关节软骨MR成像研究进展及临床应用

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1、关节软骨MR成像研究进展及临床应用医学成像在过去20年间取得了长足的进展，尤其是磁共振成像的发明,赋予肌肉骨胳疾病研究前所未有的能力。目前，以肌肉骨胳疾病为指征作MRI检查者占MRI检查病人总数20%-30%⑴。当今放射学中，MRI是作为一种强有力的断层工具及诊断手段出现的。断层图像最终所得的磁共振信号对牛•理*化微环境的许多特征特别敏感，如水分子的含量、氢质子状态、大分子（特别是蛋白质）含量等等。用于形成磁共振图像的信号主要来源于氢质子，主要见于水及脂类分子；其他生物学上有关的原子核如23钠和31磷亦能

2、产生核磁共振，但目前在成像应用方面受到限制。组织水对形成磁共振信号的贡献最大，MRI对组织水含量的轻微增减有明显的敏感性，局部组织含水量稍增加，不论是自由水还是结合水，MR信号均可发生显而易见的变化，相比之下，后者更为明显。因此，它能以其它成像技术（如常规放射照相、CT、核医学技术、单光子发射CT、正电子发射体层成像）无法比拟的方式分辨不同组织，发现、勾画及描述病理异常组织。认识MR信号及技术的复杂性，根据物理化学微环境特征的一定程度特性，可获得在疾病早期发现、分级及定性方面止确的诊断及预后判断。鉴于MR

3、I是一种生理敏感及形态或解剖分辨性能优越的技术，已将其应用扩展到疾病的发展、研究及随访中。组织特征量化增强了对诊断及预后的评价标记，也提供了一种监测治疗效果的工具。当前，关节软骨病变的MR成像研究，也是以病理形态变化出现之前的组织特征量化为冃的和特征，以进一步适应临床需要，明确关节软骨在外伤、退变和感染性疾病中的损伤程度,以及对关节置换术、软骨移植术或软骨保护药物治疗后的软骨恢复情况作出准确评价。本文在复习关节软骨正常组成、结构、功能和MR成像的基础上，回顾性总结分析了常见软骨病变不同序列的MR影像表现及

4、MR技术的进步使关节软骨的检查由形态学向分子水平定量定性的临床应用前景。1关节软骨的结构、组成与功能关节软骨又称透明软骨，厚l-5mm,附着于运动关节的骨性关节面。它是组成活动关节面的有弹性的负重组织，可减轻关节反复滑动中关节面的磨擦，具有润滑及耐磨损的特性，并且还吸收机械性震荡，传导重力至软骨下骨。在大多数滑膜关节，关节软骨能在80年或更长时间内提供这些必要的生物学功能，没有任何材料能够替代关节软骨完成这些功能。关节软骨主要有大量细胞外基质与散在分布其中的高度特异性细胞一—软骨细胞组成。关节软骨的形成与

5、维持依赖于软骨细胞，它们来源于间充质细胞，在骨骼的形态发生与发育过程中分化并形成软骨细胞。在骨骼的生长过程中，这些细胞可以增加基质的体积。在成熟软骨组织中，软骨细胞占总组织体积的10%以下，负责维持基质。软骨细胞代谢活跃，可对许多环境刺激产生反应，包括：可溶性调节因子（如生长因子、白细胞介素、药物）；基质分子；负重；流体压力的变化。虽然软骨细胞一般处于稳定状态，但它对一些因子（如白细胞介素-2）的反应可以导致基质的退变。同时关节软骨的软骨细胞对于另外一些通常调节人体生理活动信号的反映是有限的，关节软骨无神

6、经支配，所以不依赖神经冲动传递信息；并且由于不含单核细胞或免疫球蛋白，故关节软骨中没有免疫反应。关节软骨的基质主要成分是水、蛋白多糖与胶原，少量的糖蛋白与其它蛋白。这些成分一起构成了关节软骨组织独特而复杂的结构与力学特性。从关节软骨表面至软骨下层，关节软骨的结构组成依深度而变化，包括细胞的形状与大小，胶原纤维的粗细与走向，蛋口多糖的浓度及水含量的多少。关节软骨可被分为4层：(1)浅表层(superficalzone)浅表层位于软骨最表层并组成滑动表面。纤细的胶原纤维与关节面平行，软骨细胞伸展且长轴与关节平

7、行，蛋白多糖的含量最低，水分的含量最多。(2)屮间或过渡层(transitionalzone)胶原纤维略粗，排列不太整齐，软骨细胞外观近似圆形。(3)深层或放射带(radialzone)蛋口多糖含量最多，水分最少，胶原纤维直径更粗，与关节面垂直排列。(4)钙化软骨层(calcifiedcartilagezone)它将透明软骨与软骨下骨分开。苏木精一伊红组织染色发现一条淡蓝色的波状条纹，称为“潮线v(tidemark),介于深层与钙化层之间。随年龄的增长，组织重建时，“潮线”数□增加［1］。下面复习一下儿种

8、主要的基质成分：(1)水分水分是正常关节软骨最丰富的成分，占湿重的65-80%o骨关节炎早期，组织分解以前水分的含量可达90%以上。少量的水分位于细胞间隙，30%位于胶原屮的纤维间隙，剩余的位于基质屮的分子间隙。组织水分中溶解有无机盐，如钠、钙、氯、钾。整个关节软骨中水分的含量不尽相同，软骨表面为80%,深层只有65%o当固体基质受到挤压或存在压力梯度时，水分可以在基质中流动。通过组织和关节表面的水分流动，可以促进输送营养物质