膝关节常见病变的磁共振诊断及扫描技术的应用.doc

膝关节常见病变的磁共振诊断及扫描技术的应用【关键词】 膝关节病变；磁共振成像；诊断及扫描Application of MRI Scanning Technique in Common Knee Joint Diseases Key words:Knee joint diseases; MRI; Diagnosis and Scanning 磁共振成像（MRI）应用于膝关节疾病的诊断始于1983年。而膝关节半月板撕裂，软骨病变，严重半月板退变，关节渗出，韧带损伤，Baker囊肿是关节疼痛的常见原因。目前就本文病例常见为半月板撕裂、半月板退变及关节软骨病变，其中又以半月板退变者居多，临床以半月板撕裂引起膝关节疼痛和功能障碍的最为常见原因；本组病例着重根据膝关节扫描技术及MRI影像学特点加以分析讨论了MRI诊断价值，旨在提高对膝关节病变的诊断水平，尤其对半月板病变的诊断，现报告如下。1 材料和方法1.1 临床资料本组共32份病例，其中膝关节外伤就诊11例，膝关节疼痛 、肿块绞锁及功能障碍症状就诊 21例，部分病例呈行X线平片及CT检查，显示有骨质增生关节间隙狭窄。32例膝关节MR检查，男13例，女19例，年龄12岁72岁，平均年龄45.6岁。左膝关节18个，右膝关节22个，其中4例患者行双侧膝关节扫描。1.2 扫描方法磁共振检查采用PHILIP Gyroscan Intera 1.5T超导磁共振机扫描，检查时使用膝关节专用表面线圈，笔者采用Flex Ciol线圈，包绕膝关节，线圈中心通常定位于髌骨下缘水平。检查时患者仰卧位，患膝自然伸直，不必强调患膝是否处于外旋1520的状态。利用各种辅助固定装置使关节处于稳定舒适的状态，以利于患者配合相对长时间的扫描。然后对患膝行矢状位、冠位及轴位三个扫描方位，因为它是诊断半月板病变和交叉韧带病变最主要的依据，常规应垂直于股骨内外髁后缘的连线进行扫描，冠位应平行于股骨内外髁后缘连线进行扫描；横断是评坐髌骨后缘软骨的最好方位；如果显示前叉病变可以外旋转1520的斜矢状面扫描；成像序列及参数的选择：用自旋回波及SPAIR序列扫描，部分应用STIR序列。32例40个膝关节行自旋回波T1WI扫描，参数为TR= 500 ms，TE=18 ms，采集次数为2，时间为3.81 min；T2WI扫描参数为TR=5 830 ms，TE=120 ms，采集次数为4，时间为5.5 min；双回波SE序列中参数为TR=2 119 ms，TE=20/85 ms；梯度回波序列扫描参数为T1WI中TR=550 ms，TE=14 ms，采集次数为3，时间为4.21 min T2WI中TR=718 ms，TE=88 ms，采集次数为2次，时间为4.21 min；STIR序列中TR=1400 ms，TE=13 ms，采集次数为2次，SPIR序列TR=5 823 ms，TE=100 ms采集次数为3，时间为3.17 min，序列均取12层15层，层厚为3 mm，层间距为0.3 mm；扫描野为RFOV 100%。1.3 软骨测量方法将膝关节矢状位及冠位扫描的软骨分为13个测量点，分别用卡尺测量MRI像上的软骨厚度。具体部位：矢状位的髌骨上、中、下点，股骨髁前下，股骨髁下及后下点，胫骨平台前、中、后点；冠状位股骨髁内外侧各自的中点及胫骨平台内外侧各自的中点。