讲座 mr对比剂及dwi成像在软骨病变中的应用

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1、讲座MR对比剂及DWI成像在软骨病变中的应用MR对比剂及DWI成像在软骨病变中的应用广州暨南大学附属第一医院  影像中心刘斯润  关节软骨是维持关节运动不可缺少的组织结构。关节软骨使关节可以活动自如，一旦受到损伤，软骨变性脱落，暴露软骨下骨质，骨与骨之间直接接触并相互磨擦，引起炎症反应，最终导致关节强直，关节功能丧失。近年来，随着关节软骨病变治疗方法的研究与进展，如：软骨保护剂、软骨生成因子的开发和软骨移植术等的研究，使关节软骨疾病早期治愈成为可能。因此，对早期诊断关节软骨疾病提出了更高要求，如早期精确诊断关节软骨病变的存在、数目及病变的范围等软骨退变由其生物化学成份变化开始，引起组织形态及

2、生物力学的变化。水是关节软骨含量最丰富的成份，做为组织间液，其给软骨提供一定的坚硬度，在负重时部分水从软骨基质内挤入关节腔而具有润滑关节面的作用。胶原原纤维通过共价键连接成胶原纤维，一方面保持了其结构的稳定性，一方面产生了较强的张力。关节软骨表层胶原纤维的平行排列方式有助于缓冲部分剪切力和压力，其深层垂直排列的胶原纤维有助于垂直方向应力的传递。蛋白多糖聚合物为具有极端亲水性的高分子聚合体，能产生较强的张力，使软骨保持其弹性。该聚合体中的糖胺聚糖（GAG）侧链基团因带大量的负电荷而吸引Na及水进入软骨基质内，使关节软骨产生一定的坚硬度，同时在软骨基质内产生Donnan渗透压以维持软骨基质内的水

3、含量。MRI做为一种无创性的、多参数、多平面成像技术在显示关节软骨的功能状态方面的研究也取得了一定进展，在MRI，T2是鉴别蛋白多糖丢失和胶原丢失最有用的参数，T2WI信号在两种成份丢失时均增高，但在蛋白多糖丢失时，T2值增加更显著。T2与关节软骨的生物力学系数和蛋白多糖的生化成份有明显相关性，而蛋白多糖与软骨的坚硬度有关。同时，:在T1+C序列上，蛋白多糖丢失导致T1缩短的程度明显大于胶原的丢失。T1的缩短可能因为:当组织中的蛋白多糖降解时，Gadolinium的静电排斥作用减少，从而使Gadolinium在局部浓聚之故。一、静脉注射MR对比剂关节造影在关节软骨病变中的应用蛋白多糖的丢失是

4、在软骨退变中能最早被检测的成份之一，因此，运用离子型对比剂行MRI增强扫描在检测骨关节炎早期阶段软骨基质异常方面具有很大潜力。应用离子钆对比剂能评价关节软骨的生化改变，对早期软骨退变的检测有良好前景。其理论基础是，⑴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。⑵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

5、。一组骨关节炎及外伤患者用美国GEsignaMR/i型1.5T磁共振扫描仪，梯度场强23mT，梯度场切换率为120mT/ms,采用美国SUN公司生产的ADW3.1图像工作站行图像后处理。的关节造影（延时2小时）（延时4h）扫描。扫描方法及序列：（1）矢状位自旋回波T1加权像（SET1WI）（2）轴位三维压脂扰相梯度回波序列（3D-FS-SPGR）(3)轴位高分辨三维压脂扰相梯度回波序列（HR-3D-FS-SPGR）(4)轴位压脂扰相梯度回波序列（FS-SPGR）(5)轴位扩散加权成像（DWI），  SET1WI、3D-FS-SPGR、FS-SPGR序列扫描；（1）静脉注射MR对比剂Gadol

6、inium延时2小时扫描可清楚显示关节囊积液强化，信号增高；（2）延时4h扫描看见关节囊内强化的关节积液信号减退，而关节软骨信号增高。而膝关节炎组关节软骨信号不均匀，或可见表面缺损软骨退变早期，蛋白多糖含量减少，对钆螯合物Gadolinium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。经过2、4小时的延时扫描可见软骨强化，早期病变可有不均匀强化。同时静脉注射对比剂显示关节囊内滑膜等病变。特别是对平扫不能显示的半月板撕裂的显示，可对临床症状明显而MR平扫不能显示的半月板撕裂的是一个良好的补充检查。静脉注射M

7、R对比剂Gadolinium间接关节造影关节软骨成像可清楚显示关节软骨病变及关节其他病变具有良好的应用前景。二、弥散加权成像在关节软骨病变中的应用磁共振弥散加权成像是测量水分子的自由弥散的程度，从而在分子水平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