临床应用肌骨关节系统磁共振成像临床应

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(delayedgadoliniumenhancedMRIofcartilage，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]。

1.2T2mapping和T2*mapping成像

T2mapping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T2mapping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T2mapping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(ultrashortechotime，UTE)成像技术，成像原理与T2mapping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T2mapping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(diffusiontensorimaging，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(apparentdiffusioncoefficient，ADC)，而且能获取反映水分子弥散各项异性的参数(fractionalanisotropy，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(spinlatticerelaxationintherotatingframe，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T2mapping序列评估软骨损伤具有一致性，T1ρ对探测早期损伤较T2mapping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发展进行定量评估，为临床早期干预提供依据[12]。

2MRI新技术——超短回波时间脉冲序列(Ultrashortechotime，UTE)

UTE成像中TE达到8μs～μs，可探测T2弛豫时间在几百微秒内的短T2组织，对软骨、半月板、韧带、肌腱及骨皮质等短T2组织细微结构显示及病理学演变提供了潜在的应用前景[13]。UTE成像中软骨呈中等至高信号，使短T2成分的软骨深层和钙化层突出显示，软骨与软骨下骨的分界变得清楚，有利于显示软骨缺损的范围及程度，还可以判断骨端的病变是否累及软骨深层。同样，UTE对椎间盘终板纤维软骨分层也达到了组织学水平[14-15]。UTE为目前可用于显示钙化软骨层的理想方法，但其所面临的层面选择困难、采集时间等技术问题尚有待解决。UTE脉冲序列能特异性地鉴别肌腱起止点的钙化与非钙化的纤维软骨成份，将这些成份与纤维结缔组织和骨组织区别开来，提供了一种新的认识解剖的方法，对于肌腱病变的诊断更加准确。UTE成像还能显示韧带陈旧性损伤后的纤维疤痕组织，在评价韧带重建术后移植物方面具有潜在可行性[13,16]。

UTE成像中半月板表现为高信号，半月板的撕裂和退变表现为低信号，组织对比度较好。另外，UTE成像还可区分半月板的不同区域(如红区和白区)，为半月板损伤术前定位提供依据。最新研究发现，UTE对评价半月板不同形态钙化具有可行性，相关研究尚在初步阶段[13,17]。UTE序列可以直接显示骨及其周围组织，并可以定量得到骨皮质的T1及T2*，这为定量评估骨质量提供了新方法。这些定量参数值会受到设备硬件的制约，这是常规医用MR系统在定量骨皮质研究中面临的一个挑战[18]。

3MRI水脂肪分离技术

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