百色市人民医院放射科 广西百色 533000
摘要：膝关节骨性关节炎一般会使用MR成像技术来进行诊断，在成像方面，不同的MR技术有着不同的特点，其中T2图像和T1图像及弥散加权成像技术已经在临床中得到广泛的应用，23Na成像技术尚处于研究阶段。因此在具体的临床中，需要根据技术的发展状况和患者的情况来进行技术的选择使用。
关键词：MR成像；膝关节软骨；应用；研究进展
膝关节是人体中的一个复杂并且容易受伤的一个持重关节，一旦膝关节受到损伤，所带来的后果是十分严重的[1]。在膝关节的疾病中，骨性关节炎，早期常表现为膝关节肿痛酸胀，如果得不到及时的治疗，就会发展成为关节疼痛，严重的关节功能障碍还有可能就造成患者残疾，使得患者的日常生活受到较大的影响[2]。
一、膝关节软骨及其疾病的概述
从人体的结构来看，关节软骨是膝关节正常运动的一个重要组成部分，但是膝关节骨性关节炎的发病一般不会直接危及生命安全，因此常常被人们所忽视，使得膝关节软骨早期损伤错过了最佳的治疗时间，引发软骨的合成和分解代谢紊乱，功能下降，进而发展为骨性关节炎，造成严重的后果[3]。同时，软骨的钙化层还有可能出现损伤，使得软骨下骨创面的增生出现硬化的情况，并且还会有骨刺的形成，导致关节间隙变窄，严重时还会造成关节强直[4]。
近几年来，受各种因素的影响，骨性关节炎的发病率越来越高，在这样的情况下，找出一种可以对关节软骨损伤早期进行鉴定和无创伤性的诊断办法是十分重要的。对于膝关节软骨的疾病和治疗的相关研究，在医学方面，早已经引起了重视，经过多年的努力，软骨病变的早期诊断技术已经日渐成熟，能够为该疾病的诊断和治疗提供帮助[5]。尤其是应用MRI扫描技术对骨性关节炎早期病情的观察和诊断得到较好的效果，因而得到了广泛应用，并且相关的研究和发展成了一种趋势。这些成像技术可以较早地发现那些没有病症外显的早期的关节软骨组织损伤的病变情况[6]。
二、关节软骨的组织解剖学与MRI表现
关节软骨在组织解剖中，是一种特殊的组织成分，它主要吸附在关节软骨的承重面上，这种吸附的力度是比较紧密的，含有软骨细胞和外围的细胞基质两种成分[7]。关节软骨稳固的负重能力是由基质成分的生化特征和排列分布的情况决定的。在人体的膝关节中，关节软骨的各个层面的胶原纤维在排列上是不一样的，可以分为四层[8]。关节面平面上的胶原纤维称为平行层，它的位置一般在表层，这里的软骨细胞是比较少的，由于其特殊的结构，因此可以在水分子的流动上进行有效的保护，避免水分的流失[9]。表层的下面是中间层，也叫做过渡层，这里的蛋白多糖是最多的，再下去就是放射层，这里的胶原纤维较为丰富，最后一层则是钙化层，和软骨下骨的接触是最多的。如果膝关节的软骨出现了病变或者受到了损伤，那么该组织结构就会发生变化，从而使得蛋白多糖越来越少，自由水越来越多，从而影响了膝关节整体的生理机能[10]。
在MRI成像中，膝关节软骨各个成分情况的不同会决定MR图像信号不同。一般来说，如果关节的软骨处于一个健康的状况时，那么相关的图像就会是一种分层改变的表现，并且在不同的层面之间信号的差别是比较大的，较为容易发现。在信号的呈现上，从外到里信号会呈现先低到高再到低的表现[11]。总的来说，在膝关节软骨MRI成像方面，常规的序列显示其敏感性是比较高的，但病变的原因使其对比度不足，会使得软骨的图像分层显示不够清晰和明显，尤其在软骨早期的生化成分改变方面不能得到一个较好的呈现，存在一定的局限性。软骨的病况比较严重的时候，甚至软骨剥脱和下骨暴露时，相关的成像图像才会比较清晰[12]。
三、关节软骨成像的MRI技术
1、T2-Mapping图像的定量分析
T2-Mapping图像主要是对膝关节软骨里面胶原纤维、基质里面水和蛋白多糖的含量改变进行反映。在医学界，普遍认为胶原含量和排列的顺序是影响T2数值的变化的主要因素，也会有少部分医学者认为T2值也与基质里面水和蛋白多糖的含量有关[13]。T2-Mapping图像的获取在临床上，是一种没有创伤性的检查技术，因此得到广泛应用。从人体情况来分析，软骨的退变原因是多种多样的，尤其是随着年龄的增大，软骨一般会越变越薄，而T2的值就会越来越低。T2值改变还会受到运动状况的影响，一般来说，运动之前，T2值会降低，但是这种变化是微小的，而软骨退变导致的变化是比较明显的。
