要的主要技術。二、關節(jié)軟骨的組織結構關節(jié)軟骨屬于透明軟骨，關節(jié)軟骨根 據細胞膠原介質分四層結構第一層是淺表層，也稱為切線層。膠原 纖維排列方向與關節(jié)面相互平行；第二層是附著層；列；第三層是輻射層；關節(jié)面相互垂直；第四層是鈣化層；膠原纖維成斜線排膠原纖維排列方向與與骨性關節(jié)面緊密結合在一起。在輻射層和鈣化層之間有一條 線，稱之為潮線，是關節(jié)軟骨成熟的標志。和|戶阿| trierj精選U、丁 三、MRI對關節(jié)軟骨的成

2、像技術MRI對關節(jié)軟骨的成像技術分為形態(tài)學成像技術和分子影像學成像技術。分子影 像學成像技術涉及關節(jié)軟骨的組織成分。分為軟骨細胞、細胞外基質（包括電解液、5%蛋白多糖、20%膠原纖維等）。分子影像學從分子角度檢測鈉離子濃度變化、蛋白多糖 變化以及蛋白多糖中糖原多糖變化情況，然后通過分子結構的改變來重建圖像。從組織學上說，軟骨損傷的因素包括外傷、配電以及其他非理化性因素等。軟骨的損傷包括淺層、附著層、輻射層甚至鈣化層的損傷。關節(jié)軟骨無神經血管乃至淋巴，因 此關節(jié)軟骨受到創(chuàng)傷很難愈合。軟骨損傷不是單一的疾病，還涉及鄰近組織一些靜態(tài)的 改變，如韌帶的損傷、組織下變化以及骨性關節(jié)炎的變化等。最終導致患

3、者的功能障礙。核磁有很強的空間和密度分辨率，能夠早期探測出軟骨的變化，進而做出適當的 處理。因此核磁在軟骨的探測方面，具有獨到的優(yōu)勢。（一）形態(tài)學成像技術形態(tài)學成像技術，也是臨床上常用的檢測技術，可以清楚的顯示關節(jié)軟骨形態(tài)、大小以及厚度。能夠提供準確的信息，對關節(jié)軟骨的分度如局限性缺損、全層的缺損以及關節(jié)軟骨修復術當中也起著很重要的作用。關節(jié)軟骨從形態(tài)學上分類：0級：正常關節(jié)軟骨。如右圖 A1級：形態(tài)正常，信號略有增高。如右圖B2級：關節(jié)軟骨表層缺損，但未及關節(jié)軟骨厚度的50%。如右圖C3級：關節(jié)軟骨表層缺損，超過關節(jié)軟骨厚 度的50%但未達到100%。如右圖D4級：全層關節(jié)軟骨的缺損。 其中

4、4級分為累及關節(jié)軟骨下骨質的缺損（如上圖F）和未關節(jié)軟骨下骨質（如上圖E）兩類bl用1ITrmi嗣j精選anatomic detailg G 0 d CG 關 LiSSi形態(tài)學成像技術臨床上常用的有T1WI、T2WI以及T2WI-fs。如上圖。它們顯示骨性結構，關節(jié)軟骨和關節(jié)腔積液方面都具有各自的優(yōu)勢。T1WI顯示解剖細節(jié)有圖特的優(yōu)勢。T1WI下可以看見解剖結構序列、關節(jié)軟骨以及軟骨下的骨質、骨小梁以及骨髓分層的對比度都能很好地顯示。因為關節(jié)積液在 TI加權圖像上顯示低信號，關節(jié)軟骨顯示中等信號，低信號的關節(jié)積液和中等信號的 關節(jié)軟骨之間缺乏明顯的對比，因此TI加權像對軟骨表層淺層缺損的顯示不

