磁共振在关节软骨疾病影像诊断的应用
前言
在MRI出现之前，X线、CT及超声等影像检查方法均不足以用于关节软骨的评价，即关节软骨的非侵入性直接成像是不可能的，关节软骨几乎是影像检查的盲点
前言
80年代后期随着MRI的出现及广泛应用，其对关节软骨的显示能力逐渐被人们所认识，并应用到临床，成为目前非侵入性评价关节软骨的主要影像学方法
前言
如今MRI对关节软骨的评价已经从最初的形态学评价发展为功能评价，以及形态—功能关系的评价，而且正进一步向分子水平迈进
一、MRI评价关节软骨的组织学基础和成像技术的发展
组织学基础
尽管MRI对关节软骨的评价方法很多，且各有千秋，但其成像基础基本上是一致的，即关节软骨的生化组成和独特而有序的结构是其成像的物质基础
组织学基础
关节软骨由软骨细胞和细胞外基质构成，细胞外基质主要由水、胶原蛋白、蛋白多糖组成。
从软骨表面到软骨下骨质，细胞的形态和大小、胶原纤维的大小和排列方向、水和蛋白多糖的含量都不同，使关节软骨具有分层结构
组织学基础
关节软骨的分层结构使其在MRI上呈现分层表现，且在不同的MR成像序列软骨的层数及各层信号强度表现不同。
认识并掌握正常关节软骨在MR各种成像序列的表现，对临床中正确评价关节软骨是非常重要的
关节软骨的MR成像优势
良好的空间及组织分辨率
可多层、多角度、三维成像
同一患者可应用多种检查序列、同一序列亦可采用多种参数
无损伤、非侵入性，重复性好，便于复查
MR成像技术
随着MRI技术的逐渐发展，MRI对关节软骨的评价也日趋完善，通过各种序列的联合应用，使关节软骨各种形态及信号的改变均可在MRI中显示
MR成像技术
标准的SE序列、FSE序列的T1加权、T2加权和质子密度加权
优点：T1WI显示解剖细节；T2WI呈关节造影样改变，适于观察关节软骨表面及内部信号变化
缺点：T1WI时关节软骨与邻近组织对比度低，不适于有关节积液的情况
脂肪抑制序列
附加脂肪抑制的各种序列使关节软骨与软骨下骨、关节内其它结构分界清晰，更能加清楚的显示关节软骨轮廓及信号的改变，因此脂肪抑制是关节软骨MRI的重要技术，常用的脂肪抑制序列包括STIR、FS-T2WI、FS-T1WI等
3D成像技术
与传统的2D成像技术相比，连续、薄层、无间隔扫描的3D成像技术逐渐显示了其无可比拟的优势。3D-GRE以其扫描速度快、空间分辨率高等特点首先应用于临床，尤其是附加脂肪抑制序列的三维快速扰相梯度回波（3D-FSPGR）近来倍受青睐，其使得关节软骨与软骨下骨髓、关节滑液或积液、脂肪的信号强度对比增强，对关软骨病变的显示敏感性和特异性大大提高
MR重建及定量技术
在3D数据基础上的关节表面轮廓绘图、体积定量和软骨厚度绘图更为获得关节软骨更多细节的信息提供了条件
磁化传递对比成像（MTC）
依靠组织水质子和大分子内质子的磁化转移率不同而产生软组织对比的一种方法，胶原基质结构和含量是关节软骨发生MTC的原因，关节软骨内有MTC出现，而关节内滑液无明显的MTC发生。这一现象导致关节软骨信号下降。与标准的序列相比，这些变化使高信号的关节滑液和低至中等信号强度的软骨形成强对比。有学者甚至认为MTC序列对膝关节软骨缺损的显示最准确
3D-EPI
3D-EPI快速扫描技术的应用则在保证图像质量的基础上大大缩短了扫描时间，对于一些急性创伤或不能长时间保持体位的患者尤其重要
DWI
DWI技术则根据组织内各组分含量不同所呈现的不同弥散特性而成像，以区别退行性改变、创伤和急性炎症等病变
间接MR关节造影
经静脉注入造影剂Gd-DTPA，并延迟两小时后观察关节软骨的信号改变。因扫描时间的延迟，且受到诸多因素的影响，较少应用
MR直接关节造影
与其它非侵入性的MRI技术相比，MR直接关节造影虽有自己独特的增强关节软骨与关节内对比剂之间对比，能更敏感显示关节软骨表面病变尤其是软骨缺损的优势，但侵入性是其致命弱点，使其应用受到限制