标准：股骨髁软骨厚度为，平均为2.16 mm,胫骨平台软骨厚度为平均2.43 mm,髌骨内面软骨厚度为4.12 mm。2 结果 本组病例中，半月板退变31例 ，其中14例伴有半月板撕裂 ，5例软骨病变，关节腔积液9例，韧带损伤5例，Baker囊肿3例，本组诊断与其他影像学检查及随诊关节镜检查相符。MRI显示软骨表面不整齐或缺损病例中约占80%，MRI诊断半月板退变敏感性95.6%,特异性73.7%以上。3 讨论3.1 关节病变的检查技术膝关节半月板MR检查常用自旋回波序列，T1WI与T2WI其对比二者对半月板病变显示率差异很小。由于T2WI扫描时间长，信噪比较低，对半月板撕裂不如T1WI，但对关节积液及Baker囊肿T2WI才显示出它的敏感性，部分病例用梯度回波序列检查半月板病变，可在短时间内得到良好的对比图像，本组32例在T1WI中4例T1WI MR信号不清晰，不好确定MR信号的级别，而在梯度回波序列病变都较清晰地显示，所以当常规T1WI扫描半月板MR信号显示不清晰时，应加用梯度回波序列，也可直接用梯度回波序列扫描，梯度回波序列能集T1W和T2W优点于一体，能清楚地显示正常关节的解剖结构和异常病变，诊断正确率不亚于T1WI和T2WI，同时还能获得连续薄层切面，缩短检查时间，STIR序列是检查关节软骨的理想序列。矢状面与冠面做补充，是T1WI矢状冠状加T2WI矢状，必要时加扫轴位像，观察软骨的细节常用T1WI。韧带损伤有时需加SPAIR序列。常规应用双回波TSE（Turb SE）序列进行观察，TSE序列与SE序列比较采集时间缩短50%，从足至头，前后方向旋转化学位移伪影，交换相位编码和读出梯度方向，减少FOV边缘的卷褶伪影，且不影响成像质量，用FLOW加YES减少流动伪影。3.2 半月板退变及半月板撕裂MR诊断半月板病变较其他影像更提高了一步，半月板信号的改变可反映组织学的改变，但也可出现假阳性。它是检查半月板损伤的理想方法，能明确半月板撕裂的部位和类型，这有利于选择适当的手术路径和发现病变。MR诊断半月板撕裂主要依据是在低信号的半月板内发现中等信号缺损，撕裂的方向可以是垂直撕裂，水平撕裂或斜形撕裂，常见的类型有桶柄状撕裂：这是一种沿着半月板环的垂直撕裂，撕裂的内侧碎片移向髁间隆突区而难以显示，MRI表现为半月板尖端变钝，常见不到线状高信号影；放射状撕裂：是垂直于半月板环长轴的撕裂，根据撕裂的部位、方向、大小等有各种MR表现；同时有垂直撕裂和水平撕裂的称复合性撕裂；鹦鸪嘴或瓣样撕裂：撕裂始于半月板的中心缘，与半月板长轴呈斜行的曲线样垂直撕裂；边缘撕裂：为平行于半月板环、位于半月板边缘5 mm以内的撕裂；鱼嘴样撕裂：是延伸到半月板中央游离缘的水平劈裂。半月板退变或撕裂根据形态和程度分为三级：一级信号表现为不定形或球形的高信号影；二级信号表现线状的高信号，二者均不延伸至关节面；三级信号为线状或弥漫性高信号并延伸至关节面，代表有关节镜可见的撕裂。为了减少假阳性率，必须在冠状面和矢状面上均见到延伸至半月板表面的高信号才可诊断撕裂。半月板撕裂除信号异常外还可表现为形态异常，如半月板尖部变钝、半月板碎片移位、半月板后角缩小使后角小于前角。撕裂部位可以在前角、体部或后角，以内侧半月板的后角最常见，后角病变约占78.1%,可显示辉度变化三级高达30.8%。 