5、敏感。但因為T1WI關節(jié)軟骨和關節(jié)軟骨下骨質對比明顯，則T1WI顯示關節(jié)軟骨深層缺損比較敏感。T2WI以及亞真像對關節(jié)積液和游離水的信號非常敏感，所以關節(jié)積液和游離水表 現為高信號。只要關節(jié)軟骨損傷有裂隙存在，關節(jié)液就會滲透到關節(jié)軟骨當中，所以就在這兩種序列當中顯示出液體的高信號。臨床上就可以通過這種高信號來判定軟骨是否有損傷以及軟骨下是否有水腫的表現。（如下圖）i 2 Wiirsm-FEc*ce(ieni co ntrast a mon a cartiiaoe surraces, LxnseyuaJ fluid And a燦氐庶jnt如 bonhigh upnlrmmt b曰如e曰ri th

6、e 匚mrtilm弓呂 surfaces and giiJijQ燭I 加kIB1A丁八 -ijT2WI-fs在骨髓、關節(jié)軟骨和關節(jié)腔 液體之間都有很好的對比。以下三圖都 是顯示脂肪的T2WI-fs序列，T2WI-fs序列可以在不同成像參數上發(fā)生改變， 不同的T2WI-fs序列可以顯示出不同的 特點。T2WI-fs序列可以分為三種。 第一 種如左圖A，箭頭顯示的金屬物體偽影， 對骨質的細節(jié)有所掩蓋以及對隧道當中 的小囊腫顯示不太清楚。第二種如左圖 C,將金屬物體的偽影減少一些，就能夠 顯示小囊腫的準確位置。第三種如左圖 B能準確的顯示關節(jié)軟骨的全層缺損。T2WI-fs 序列, normal A

7、and B軟骨本事信號未發(fā)生改變。下 A and B顯示軟骨厚度變薄。T2WI-fs序列當中關節(jié)液和關節(jié)軟骨之間的對比十分明顯。矢狀位 可見軟骨厚度均勻，異形軸自然。如下圖圖 focal cartilage flatteningnormalBAB1P*歹4focal caibgg fiatloring病例：角的后上方，軟骨正常的正常信號消失, 實是關節(jié)軟骨全層的缺損。如下圖：60歲男性患者，診斷為骨性關節(jié)炎。在股骨髁部軟骨所在部位，半月板后MRI顯示高信號的部分。通過關節(jié)鏡檢查也證ThGftilE-thicRnesE cartilage defcci was con firmed a1 art

8、hroscopyA MSOyy7k臨床上，常常采用 T1WI、T2WI以及T2WI-fsT1三種圖像的聯合運用，來對軟骨的j精選損傷做出診斷。MRI三維成像技術，是目前公認的關節(jié)軟骨成像最標準的序列。可以清晰地看到 關節(jié)軟骨的三層結構，第一層為高信號。第二層為線狀的低信號。第三層亦為高信號。 對關節(jié)軟骨的損傷具有敏感性和特異性，是最佳的關節(jié)軟骨損傷序列。MRI三維成像技術可以對軟骨內部分損傷、全層損傷包括軟骨下骨髓水腫都可以清晰的顯示，所以其可以與關節(jié)鏡檢查相顰美的成像技術。MRI三維成像技術除了層化，還可以通過層化增強的方式進行診斷。病例分析： 患者34歲男性，可以看到股骨髁的三層結構，軟骨

9、下有輕微的骨髓水腫，軟骨本身未 見異常，進行層化增強后，鄰近骨髓水腫部位可以看見線狀的高信號，就可以診斷為軟骨軟化（如下圖示）；54歲女性病人，在平掃的情況下髕骨可見線性的低信號，但軟骨 本事顯示為高信號， 只是軟骨下骨質發(fā)生部分改變，但髕骨本身未見異常， 進行層化增強后，軟骨高信號得以增強，軟骨附近的信號也有所提高， 就可以診斷為軟骨的損傷 （如 下圖示）；患者為67歲女性病人，平掃情況下髕骨本事的信號是正常的，軟骨信號及形態(tài)也未發(fā)生任何異常，進行層化增強后，可見髕骨有些線狀的高信號，鄰近的軟骨信號 得意增強，可以診斷為典型的軟骨損傷（如下圖示）F07yF 54yC-c+J； T -hr 札