MR显微镜（MRM）
MR显微镜是目前离体研究关节软骨的一种新方法。其空间分辨率及软组织分辨率较高，国外一般采用1.5T~9.0T场强的MR机进行研究。透明软骨在MRM下分层明显，与光镜下的组织学分层较接近
MR成像技术的选择
比较各种MRI成像序列及技术，其成像时间、图像信噪比及软骨/周围结构的对比噪声比均不同，显示关节软骨病变的敏感性、特异性及准确性，各家说法亦不一，在实际工作中则应根据具体情况采用不同的成像方法，以适应临床的不同需要
MR成像技术的选择
一般对于关节软骨信号的改变，尤其是早期改变，应用脂肪抑制的FSE-T2WI较好，而对于形态的改变则应用附加脂肪抑制的三维成像序列不易遗漏病变，效果较好
关节软骨生化和功能成像
近年来，国外学者根据关节软骨的生化组分特性，应用23Na+MRI、(1)H双量子过滤MRI（DQFMRI）、定量MRI（qMRI）和GD-DTPA2-MRI显示关节软骨中蛋白多糖、胶原、水及电荷的变化，从而发现关节软骨早期退行性改变
关节软骨生化和功能成像
亦有关于用高场强磁共振（3.0~8.0T）来研究关节软骨生化组成、结构与其T1、T2关系方面的报道
MR新技术的挑战
以上成像方法要求MRI硬件水平较高，且现阶段大部分应用于动物实验及少量的健康志愿者，尚未大量临床试验，不过仍是MRI技术发展的一个趋势，同时也是对放射科医生的巨大挑战，需要我们在临床实践中去逐步摸索和研究
二、正确认识软骨疾病的不同MRI表现，提高对软骨疾病诊断力
MRI对关节软骨病变的评价
随着药理学及外科学的发展使关节软骨病变的早期治疗成为可能，因此在早期诊断关节软骨病变方面，MRI的作用更加不容忽视
MRI对关节软骨病变的评价
在关节软骨创伤早期，根据其MRI表现决定治疗方案，对恢复其功能及防止关节软骨进一步退变至关重要
骨关节炎
在骨关节炎的早期应用保护关节软骨的药物不仅可治疗病变，而且能延缓关节软骨退变发展。以上的这些治疗都有赖于MRI对关节软骨病变的早期诊断。目前临床对于关节软骨MRI评价的依赖越来越大，因此对其评价的客观性、准确性也提出了更高的要求
剥脱性骨软骨炎
剥脱性骨软骨炎在临床中并不少见，其对关节软骨的
类风湿性关节炎
类风湿性关节炎后期的关节软骨破坏可较早在MRI上显示，对于判断病情及预后有很大帮助
急性化脓性炎症
急性化脓性关节炎各期的变化均可再MRI上显示，尤其关节软骨的破坏程度可被准确地评价
软骨修复
MRI是目前观察关节软骨各种损伤修复过程的最佳方法。其方便、快速及可重复性使其能被临床医生和患者接受
软骨细胞种植及骨软骨移植
而且近来应用软骨移植治疗软骨缺损的研究较热，应用MRI动态观察关节软骨的治疗后变化及软骨移植的效果使MRI的作用进一步拓展
MRI评价关节软骨的难点
各种关节软骨早期病变的显示仍然是MRI技术的难点
MR评价关节软骨的难点
影响因素多
易误诊
易漏诊
病变分级难
MRI评价关节软骨的前景
随着MR图像定量分析的开发和应用，定量评价包括磁化转移的测量、信号强度、弥散等物理参数、关节软骨表面积和体积等，则使发现关节软骨早期病变逐渐成为可能
MRI评价关节软骨的前景
另外与关节软骨早期变性相关的胶原结构及含量、蛋白多糖及水含量的变化今后若都能在MRI上得到准确反映，则不仅使早期软骨变性的非侵入性诊断成为可能，而且使药物介入以阻止或逆转早期软骨改变也将成为可能，这将成为划时代的革命
MRI评价关节软骨的前景
尽管MR成像对关节软骨的显示还存在各种难题有待解决，但是随着MR技术的进一步发展以及人们对关节软骨生化、结构、功能，甚至分子组成及结构的进一步认识，对影响关节软骨MR成像的各种因素进行全面考虑后，综合评价关节软骨的各方面特征形成统一的认识和诊断标准后，MR成像将进一步成为诊断软骨病变可信赖的技术
谢谢观看
前言
