磁共振对膝关节软骨损伤的诊断价值

1.河南省漯河医学高等专科学校第一附属医院影像科(河南 漯河 462000) 2.河南省漯河医学高等专科学校第二附属医院影像科(河南 漯河 462300)

张振勇1 王海波2 段宏伟2

磁共振对膝关节软骨损伤的诊断价值

1.河南省漯河医学高等专科学校第一附属医院影像科(河南 漯河 462000) 2.河南省漯河医学高等专科学校第二附属医院影像科(河南 漯河 462300)

张振勇1王海波2段宏伟2

目的探讨MRI对膝关节软骨损伤的诊断价值。方法回顾性分析123例（150膝）膝关节软骨损伤的MRI影像资料，并与关节镜或手术对照。结果本组123例（150膝）900个软骨面中，MRI诊断膝关节软骨损伤的总敏感度为99.15%，特异度为98.35%，准确度为98.67%，阴性预测值为99.44%，阳性预测值I～Ⅳ级分别为82.35%、87.7%、94.4%、100%。与关节镜结果相比，MRI诊断膝关节软骨损伤一致性佳（Kappa=0.949），差异无统计学意义（p＜0.05)。结论MRI能较准确判断膝关节软骨损伤的部位、范围及程度，为临床治疗方案的确定提供重要依据，是软骨损伤的最佳检查方法。

磁共振成像；软骨损伤；膝关节；诊断

膝关节软骨损伤较为常见且隐匿，影响膝关节稳定性，可导致长期的关节疼痛，运动障碍，影响正常生活。早期准确诊断及治疗，对改善患者预后意义重大。本文搜集123例本院均经关节镜证实为膝关节软骨损伤患者的磁共振(magnetic resonance imaging，MRI)影像资料，并与关节镜或手术结果对比分析，研究评估MRI对膝关节软骨损伤的诊断准确性，进而提高对膝关节软骨损伤的认识和诊断能力，为临床诊治提供可靠依据。

1 资料和方法

1.1 一般资料搜集本院2013年09月～2014年10月收治患者123例(150膝)，其中男32例，女91例；年龄18～72岁，平均38.4岁。单纯左膝关节47例，单纯右膝关节49例，双膝关节27例。29例有明显外伤史，94例无明显诱因。临床表现主要为疼痛、关节绞索、弹响及活动受限等。所有病例行MRI检查及关节镜检查或手术，均证实为关节软骨损伤。

1.2 采用设备及检查技术采用美国通用公司生产的GE Hde Signa 1.5T超导型MR仪，膝关节专用线圈。患者仰卧，足先进，双腿自然伸直。高场机常规扫描矢状位、冠状位及轴位：FSE T1WI(TR 320ms，TE 14.9ms)；FSE PDWI(TR 1820ms，TE 33.5ms)；FOV 15cm×15cm，层厚4mm，层距0.5mm，NEX 3。

1.3 观察方法将每个膝关节软骨面分为6个区域进行观察评价，即胫股内侧关节对应的股骨内侧髁及胫骨内侧平台软骨、胫股外侧关节对应的股骨外侧髁及胫骨外侧平台软骨、髌股关节对应的髌骨软骨和股骨滑车软骨。观察内容包括关节软骨、软骨下骨骨质、半月板、交叉韧带、侧副韧带、关节腔及关节周围软组织。由两名(或以上)高年资医师独立阅片、诊断，记录软骨损伤的范围及分级，结果不一致时，多人会诊、讨论、最终达成一致。最后与关节镜或手术结果进行对比。

1.4 诊断标准采用修订后的与关节镜分级符合的Noyes MRI分级系统[1]。0级：正常软骨；Ⅰ级：软骨形态正常，局部信号变化(T2WI信号增高)，关节镜下软骨表面局部软化；Ⅱ级：软骨表面部分缺损，深度＜全层的50%，关节镜下软骨表浅纤维化、溃疡或侵蚀；Ⅲ级：软骨表面部分缺损，深度≥全层的50%，但未达100%，关节镜下重度纤维化，呈蟹肉样；Ⅳ级：软骨全层缺损、剥脱，软骨下骨质暴露伴或不伴软骨下骨质信号改变，关节镜下见软骨下骨裸露。