10、-I9覺JZ41-vear-otd womanT2WI-fs序列在冠狀位上,因為液體和關節(jié)軟骨，骨質有良好的對比度，所以骨髓 輕度的水腫及脛骨平臺的水腫都顯示非常清晰。病例：患者為41歲女性的骨性關節(jié)炎的病人，關節(jié)軟骨厚度平臺都基本正常?；颊邽?4歲女性術后病人，軟骨表面顯示不清晰，淺層結構比較模糊，通過T2WI-fs序列顯示后可以看見關節(jié)軟骨淺層結構顯示十 分清晰，術后的改變十分明顯。如下圖所示：44-year-old womanTruncaTion artifsKwiUi osW oarthritis從形態(tài)和容積方面評估關節(jié)軟骨，對原始圖像進行第二次處理，運動不同顏色來對 不同部位及其厚度

11、、形態(tài)顯示出來，對徑量評估上有獨特的優(yōu)勢。此外，不同序列有不同的優(yōu)勢，臨床上還需根據相應的需要選擇相應的序列。（二）分子影像學成像技術主要以細胞外基質層次的改變來進行評估。主要有 T2圖、增強磁共振成像（專門 用于軟骨成像的分子影像學技術）、T1圖以及鈉離子圖、離散成像等四種分子影像學成 像技術。T2圖中主要反應細胞外基質的變化，即細胞外多糖、水分變化、蛋白多糖變化等 因素有關。關節(jié)軟骨不同成分對應不同的值，一般采用不同的顏色來顯示。通過這些偽彩圖可以判斷軟骨本身組織成分是否發(fā)生改變，即是使用分子成像技術可以判斷軟骨本身形態(tài)未發(fā)生改變前，是否軟骨本事組織成分發(fā)生改變，包括蛋白多糖的流失，水分的

12、減少，鈉離子的流動等。正常的髕骨關節(jié)的T2圖，綠色部分代表長 T2,黃色部分代表T2中顯示，橙色或者紅色代表短 T2如下圖：rrH.IJ病例：患者為56歲典型髕股關節(jié)病患者，形態(tài)學成像技術顯示不明顯，但從分子 影像學技術上可以見到軟骨細胞較多和膠原纖維與關節(jié)面垂直的輻射層T2值較短，提示內部組織成分發(fā)生明顯改變。如下圖示F * T*bi患者為20歲青年女性，術前顯示關節(jié)軟骨的全層缺損及鄰近組織囊腫的形成，術后可以看見骨質結構明顯，骨髓有輕微的水腫，對術后的病人可以做T2圖反應軟骨分三個區(qū)域，第一是軟骨的修復區(qū),形成的變化。如下圖示:從定量的角度來發(fā)現組織成分是否發(fā)生改變, 第二三都是半月板覆蓋

13、的區(qū)域，用不同顏色表示。7日59534037j精選T1圖以T1值的變化為基準，顯示軟骨內成分的改變。軟骨從第一到第四層各部相同，和軟骨成分的蛋白多糖變化有關，T1值就發(fā)生相關的改變，表現出不同的信號。鈉普成像與鈉離子的多少有關，鈉離子丟失多少反應某一種蛋白多糖丟失程度， 直至推測到關節(jié)軟骨的損傷程度。從定量的角度，以絕對值的方式反應蛋白質含量的 多少。病例；一個健康的20歲健康志愿者，關節(jié)軟骨部位出現高信號，成橘黃色的區(qū) 域，說明蛋白多糖沒明顯的丟失。如下圖：55443043鈉普成像三維圖，可以清晰的看見髕股關節(jié)部位，關節(jié)軟骨成像顯示得比較均勻,底層為黃色區(qū)域，中間為橘色區(qū)域，以偽彩圖的方式間

14、接反應鈉離子的聚集度，通過 鈉離子的濃度判斷蛋白多糖的形成及其含量。偽彩圖是通過不同的值的變化來無論T1圖、T2圖或者離散圖都是通過不同值的變化來成像。通過那種成像方式來反應相對應敏感值的變化，最終反應軟骨的改變。T1圖正常的髕骨，偽彩圖的顏色特征及信號特征，髕骨軟骨淺層發(fā)生一點退變。 T2圖髕骨的淺層發(fā)生一點退變。T1 mapsT2 maps對應的正常，一邊對應是退變 但在成分方面發(fā)生了一些改變，-1下面介紹偽彩圖的第三種成像方式質子密度成像圖， 的。不同的成像方式顯示髕骨軟骨形態(tài)未發(fā)生任何改變， 這些成分包括淺層，附著層，輻射層，鈣化層等不同方式分層上的改變。不同的MRI分辨率也不一樣，如

