3D-WATSC序列在膝关节骨性关节病软骨退变中的应用.doc

3D-WATSC序列在膝关节骨性关节病软骨退变中的应用（1青海大学研究生院2青海大学附属医院影像中心；青海丙宁810001）膝关节骨性关节病（KOA）是以软骨退变和继发骨质增生为主的低度炎性疾病［1】,致残率较高而KOA的发病机制尚不十分明确［2］研究［3］表明，KOA早 期关节软骨存在显著的修复反应，而这种早期的病理改变经体外细胞培养证实是 可以逆转的，因此只有做出早期诊断，才能采取早期干预治疗磁共振作为一种 重复性好、无创的影像诊断技术，因其软组织成像的良好对比度以及敏感性，己 经成为关节软骨检查的重要手段［4］,寻求一种最能显示早期软骨病变的成像序 列对于KOA的早期诊断是至关重要的三维扰相脂肪抑制梯度回波序列 （3D-WATSC）诊断软骨病损的敏感度、特异度、准确度分别为96.4%、87.3%、92.4%, 与关节镜诊断结果之间一致性极佳，是目前诊断膝关节软骨病损的最佳序列［5］1正常关节软骨的组织结构关节软骨为透明软骨，没有血管、祌经和淋巴组织，主要依靠周围滑液弥散 和滑膜内毛细血管渗透提供营养，自关节面向深部可分为4层：浅表层、过渡 层、放射层及钙化层［6］,前三者为软骨非钙化层，非钙化层与钙化层的分界称潮 线［7］,潮线结构是关节软骨发育成熟的标志，也是其最脆弱的地方，当软骨剥脱 （由受伤或炎症所致）时,脱离的位置常是潮线结构。

关节软骨由软骨细胞及基 质组成前者由间充质细胞分化而来后者主要由蛋白多糖（PG）、胶原纤维和水 组成PG镶嵌于胶原纤维网内，通过固定、抗压的作用使基质稳定PG极端亲 水，可产生高度张力，使软骨保持弹性钙化层中的胶原纤维聚合成小纤维束向 软骨表面垂直走行，抵达中间层后向四周散射，形成纤维网状结构，呈拱形走向 此结构使软骨对于剪切力的适应主要发生在浅表层，压力的承受主要在中间层和 深层，而且软骨下部的压力被减少，同时减少了干骺端分离2 KOA关节软骨病理改变早期KOA关节软骨局部增厚、水肿、变性，病程进一步发展软骨面局部缺损、溃疡,晚期软骨完全缺失、软骨下骨质裸露在以上形态改变之前软骨改变主要 是关节内PG和水成分的改变以及表层纤维排列方向的改变由于溶菌酶、组织 蛋白酶（D,B,F等）、水解酶及透明质酸酶等活性增高，PG耗尽，软骨基质降解,水分增 加，水分子移动性亦增强KOA的关节软骨细胞的损伤和修复失衡，使其形态和排 列方式发生改变软骨修复的过程包括内在的修复（软骨细胞增生,分泌细胞外基 质）和外在的修复（骨赘形成、软骨下骨质硬化和滑膜增生等）修复的结果即为关 节软骨的原纤维化（纤绒样变）。

这些新形成的软骨是由弓形胶原组成，含PG很少, 属胶原I型，而不是胶原II型0前认为软骨退变早期PG含量的变化可能早于胶 原网格的破坏［8】软骨下骨的改变亦是KOA进程中的活跃组成部分，促进关节 软骨的退变［9］3关节软骨的MRI表现3.1正常关节软骨的MRI表现关节软骨在组织结构上有分层，在MRI图像上亦表现分层的现象许多学 者对正常关节软骨的MR信号表现进行了组织学对照研究,并对苏多层的MR表现 进行了分析,目前对于关节软骨在MRI上分层现象的原因存在诸多解释，观察到的 现象也不完全统一而在3D-WATSC序列上关节软骨在膝关节中信号最高，软骨 分层明显，在高信号软骨中央可见1-2层线状低信号影3.2 KOA关节软骨的MRI表现对于KOA关节软骨的退变，MRI表现为软骨表面毛糙、呈锯齿状改变，软骨 深层及软骨下骨变模糊，形态不规则软骨呈局限或弥漫性变薄，直至全程缺失， 深达软骨下骨板软骨信号层次紊乱，其内其至可见斑片状或小囊状异常信号区0前国际上比较公认的软骨损伤MRI分级多采用Recht分级［10］:共分5级：0级:正常关节软骨，软骨弥漫性均匀变薄但表面光滑，仍认为是正常关节软骨；1 级：软骨分层结构消失,软骨内出现局限性低信号区，软骨表面光滑；II级：软骨 表面轮廓轻至中度不规则，软骨缺损深度未达全层厚度的50%; III级：软骨表面 轮廓重度不规则，软骨缺损深达全层50%以上，未见完全剥脱；IV级：软骨全层剥 脱、缺损，软骨下骨暴露伴或不伴软骨下骨质信号改变。

