运动创伤的影像学诊断.doc

运动创伤的影像学诊断北医三院放射科 郑卓肇当前，对于运动创伤而言，可供临床选择的影像学方法主要包括常规x线、计算机断层成像（Computed Tomography, CT）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）、超声成像（Ultrasound）、以及放射性核素显像（Radionuclide imaging）等五种。由于每一种方法都有其特有的成像原理和成像局限性，因此各方法对不同运动创伤的诊断能力也有所不同。在临床实践中，若能充分认识这些影像学方法的适应症和诊断能力，则可以进行更优的方法选择，同时也更有助于客观评估影像检查的结果。本章将以不同的影像学方法为主干，综述它们在运动创伤中的应用，重点阐述不同影像方法的适应症以及选择原则。此外，由于MRI成像在运动创伤诊断中的地位不断上升，本章将进行较为详细的介绍。第一节 常规x线在运动创伤中的应用常规x线摄片是运动创伤影像诊断中最为常用的一种技术。作为一种历史超过百年的影像学手段，它不但设备相对简单和便宜，同时对骨关节系统疾病又具有相对可靠的诊断准确性，从而使之在骨关节领域获得了最广泛的普及和认可。尽管新的诊断技术不断出现，使常规x线在某些诊断领域的价值有所下降，但在骨关节系统的影像诊断中，常规x线依然保持着最基础、最常用的地位。结合临床表现、体格检查和常规x线摄片检查，大多数的运动医学问题可以得到解决。在进行常规x线摄片时，应该注意以下几点： 绝大多数的部位（包括四肢长骨、关节和脊柱等）都必须至少采用正交的2个方向投照，通常为正位和侧位； 摄片应当包括骨骼周围的软组织，四肢长骨摄片要包括邻近的一个关节； 对于两侧对称的部位，在诊断可疑时，可以摄照对侧以进行对照。运动创伤主要涉及骨骼和软组织（肌肉、肌腱、韧带、纤维软骨、透明软骨和滑膜等）的损伤。常规x线可以较好地显示骨骼的创伤性病变，因为它不但可以很好地区分骨骼与周围的软组织，也可以区分皮质骨、松质骨等骨内结构；但是，对于软组织创伤，常规x线的价值有限，因为它并不能区分各种不同的软组织结构，从而多表现为非特异性的软组织肿胀。骨骼的创伤性病变中，最常见的即为骨折和脱位。常规x线可以诊断大多数的急性外伤性骨折，其主要表现为骨折线，即骨皮质和骨松质连续性的中断，既可以表现为低密度的骨折线（图3-1-1），也可为高密度的骨折线。此外，常规x线也可以提供有关骨折分类和骨折断端移位的信息，并且还可以监测骨折的愈合过程以及骨折后各种并发症的发生。至于关节的脱位，绝大多数都可以通过常规x线明确诊断，主要表现为组成关节的各骨失去正常的解剖对合关系（图3-1-2）。图3-1-1 急性外伤性骨折图3-1-2 肩关节前下脱位虽然常规x线是诊断骨折和脱位的主要影像学手段，但它对于某些类型的骨折脱位还是存在一定的限度： 由于解剖结构的严重重叠，常规x线可能遗漏某些复杂区域（如骨盆、脊柱、颅面骨、中后足）的骨折和脱位； 常规x线可能遗漏某些无解剖移位的骨折，如肱骨大结节的无移位骨折； 常规x线不能诊断单纯软骨骨折； 常规x线可能遗漏某些类型的儿童骨骺骨折； 常规x线对于应力骨折的诊断存在限度。对于这些疾病，CT、MRI和放射性同位素成像通常可以提供更加确切的诊断。应力骨折是运动创伤中经常遇到的一个问题，多为长期重复性外伤诱发的骨折，好发部位为跖骨颈部（尤其是第二跖骨）、跟骨、胫腓骨近端、腰椎峡部、肋骨、骨盆等。应力骨折若发生在正常骨骼，称为疲劳性骨折，多见于青少年运动员或某些特定职业者（新兵）；若发生在非正常骨骼（如骨质疏松），则称为应力不全性骨折。依据症状出现与x线检查的时间间隔，应力骨折在x线上具有不同的表现。通常，首次x线片多不能显示任何异常，12周后的复查x线片则多可显示骨骼的异常，但有些患者可能需要数月才能出现异常的x线表现。应力骨折的常规x线表现多种多样，可以表现为明显的骨折线，也可以不出现骨折线而表现为不同程度的骨折修复，包括骨膜增生、骨痂形成和局部骨质硬化增粗等（图3-1-3）。偶尔，应力骨折的修复改变极为显著，其影像表现类似于骨感染或骨肿瘤，此时，临床资料和病变好发部位为重要的鉴别诊断依据。图3-1-3 应力骨折关节创伤的一个重要并发症即为创伤性骨关节病。与原发性骨关节病相比，创伤性骨关节病从病理和影像表现上均没有特别的差别，但更容易发生在肩关节、肘关节和踝关节。与原发性骨关节病相似，创伤性骨关节病的x线表现主要为关节间隙的狭窄、关节边缘的骨赘形成、软骨下骨性关节面的硬化和囊变、关节内的游离体、关节的半脱位和关节变形（图3-1-4）。关节软骨本身的变薄和缺失在常规x线上并不能直接显示。图3-1-4 创伤性骨关节病如前所述，常规x线并不能很好地诊断软组织的创伤性病变。