获取T2-mapping图像对磁共振设备场强的要求并不高，且扫描时间比较短，所得到的图像也比较清晰。设备采用西门子skyra3.0T磁共振扫描系统，选用膝关节线圈，先行常规矢状位T2WI/PDWI、冠状位T1WI、FS-T2WI扫描，T2-mapping成像采用FSE矢状位扫描，参数：TR=1000ms，TE=8.9/17.8/26.7/35.6/44.5/53.4/62.3/71.2ms，层厚5mm，层间隔20%，FOV：180*180，矩阵320。但是这种技术也有局限的地方，如果胶原多糖的运动方向和主磁场出现了55°角的时候，T2的值就会明显的增大，信号也会变高，导致软骨的MRI分层不明显，这就是医学上常说的魔角效应，是分析图像时要注意考虑的意外因素[14]。
2.静脉注射MR对比剂关节造影在诊断关节软骨病变中的应用
关节软骨内几乎没有血管，其营养主要来自关节液，关节液内的对比剂可以通过渗透进入关节软骨，当关节软骨发生变性、坏死等病变时，对比剂可以渗透缺如或滞留。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆正常关节软骨内蛋白多糖带负电荷，对带负电的螯合物具有排斥作用。软骨退变早期，蛋白多糖含量减少，对螯合物的排斥作用减低，使螯合物在病变区浓聚，其信号明显高于正常软骨区。钆溶液弥散后T1时间缩短的区域正好对应于组织学上蛋白多糖丢失的区域[15]。
静脉注射Gd-DTPA后延迟扫描。软骨内带负电荷的蛋白多糖与带阴离子的对比剂Gd-DTPA2-相互排斥，因而在富含蛋白多糖的健康关节软骨中浓聚低，而在蛋白多糖缺损的软骨内浓聚较高，有助于软骨损伤诊断并对损伤程度分级[16]。
3.弥散加权成像技术
磁共振弥散加权成像是测量水分子的自由弥散的程度，从而可通过在分子运动状况评估其组织结构改变。DWI的信号强度主要受水分子弥散速度的影响，正常关节软骨中的大分子基质对水分子的自由弥散有限制作用。骨性关节炎的早期阶段，由于基质的降解对水分子自由弥散的限制作用减弱，从而使水分子的自由弥散速度加快，表现为病变区DWI信号减低[17]。在骨关节炎早期，关节软骨表层中的Ⅱ型胶原首先出现衰变，增加了关节表面的摩擦作用和对水的通透性。软骨内的水分在承重作用下迅速流出、网架损伤和蛋白多糖的丢失，都将严重削弱软骨的液压机制作用，可降低其负重能力。胶原网架的断裂可使积聚的蛋白多糖分散展开，并暴露出更多的阴离子，故而增加了软骨内水的含量，可引起轻度的软骨肿胀。当蛋白多糖丢失时，残存的蛋白多糖就具有更大的伸展空间，也可增加水的含量。又因蛋白多糖的丢失则减少了水的流动阻力，故而降低了其液压机制的作用，使软骨表面的硬度及负重能力下降，造成更多的重力压迫在已受损的软骨基质固体上，以至于水肿的关节软骨更易受机械损伤，最终可使软骨发生碎裂、脱落或修复[18]。
弥散加权成像技术英文简称为DWI，该方法是一种没有创伤性并且在分析水分子运动方面比较敏感的成像技术，它能够反应人体膝关节软骨组织中水分子扩散运动的情况。膝关节出现骨性关节炎时，在病变早期因受到胶原和蛋白多糖崩解的影响，关节表面就容易产生摩擦，退变软骨内水含量的增加扩散阻力的降低，水分子扩散速度加快，影响组织对水的通透性。水分子容易在关节的软骨里面进行自由的活动，并且扩散的速度是比较快的，使得软骨里面的ADC值在不断地增加。利用MRDWI成像技术，采取常规的膝关节检查体位，成像时间短，ADC值量化改变证实了这一结果，因此更易被临床所接受[19]。
4、23Na谱成像技术
23Na谱成像技术的方法和软骨对比增强延时比较相似。23Na本身是携带正电荷的，如果人体的膝关节软骨损伤有蛋白多糖情况瓦解的时候，周围的信号就会出现异常并且发生改变。一般来说，如果一个人患有骨关节炎，那么他的23Na谱信号强度就会下降一半以上，因此有利于对病理的判断。但该技术大多数还是处于研究阶段，尚未得到广泛使用[20]。
四、结语
膝关节软骨MRI成像技术经过多年的研究和发展已经渐渐成熟，对于早期的软骨病损问题，可以进行早期诊断和干预治疗。在MR成像技术方面，不同的技术有着不同的优缺点，因此需要根据实际情况进行选择性的应用。值得注意的是，23Na谱成像还处在一个研究的阶段，其应用有待进一步开发应用。
参考文献：
[1]张丽娟，姚伟武.关节软骨损伤的生化改变与影像学表现[J].中国医学计算机成像杂志，2010，16（1）：87-92.