15、下圖有 1.5T圖上顯示的髕骨軟骨成像、3T圖上現實的髕骨軟骨成像，水序列圖上顯示的髕骨軟骨快速回旋掃描圖上的髕骨軟骨，都是三維成像的方式顯示出來的，顯示髕骨軟骨接近于分式的一些形態(tài)，甚至把分層的結構顯示得十分明顯。1.5-TtSPGR3.0-TtsS PGR3,0-T water excitatcon 3 0-T fast spin-echo不能誤診為病變。1T和3T機器上顯示出來的，可以看見髕骨的軟骨和股骨髁的軟骨兩幅圖像的顯 示差別不明顯，常態(tài)的機器照出的圖像偽影越明顯。E 軟骨的成像一般在1.0T、1.5T乃至3.0T的機器上成像。一是避免圖像的偽影。 二是避免圖像的不均勻性。除了形態(tài)

16、學的評估，最重要的是形態(tài)發(fā)生之前對關節(jié) 軟骨內部的組織結構進行評估，便于早期對病人進行治療。關節(jié)軟骨發(fā)生損傷后，關節(jié)軟骨本事修復能力有限，對于全層軟骨的缺損要進行修復，進行治療。MRI是對關節(jié)軟骨進行無償性評估很重要的評估方式。下面介紹軟骨的一種修復技術一微創(chuàng)技術。e.:上圖顯示關節(jié)軟骨的移植，從股骨髁的非負重部位取下的四個軟骨塊移植到股 骨髁軟骨缺損部位，可以看到點狀的軟骨細胞。且將軟骨細胞種植在細胞基質當 中。病例：1患者為微創(chuàng)手術后 29歲的病人，術后的六月MRI表現，軟骨的厚度基本正常，信號還有略高，軟骨下骨質本身還有一些輕微的水腫。m 29ynocedureST*先-,査-Bone

17、overgrowtli: 25海刈垢MRI對關節(jié)軟骨的術后評估？ 一是骨質本身的過度生長，在25%-49%手術失敗評估的關鍵（一是持續(xù)性的骨髓水腫。二是關節(jié)軟骨本身2患者為微創(chuàng)術后12月的病人，軟骨骨質比較薄，骨質本身的生長略多。12 months after a DOteolF勰皿 procedure如何運用 都是正常的， 的不規(guī)整。）病例：50歲術后6月的男性病人，關節(jié)軟骨的厚度和形態(tài)表面不太規(guī)整。追蹤隨訪4月，關節(jié)軟骨顯示仍然不太規(guī)整，軟骨下骨質未裸露，有骨質覆蓋。（如下圖）6 months購馭幀舉signalSup&rTiaal rrr&gularityfoUow-up 4 years

18、 Eater36歲骨軟骨移植術后病人，軟骨本身較厚，效果本身較好，髕骨軟骨軟化，術后 表現軟骨本身有鄰近的骨質附著生長，是附著性的剝脫性的骨軟骨炎，是手術失敗的 標志。沁，嚀good rntegrattcxi L * Xmild sonentng2* r業(yè) 一 J _軟骨損傷以及軟骨下骨質的壞死，術后病人，軟骨本身形態(tài)未改變，靠近骨質下的結構發(fā)生改變。以為偽彩圖反應結構的變化，骨軟骨移植術術后5個月，移植的骨軟骨和自身固有軟骨之間有低信號，說明移植的骨塊和自身固有軟骨之間未發(fā)生愈合。提示手術失敗。5ST溫下圖為同一個病人，用不同的序列和不同的成像參數來對水抑制的骨軟骨進行評 估。亞真像看見骨塊，水腫明顯，骨塊向前下方移位，軟骨局限性的缺損。再植骨軟 骨