1.5 关节镜或手术均有关节骨科同一组经验丰富的医师完成，按步骤对髌股关节、胫股内、外侧关节对应软骨逐一详细检查，对MRI提示软骨损伤部位重点检查，详细记录软骨损伤的部位、范围及程度，并与MRI图像认真比对。

1.6 统计学分析采用SPSS19.0软件对所得的数据进行统计学分析，用Kappa检验MRI诊断与关节镜的一致性，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 关节镜诊断结果本组123例(150膝)900个关节软骨中，0级545处，占60.56%(545/900)；Ⅰ～Ⅳ级共3 5 5处，占39.44%(355/900)，其中，Ⅰ级47处、Ⅱ级70处、Ⅲ级108处、Ⅳ级130处，分别占13.24%(47/355)、1 9.7 2%(7 0/3 5 5)、3 0.4 2%(1 0 8/3 5 5)和36.62%(130/355)。具体结果见表1。

2.2 MRI诊断结果本组1 2 3例(1 5 0膝)9 0 0个关节软骨中，0级5 3 9处(图1)，占59.89%(539/900)；Ⅰ～Ⅳ级共361处，占40.11%(361/900)，其中，Ⅰ级5 1处(图2)、Ⅱ级7 3处(图3)、Ⅲ级1 0 7处(图4)、Ⅳ级1 3 0处(图5)，分别占1 4.1 3%(5 1/3 6 1)、2 0.2 2%(7 3/3 6 1)、2 9.6 4%(1 0 7/3 6 1)和36.01%(130/361)。具体结果见表1。

表1 MRI表现与关节镜检查所见对照（单位：处）

表1中MRI诊断关节软骨损伤的敏感度为99.15%，特异度为98.35%，准确度为98.67%，阴性预测值为99.44%，阳性预测值I～Ⅳ级分别为82.35%、87.7%、94.4%、100%。与关节镜结果相比，MRI诊断膝关节软骨损伤一致性极佳(Kappa=0.949)，差异无统计学意义(p＜0.05)。

3 讨 论

膝关节关节软骨为覆盖于关节面的透明软骨，是一种特殊的结缔组织，由软骨细胞和基质构成，其中软骨基质占90%～95%、主要成分为大分子胶原(Ⅱ型)、蛋白多糖和组织液。正常关节软骨成人厚约2mm，小儿厚约4mm，主要起吸收震荡和缓冲压力的作用，对于保持关节功能至关重要[1]。膝关节软骨损伤后，关节软骨不能再生，且修复能力有限，影响膝关节稳定性。传统X线和CT检查难以全面显示软骨损伤情况。膝关节镜可直观显示关节软骨的损伤程度，并可对损伤软骨进行修补，是目前诊断关节软骨损伤的“金标准”[2,11]，但其为有创性检查。MRI检查以无创伤、无电离辐射、多参数、多平面成像技术、优越的软组织对比度[3]，是目前公认的无创性检查软骨病变的最佳方法。

关节软骨的MRI图像信号特征与其组织结构和生物化学特征相关联。正常关节软骨组织学上根据胶原纤维的排列方式分为4层[4]：最表面的表层、中间的移行层、再下面的放射层和最深层的钙化层。依据患者年龄及序列不同，MRI一般可以显示2～3层结构[5]。孙英彩等认为：在MRI FS FSE T2WI序列上正常膝关节软骨呈三层结构[6-7]：表层为薄的低信号层，中间的高信号层，再下方为对应于钙化层的低信号层。本组病例900个关节面软骨大部分在MRI T1WI及PDWI图像上均显示三层结构。