[2]黄健威，宋亭，钟熹，等.ＭＲ不同序列对早期膝关节骨性关节
炎软骨病变的价值探讨[J].中华临床医师杂志，2013，7（5）：4097-4099.
[3]李润根，郑鑫，赵飞.低场ＭＲ1分级诊断膝关节软骨损伤[J].中国介入影像与治疗学，2014，11（3）：161-163.
[4]杨金永，赵斌，于台飞，等.磁共振T2-mapping成像对早期膝关节软骨损伤的诊断价值研究[J].医学影像学杂志，2010，20（2）：258-261.
[5]王之平，吴伟，廖国政.磁共振T2-mapping成像在早期膝关节骨性关节炎诊断中的应用价值[J].中国医学计算机成像杂志，2014，20（1）：46-49.
[6]高峰，张宗军，唐文伟，等.膝关节软骨磁共振Ｔ2及Ｔ2star弛豫时间图成像的初步研究[J].临床放射学杂志，2013，32（9）：1305-1309.
[7]吕英茹，陈爽，蒋胜洪，等.不同年龄段膝关节软骨Ｔ2弛豫时间测量及临床意义的初步探讨[J].临床放射学杂志，2011，30（8）：1170-1173.
[8]徐金法，谢国华，狄玉进，等.Ｔ2图和扩散加权成像对膝关节软骨早期损伤的临床应用研究[J].医学影像学杂志，2010，20（1）：107-110.
[9]赵海南，姚伟武，姜铃霞，等.兔膝关节软骨退变的磁共振Ｔ2、Ｔ2＊图成像定量测定[J].中国医学计算机成像杂志，2013，19（4）：385-389.
[10]刘斯润，朱天缘，陈汉方，等.ＭＲ扩散加权成像诊断膝关节骨关节病髌骨软骨病变的价值[J].中华放射学杂志，2006，40（10）：1098-1101.
[11]王林，龚沈初.膝关节软骨常用MR生理成像技术的临床应用及研究[J].南通大学学报（医学版），2012，32（6）：516-520.
[12]王赢.MRI在膝关节软骨损伤分级诊断中应用研究[J].医药论坛杂志，2016，37（7）：131-132.
[13]刘广红，张兵，张辉.磁共振成像技术在膝关节软骨损伤术前评判中的临床应用价值[J].中华创伤骨科杂志，2015，17（8）：699-703．
[14]陈凯，徐凯，王佳丽，等.急性损伤所致膝关节软骨下骨髓病变与被覆软骨T2弛豫时间变化的磁共振研究[J].中国医学计算机成像杂志，2015，21（4）：367-371．
[15]李兰，罗文军，殷富春，等.MRI三维扰相梯度回波序列在膝关节软骨损伤中的诊断价值[J].中国CT和MRI杂志，2015，13（11）：118-120．
[16]马春忠，于晓坤，刘圣源，等.三维快速梯度回波水激发序列评价前交叉韧带损伤后膝关节软骨的形态学改变[J].中国医学影像学杂志，2014，22（8）：620-623．
[17]荘高明，梁文.MRI在膝关节半月板损伤与关节软骨损伤的相关性研究[J].中国CT和MRI杂，2014，12（6）：88-90．
[18] 李广义，程起元.弥散加权成像（DWI）技术及其临床应用[J].中国医疗器械信息，2015，（1）：12-16.
[19]汤宪娥，赵卫东.全身弥散加权成像对恶性肿瘤骨转移诊断试验的系统评价.中国医学影像技术.2010，26（11）：2160-2163.
[20] S.Trattnig，G.H.Welsch，V.Juras，等.膝关节带基质的自体软骨细胞移植术后7T MR 23Na成像：初步结果[J].国际医学放射学杂志，2010，33（6）：576.
论文作者:黄茂华
论文发表刊物:《健康世界》2016年第25期
论文发表时间:2017/1/6
标签：软骨论文; 膝关节论文; 关节论文; 多糖论文; 损伤论文; 技术论文; 蛋白论文; 《健康世界》2016年第25期论文;