在MRI出现之前，X线、CT及超声等影像检查方法均不足以用于关节软骨的评价，即关节软骨的非侵入性直接成像是不可能的，关节软骨几乎是影像检查的盲点
前言
80年代后期随着MRI的出现及广泛应用，其对关节软骨的显示能力逐渐被人们所认识，并应用到临床，成为目前非侵入性评价关节软骨的主要影像学方法
前言
如今MRI对关节软骨的评价已经从最初的形态学评价发展为功能评价，以及形态—功能关系的评价，而且正进一步向分子水平迈进
一、MRI评价关节软骨的组织学基础和成像技术的发展
组织学基础
尽管MRI对关节软骨的评价方法很多，且各有千秋，但其成像基础基本上是一致的，即关节软骨的生化组成和独特而有序的结构是其成像的物质基础
组织学基础
关节软骨由软骨细胞和细胞外基质构成，细胞外基质主要由水、胶原蛋白、蛋白多糖组成。
从软骨表面到软骨下骨质，细胞的形态和大小、胶原纤维的大小和排列方向、水和蛋白多糖的含量都不同，使关节软骨具有分层结构
组织学基础
关节软骨的分层结构使其在MRI上呈现分层表现，且在不同的MR成像序列软骨的层数及各层信号强度表现不同。
认识并掌握正常关节软骨在MR各种成像序列的表现，对临床中正确评价关节软骨是非常重要的
关节软骨的MR成像优势
良好的空间及组织分辨率
可多层、多角度、三维成像
同一患者可应用多种检查序列、同一序列亦可采用多种参数
无损伤、非侵入性，重复性好，便于复查
MR成像技术
随着MRI技术的逐渐发展，MRI对关节软骨的评价也日趋完善，通过各种序列的联合应用，使关节软骨各种形态及信号的改变均可在MRI中显示
MR成像技术
标准的SE序列、FSE序列的T1加权、T2加权和质子密度加权
优点：T1WI显示解剖细节；T2WI呈关节造影样改变，适于观察关节软骨表面及内部信号变化
缺点：T1WI时关节软骨与邻近组织对比度低，不适于有关节积液的情况
脂肪抑制序列
附加脂肪抑制的各种序列使关节软骨与软骨下骨、关节内其它结构分界清晰，更能加清楚的显示关节软骨轮廓及信号的改变，因此脂肪抑制是关节软骨MRI的重要技术，常用的脂肪抑制序列包括STIR、FS-T2WI、FS-T1WI等
3D成像技术
与传统的2D成像技术相比，连续、薄层、无间隔扫描的3D成像技术逐渐显示了其无可比拟的优势。3D-GRE以其扫描速度快、空间分辨率高等特点首先应用于临床，尤其是附加脂肪抑制序列的三维快速扰相梯度回波（3D-FSPGR）近来倍受青睐，其使得关节软骨与软骨下骨髓、关节滑液或积液、脂肪的信号强度对比增强，对关软骨病变的显示敏感性和特异性大大提高
MR重建及定量技术
在3D数据基础上的关节表面轮廓绘图、体积定量和软骨厚度绘图更为获得关节软骨更多细节的信息提供了条件
磁化传递对比成像（MTC）
依靠组织水质子和大分子内质子的磁化转移率不同而产生软组织对比的一种方法，胶原基质结构和含量是关节软骨发生MTC的原因，关节软骨内有MTC出现，而关节内滑液无明显的MTC发生。这一现象导致关节软骨信号下降。与标准的序列相比，这些变化使高信号的关节滑液和低至中等信号强度的软骨形成强对比。有学者甚至认为MTC序列对膝关节软骨缺损的显示最准确
3D-EPI
3D-EPI快速扫描技术的应用则在保证图像质量的基础上大大缩短了扫描时间，对于一些急性创伤或不能长时间保持体位的患者尤其重要
DWI
DWI技术则根据组织内各组分含量不同所呈现的不同弥散特性而成像，以区别退行性改变、创伤和急性炎症等病变
间接MR关节造影
经静脉注入造影剂Gd-DTPA，并延迟两小时后观察关节软骨的信号改变。因扫描时间的延迟，且受到诸多因素的影响，较少应用
MR直接关节造影
与其它非侵入性的MRI技术相比，MR直接关节造影虽有自己独特的增强关节软骨与关节内对比剂之间对比，能更敏感显示关节软骨表面病变尤其是软骨缺损的优势，但侵入性是其致命弱点，使其应用受到限制
MR显微镜（MRM）