0级、级不伴半月板断裂，3级66.2%伴有断裂。结果提示本组32个膝关节发现39个MR高信号，敏感性于T1WI较高，T2WI对诊断再撕裂或未愈合有用，但敏感性相对较低。MRI可发现无症状的稳定性半月板撕裂，级主要见于半月板前角与体部，因此处受下压力较重，易于劳损多见于无症状儿童及青年患者。据文献报道发现半月板异常信号存在于各年龄组，且随年龄增大信号级别也随之升高，延伸到半月板表面的线状或弥漫性高信号不仅见于半月板撕裂也可见于完整无损的半月板。因此该表现，在老年人不能轻易诊断为半月板撕裂，而以半月板退变伴有较大可能撕裂的诊断为妥。有症状的半月板损伤病中以水平撕裂为常见，且水平性半月板撕裂往往是退行性变的结果，并非急性外伤所致；半月板退变以35岁后多发，如伴有撕裂与老龄化和反复慢性损伤有关，组织学早期表现为黏液样变性，包括多糖基质增加，软骨细胞坏死，原纤维分离和微小囊肿形成等。随着病程进展，纤维软骨分离断裂，沿胶原纤维的方向形成水平状的离断层，当其延伸到关节面即形成半月板撕裂。膝关节外伤多于青年人，其损伤机制与关节突然旋转和屈伸运动密切相关，股骨骤然旋转使半月板移向中心造成边缘撕裂，猛烈屈伸使半月板后角及体部挤压于股胫骨关节面之间而导致长形纵裂或后角边缘撕裂。半月板退行性变与撕裂后，滑膜囊内的液体被吸收到半月板内，水分子吸附在蛋白大分子边缘面上，使病变局部T1值缩短，氢质子密度升高，所以T1WI与质子密度加权像上均呈相对高信号，渗出液呈长T2值。3.3 透明软骨MRI能清楚，无创伤性地显示关节软骨，具有其他影像学检查不可比拟的优越性。软骨的退变分为两种类型：基底部退变和表面退变，前者主要见于青年人，常因创伤、代谢障碍等因素致关节软骨深层的垂直胶原纤维断裂。后者常见于老年人，反复的亚临床型创伤致浅表软骨层的破坏，最终导致骨关节炎。关节病变分为五级：0级为正常软骨；级为软骨软化，肿胀。MRI表现为软骨局部增厚，信号异常，但软骨表仍光整；级为软骨碎裂或裂缝导致软骨表面不规则 ，直径不超过1.3 cm，深度超过软骨厚度的50%。MRI表现为软骨表面轻度不规则伴信号异常。级为软骨表面的不规则，直径超过1.3 cm，不累及软骨下骨质。级为软骨全层的侵蚀伴有软骨下骨质的暴露。MR表现为软骨缺损延伸至软骨下骨质，MRI能清楚显示软骨变薄，缺损及信号改变，但对早期的软骨软化，裂缝较难显示。主要透明软骨病变特别注意软骨局部轮廓的改变，有的为局部变薄，形态欠规则等。软骨病变的信号在T1WI和质子密度像以低信号常见，在T2WI和梯度回波序列则以高信号常见。MR诊断软骨病变依靠软骨局部异常信号轮廓的异常，才能做出诊断。本文与32个膝关节MR影像中，发现5例有软骨病MR信号占15.6%，其信号改变与上述标准一致。3.4 关节滑膜炎及关节腔积液沿关节腔内可见有和T1及长T2信号，部分可见有髁尖隆突增生信号，出血者呈高信号，积液常分布于髌骨内外侧呈鞍袋状可蔓延至半月板表面及十字韧带周。囊肿：形成长T1及长T2的边界清呈类圆形的异常信号影像。膑上囊积液，腘窝滑膜囊肿，在T1WI呈低信号，在T2WI呈高信号常位于腓肠肌内侧腹后肌内及深部常伴有膝关节异常。3.5 韧带损伤 临床上前交叉韧带的损伤较后交叉韧带常见，MRI可直接显示交叉韧带的形态、信号改变。