关节软骨最表层是互相平行、横行致密排列的薄层胶原纤维，水基本上不能透过这一层[8]。关节软骨损伤早期表现在软骨细胞外基质的合成与分解失去平衡，软骨表面胶原退变、破坏及胶原纤维的形态和排列方式发生变化，增加了关节表面的摩擦作用及对水的通透性，同时蛋白多糖合成受到抑制且丢失，导致水的含量进一步增加，同时水的摩擦阻力减少，从而增加了软骨内水分的含量导致T2弛豫时间升高；软骨内水分含量的增加、胶原网架的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，减弱其负重能力，导致软骨早期的形态学改变一软骨表面纤维化、裂缝形成，随后软骨逐渐变薄、减小[9]。因此，关节软骨损伤早期即在软骨厚度和形态发生变化之前，仅在PDWI显示出受损软骨表面局部斑点或条样高信号影，随其损伤程度的加重则表现为软骨的变薄、缺损及关节下骨质改变，T1WI和PDWI均可清晰显示。本组MRI诊断为软骨Ⅰ级损伤的51处软骨在PDWI上均显示局部高信号影(图1-2)，MRI诊断为Ⅱ～Ⅳ级损伤的310处软骨在MRI图像均显示软骨的变薄或缺损，其中73处Ⅱ级损伤软骨局部变薄或缺损，深度＜全层的50%(图3-4)；107处Ⅲ级损伤软骨表面部分缺损，深度≥全层的50%，但未达100%(图5)；130处Ⅳ级损伤软骨全层缺损、剥脱，软骨下骨质暴露，大部分软骨下骨质可见斑点或斑片状长T1长T2异常信号影(图6)。

关节软骨损伤分为急性损伤和慢性损伤，单纯就软骨的MRI表现来看，两者的表现与分级大致相仿[10]。MRI T1WI空间分辨力高，显示软骨形态较好，且对软骨下骨水肿敏感，但不易区分软骨和关节液，较难辨别软骨损伤信号变化。在T2WI及脂肪抑制图像中，关节软骨呈中等信号，与关节液高信号形成良好对比，在软骨内发现斑点、斑片或条样高信号即可考虑软骨损伤。在PDWFS序列上，关节液信号提高，软骨组织为稍高信号，骨髓组织为低信号，软骨损伤的程度能够较准确判断；同时能较好显示软骨下骨组织的挫伤和水肿，并能清楚地显示软骨下囊变及囊变与关节腔的通道。

MRI作为无损伤性的检查技术，以常规扫描序列PDW-FS和T1WI能较准确判断膝关节软骨损伤的部位、范围及程度，为临床治疗方案的确定提供重要依据，是软骨损伤的最佳检查方法。

图1-2 髌骨软骨面Ⅰ级损伤：矢状位（图1）及横轴位PDWI（图2）均显示关节软骨局部斑点或线状高信号影。图3 股骨外侧髁关节软骨Ⅱ级损伤：矢状位PDWI（图3）及T1WI（图4）均显示关节软骨变薄，厚度＜软骨厚度的50%。图5 胫骨内侧髁关节软骨Ⅲ级损伤：冠状位PDWI显示关节软骨变薄和缺损，软骨厚度的50%＜厚度＜软骨厚度的100%。图6 胫股内侧关节软骨Ⅳ级损伤：矢状位PDWI显示关节软骨缺损、软骨下骨质裸露，并见关节面下骨质信号异常。

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(本文编辑:谢婷婷)

Diagnosis by MRI on Cartilage Injury of Knee Joint

ZHANG Zhen-yong, WANG Hai-bo, DUAN Hong-wei． 1 Department of Radiology,The First Affiliated Hospital of Luo He Medical College,,Luohe 462000,Hena Province,China; 2 Department of Radiology,The Second Affiliated Hospital of Luo He Medical College,Luohe 462000,Hena Province, China

ObjectiveTo study the diagnostic value of MRI on cartilage injury of knee joint．MethodsThe MRI data of 123 patients with cartilage injury of knee joint were analyzed respectively and were compared with results of arthroscope or operation．ResultsThe total cartilage injury of knee joint presented with 99．15% sensitivity,98．35% specificity and 98．67% accuracy, 99．44% negative predictive value, stage I～Ⅳ of positive predictive value was 82．35%、87．7%、94．4%、100%．The MRI result was similar to the arthroscope result（Kappa=0．949 p=0．000)．ConclusionsMRI demonstrated the location, range and injury degree of the cartilage injury exactly, which may be the best examination for cartilage injury．

Magnetic Resonance Imaging; Cartilage Injury; Knee Joint; Diagnosis

10.3969/j.issn.1672-5131.2015.07.033

R684; R445.2

A

2015-05-18

张振勇