MR显微镜是目前离体研究关节软骨的一种新方法。其空间分辨率及软组织分辨率较高，国外一般采用1.5T~9.0T场强的MR机进行研究。透明软骨在MRM下分层明显，与光镜下的组织学分层较接近
MR成像技术的选择
比较各种MRI成像序列及技术，其成像时间、图像信噪比及软骨/周围结构的对比噪声比均不同，显示关节软骨病变的敏感性、特异性及准确性，各家说法亦不一，在实际工作中则应根据具体情况采用不同的成像方法，以适应临床的不同需要
MR成像技术的选择
一般对于关节软骨信号的改变，尤其是早期改变，应用脂肪抑制的FSE-T2WI较好，而对于形态的改变则应用附加脂肪抑制的三维成像序列不易遗漏病变，效果较好
关节软骨生化和功能成像
近年来，国外学者根据关节软骨的生化组分特性，应用23Na+MRI、(1)H双量子过滤MRI（DQFMRI）、定量MRI（qMRI）和GD-DTPA2-MRI显示关节软骨中蛋白多糖、胶原、水及电荷的变化，从而发现关节软骨早期退行性改变
关节软骨生化和功能成像
亦有关于用高场强磁共振（3.0~8.0T）来研究关节软骨生化组成、结构与其T1、T2关系方面的报道
MR新技术的挑战
以上成像方法要求MRI硬件水平较高，且现阶段大部分应用于动物实验及少量的健康志愿者，尚未大量临床试验，不过仍是MRI技术发展的一个趋势，同时也是对放射科医生的巨大挑战，需要我们在临床实践中去逐步摸索和研究
二、正确认识软骨疾病的不同MRI表现，提高对软骨疾病诊断力
MRI对关节软骨病变的评价
随着药理学及外科学的发展使关节软骨病变的早期治疗成为可能，因此在早期诊断关节软骨病变方面，MRI的作用更加不容忽视
MRI对关节软骨病变的评价
在关节软骨创伤早期，根据其MRI表现决定治疗方案，对恢复其功能及防止关节软骨进一步退变至关重要
骨关节炎
在骨关节炎的早期应用保护关节软骨的药物不仅可治疗病变，而且能延缓关节软骨退变发展。以上的这些治疗都有赖于MRI对关节软骨病变的早期诊断。目前临床对于关节软骨MRI评价的依赖越来越大，因此对其评价的客观性、准确性也提出了更高的要求
剥脱性骨软骨炎
剥脱性骨软骨炎在临床中并不少见，其对关节软骨的
类风湿性关节炎
类风湿性关节炎后期的关节软骨破坏可较早在MRI上显示，对于判断病情及预后有很大帮助
急性化脓性炎症
急性化脓性关节炎各期的变化均可再MRI上显示，尤其关节软骨的破坏程度可被准确地评价
软骨修复
MRI是目前观察关节软骨各种损伤修复过程的最佳方法。其方便、快速及可重复性使其能被临床医生和患者接受
软骨细胞种植及骨软骨移植
而且近来应用软骨移植治疗软骨缺损的研究较热，应用MRI动态观察关节软骨的治疗后变化及软骨移植的效果使MRI的作用进一步拓展
MRI评价关节软骨的难点
各种关节软骨早期病变的显示仍然是MRI技术的难点
MR评价关节软骨的难点
影响因素多
易误诊
易漏诊
病变分级难
MRI评价关节软骨的前景
随着MR图像定量分析的开发和应用，定量评价包括磁化转移的测量、信号强度、弥散等物理参数、关节软骨表面积和体积等，则使发现关节软骨早期病变逐渐成为可能
MRI评价关节软骨的前景
另外与关节软骨早期变性相关的胶原结构及含量、蛋白多糖及水含量的变化今后若都能在MRI上得到准确反映，则不仅使早期软骨变性的非侵入性诊断成为可能，而且使药物介入以阻止或逆转早期软骨改变也将成为可能，这将成为划时代的革命
MRI评价关节软骨的前景
尽管MR成像对关节软骨的显示还存在各种难题有待解决，但是随着MR技术的进一步发展以及人们对关节软骨生化、结构、功能，甚至分子组成及结构的进一步认识，对影响关节软骨MR成像的各种因素进行全面考虑后，综合评价关节软骨的各方面特征形成统一的认识和诊断标准后，MR成像将进一步成为诊断软骨病变可信赖的技术
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