MRI交叉韧带撕裂的共性表现有，直接征象：在冠状位和矢状位上见不到正常的交叉韧带；韧带中断不连续；韧带增粗，边缘不规则或波浪状；韧带内出现局限性或弥漫性的高信号。间接征象：韧带附着处撕脱骨折；局部软骨缺损或伴有半月板撕裂；骨挫伤，骨髓水肿。此外前交叉韧带撕裂的间接征象尚有：胫骨前移；后交叉韧带向前弯曲突出；异常后交叉韧带线和后股骨线等。韧带部分撕裂时主要表现为韧带内信号不均匀，出现部分高信号，但仍保持 其连续性。韧带及其附近软组织内有无水肿是鉴别急慢性损伤的主要依据。慢性撕裂时，水肿常已消退，同时由于纤维瘢痕的修复，可使损伤韧带恢复带状低信号形态，类似正常，但局部成角变形可提示诊断。另外，膝关节周围有积液或出血，它们是中等信号或高信号，在SE序列中或梯度回波序T2WI示韧带撕裂所致的水肿，前十字韧带后弯松驰贴近后十字韧带说明十字韧带粘连。MRI诊断前交叉韧带撕裂的敏感度和特异度分别为92%、96%，MRI诊断后交叉韧带撕裂的正确率为100%。关节镜检查前交叉韧带的结果较可靠，但在正常前交叉韧带存在的情况下，关节镜难以观察后交叉韧带的全貌，因此MRI对后交叉韧带的评价有其特殊的价值。侧副韧带的损伤以内侧较常见，其MRI表现与交叉韧带相似，主要表现为：侧副韧带的中断不连续，出现异常形态特征；韧带内出现高信号等。另外尚可伴有滑囊积液，皮下组织、筋膜的水肿，附近脂肪影消失，骨挫伤，半月板关节囊分离以及韧带附着处的撕脱骨折等。3.6 骨性病变 MRI能发现平片不能显示的隐性骨折、骨挫伤、骨髓水肿等，而且对某些骨关节疾病的评价有其独特之处。剥脱性骨软骨炎常累及膝关节的股骨面。有完整关节软骨覆盖的稳定的骨软骨片，常能自愈，但与骨质明显分离的碎片常需手术切除或内固定。MRI对确定骨软骨片的稳定性很有帮助。骨软骨片的移位是不稳定的可靠指征。碎片的大小也与稳定性有关，<0.2 cm的碎片常为稳定的而>0.8 cm的常为不稳定性，在T1WI和T2WI上均为低信号的碎片可以认为是非存活的。MRI是发现早期缺血性坏死最敏感的成像方法。在T2WI上可清楚显示缺血性坏死的特异征象为“双线征”。即在病变周围带状高信号附近见有线状低信号影。MRI能反映缺血性坏死的病理过程。期即早期，表现为病变周围的双线征，但受累骨组织的信号仍正常。期，表现为病变区在T1WI和T2WI上均为高信号，代表亚急性出血。期，因液体的进一步积聚，表现为T1WI上的低信号，T2WI上的持续高信号，期由于骨坏死，在T1WI及T2WI均为低信号。3.7 其他病变MRI能显示类风湿性关节炎早期的软骨，韧带和肌腱的改变。通过增强检查，还可鉴别过度增生的血管翳和关节渗液，有助于评价病变的活动性，此外，MRI对于色素沉着绒毛结节性滑膜炎，滑膜性骨软骨瘤病等少见疾病的诊断和鉴别诊断均有一定的帮助。 综上所述，膝关节常见病行MR扫描诊断是关键，高分辨率薄层成像是膝关节MR扫描应当追求的目标。MRI具有多轴面成像无创伤以及可显示半月板表面和内部结构等，已成为膝关节病变的首选方法。【参考文献】 1马新华，李铁一，徐建民，等.膝关节半月板和在节软骨病变的磁共振诊断J.中华放射学杂志，1994，6：367，3762.2杨正汉.磁共振成像技术指南M.北京：人民军医出版社，2007：775782.3Mink JH. 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