国内江浩等［11］将骨关节 病软骨损伤的MRI表现分为4期：I期：关节软骨一过性肿胀II期：II a期， 关节软骨表面出现毛糙；lib期，软骨内出现低信号小囊状病灶III期：关节软骨 明显变薄，但未累及钙化层IV期：软骨全层消失，同时伴有软骨下骨的硬化0前膝关节MRI检查常用的序列中，以SE序列的T1WI、T2WI和PDW应用 最多T1WI的空间分辨率高但软组织分辨率较差，检出病变的阳性率较低［12］, 对软骨缺损诊断意义不大在T2WI-SPIAR图像和PDW-SPAIR图像上关节软骨与周围组织形成良好对比，较 好地显示出软骨的形态，在软骨损伤显示上有较高的敏感度和特异度［13］但 是，T2WI-SPIAR和PDW-SPAIR对脂肪进行抑制都是采用频率偏移技术，对磁场 均匀性要求高，在大视野扫描吋，局部磁场的不均匀会导致软骨信号形态被脂肪 的高信号干扰，而掩盖软骨的早期病变4 3D-WATSC序列的特点3D-WATSC序列是应用频率和空间双选择脉冲仅激励某一层面中的水成分， 而脂肪质子自旋仍处于平衡状态，因而不产生信号在3D-WATSC序列上，关节软 骨呈明显高信号，软骨下骨髓和关节液为低信号，与非常亮的关节软骨形成鲜明对 比,脂肪组织抑制的均匀且彻底，呈明显低信号。

3D-WATSC序列较3D-FFE-SPIR序 列缩短了扫描时间，使软骨与周围组织的对比噪声比（CNR）效率值人人提高［14］ 3D-WATSC序列对磁场变化不敏感，软骨的高信号和周围组织的强烈对比,可以清 晰勾画出其轮廓,成功的显示软骨厚度，定量分析软骨容积［15］虽然3D-WATSC序列在软骨早期病变具有较高的敏感性，但是对韧带、半月 板的损伤、软骨下骨及骨髓水肿不敏感，因此，对于膝关节疾病我们在诊断的吋 候需要综合考虑综上所述，3D-WATSC序列在显示早期KOA软骨缺损及信号强度的改变较其 他序列有更明显的优势，可作为早期KOA诊断的首选磁共振序列；同吋结合 T2WI-SPIAR和PDW-SPAIR序列可更好评价膝关节的病变，对于评判KOA的病程 及指导临床治疗有着重要的价值参考文献[1】尚桂莲，徐焱成.高敏c反应蛋白在骨关节炎早期诊断意义的探讨.数理医药学杂志，2007,20 (4)： 475-477.[2】石晓明，于占革.骨关节炎发病机制的研究进展.中华临床医师杂志(电子版),2013,7(24):11607-11610.[3]Aigner T ,Vornehm SI,Zeiler G,et al. Suppression of cartilage matrix geneexpression in upper zone chondrocytes of osteoarthritic cartilage.Arthritis Rheum,1997,40(3):562-569.[4】孙明曜，沈彬.超高场强磁共振在关节软骨领域的研究进展.中华关节外科杂志(电子版)，2014,8 (2) :247-250.[5】王立振，陈健湘，张豫，等.3D-WATSC序列在膝关节软骨病损诊断中的价值.临床放射学杂志,2012,31(7):1003-1006.[6] Wong M, Carter DR. Articular cartilage functional his-tomorphology andmechanobiology: a research perspective. Bone, 2013, 33: 1-13.[7] McCauley TR, DislerDG. Magnetic resonance imaging of articular car- tilage of the knee. Acad Orthop Surg, 2001,9:2-8.[8】王树庆，梁有禄，肖恩华.膝关节软骨MR生理成像技术研究进展.国际医学放射学杂志,2015,38(2):152-156.[9】朱华，田发明，张柳.软骨下骨在骨性关节炎中的研究进展.医学研究生学报,2014,27(10):1095-1098.[10] Recht MP,Kramer J,Marcelis S,et al.Abnormalities of articular cartilage inthe knee.Radiology,1993,187:473-478.[11] 江浩.骨与关节MRI.第2版，上海,2011:25.[12] 谢海柱，史英红，岳凤斌，等.3T磁共振3D-FS-SPGR序列对膝关节软骨 损伤的诊断价值.医学影像学杂志，2011, 21(2)： 269-273.[13] 杨春霞，王书智，毛存南，等.质子加权预饱和和脂肪抑制序列对膝关节 敕骨损伤的诊断与关节镜对照研究.医学影像学杂志，2010,20(2):241-243.[14] 顾菲,张雪哲.水激励技术在关节软骨MR成像中的应用.中华放射学杂志,2007,41(12):1299 -1319.[15] Bauer JS, Krause SJ, Ross CJ, et al. Volumetric cartilage measurements ofporcine knee at 1.5T and 3.0TMR imaging:evaluation of precision andaccuracy.Radiology,2006,241:399 -406.。