但是，对于外伤后出血的钙化（如骨化性肌炎）、过度使用导致营养不良性的软组织钙化、某些代谢性疾病导致的软组织钙化（如钙化性肌腱炎）等疾病，常规x线具有诊断价值（图3-1-5）。此外，对于韧带损伤诱发的关节和脊柱不稳，应力位摄片存在一定的诊断价值，如踝关节的内、外翻投照，脊柱的屈伸侧位投照等。当然，在严重关节外伤或脊柱外伤时，为了避免进一步加重损伤或诱发危险，应该慎用或禁用应力位摄片技术。图3-1-5钙化性肌腱炎创伤性关节内紊乱是运动医学的重要内容之一，其病理改变可以累及关节内众多的软组织结构。由于这些关节内结构缺乏天然的x线对比，常规x线的诊断价值不大，因而关节造影技术应运而生。关节造影是通过穿刺关节腔，向关节腔内引入对比剂，人为地增加关节内各种结构之间的对比，从而达到诊断疾病的目的。引入的对比剂可以为单纯的阴性对比剂（如空气、氧气、二氧化碳）或阳性对比剂（如含碘溶液）（即单对比造影技术），也可为阴性和阳性对比剂的混合（即双对比造影技术）。在MRI和关节镜没有广泛用于临床之前，关节造影是诊断关节内紊乱的主要影像手段（图3-1-6）。但随着MRI和关节镜技术的推广，常规x线关节造影的应用越来越少，已经趋于淘汰之势。当前，只有少数单位依然保留关节造影技术，而且主要集中于膝关节半月板病变、肩关节肩袖病变和腕关节纤维三角软骨盘病变等少数几个病种。图3-1-6 膝关节造影第二节 CT在运动创伤中的应用计算机断层成像（Computed tomography, CT）是将计算机系统和x线发生系统相结合以获得人体断层图像的方法。与常规x线相比较，CT最大的优点在于断层图像减少了影像重叠和更高的组织对比分辨率。影像重叠的减少使很多常规x线观察不到的病变可以显示，而更高的组织对比分辨率则使CT更适合于评价软组织的病变。目前的CT设备一般均直接获得人体横断面图像，在多个横断面数据的基础上，可以进行任意平面的影像重建。随着技术的发展，螺旋CT（Spiral computed tomography, SCT）和多探测器CT（Multi-detector computed tomography, MDCT）在我国已经逐步普及，它们通过一次扫描采集所有的三维容积数据，不但加快了检查速度，而且使三维后处理的图像质量显著提高。在骨关节系统中，常用的CT三维后处理技术包括多平面重建（multiplanar reformation, MPR）、表面轮廓重建（surface shadow display, SSD）、和容积再现技术（volume render, VR）。结合CT横断面图像以及三维后处理图像，可以立体多角度的呈现骨骼与其相邻结构的解剖关系，从而提供更全面和直观的诊断信息。头颅的运动相关性创伤多见于摩托车、拳击、足球、棒球、冰球和滑雪等运动，主要为颅骨骨折和颅内脑实质的损伤。CT检查可以同时明确这两方面的情况（图3-2-1），因此已经替代常规x线而成为头颅外伤的首选诊断手段。脑震荡是最常见的运动相关性脑损伤，表现为不同程度的意识丧失和定向力障碍，它通常不引起结构性的脑损伤，因此多数不需要进行CT检查，即使接受CT检查也多为正常表现。更为严重的脑损伤包括局部的脑挫伤，脑挫裂伤，以及脑内、硬膜下和硬膜外血肿，CT应该为这些急性脑损伤的首选诊断方法：急性脑挫伤本质为脑水肿，在CT上表现为低密度；急性脑出血在CT上表现为高密度；急性脑挫裂伤则在CT上表现为高、低混杂密度。图3-2-1 颅骨骨折和硬膜外血肿在运动相关性脊柱损伤中，CT的主要作用为确立有无骨折，并用于评价骨折的范围和移位情况。由于脊柱区域复杂解剖而导致的重叠，常规x线片并不能满意显示椎弓等区域的骨折，也不能满意显示骨折碎块向椎管内的移位情况，而CT横断面图像结合MPR重建则可以解决绝大多数的此类问题（图3-2-2）。对于椎间盘的病变，常规CT诊断腰椎间盘的效果较好，但诊断颈椎间盘和胸椎间盘病变的能力则明显不如MRI。对于脊髓和神经根的损伤，CT椎管造影曾经是一种有力的诊断手段，但此种检查需要向蛛网膜下腔内注入对比剂，有一定的创伤性和危险性，目前已经基本被MRI取代。至于脊柱韧带的损伤，CT检查并不能提供直接的影像诊断依据。图3-2-2 脊柱骨折的碎块向椎管内移位CT在骨盆损伤中的主要作用为以下两点： 确定有无骨盆骨折和骨折的分型； 评估骨盆骨折的并发症。与脊柱类似，骨盆各结构重叠严重，从而导致常规x线难以满意评估骨盆的骨折情况，而CT检查则可确定是否存在骨折，并可以进行确切的分型，从而指导临床的治疗选择。骨盆骨折的并发症包括尿道撕裂（多为男性）、膀胱破裂或挫伤、膈肌破裂、以及神经血管损伤等，CT增强扫描可以很好的评估这些病变。钝性腹部外伤在运动员中的发生率远低于骨骼肌肉系统的外伤，但前者更容易出现严重和危及生命的并发症，因此需要及时的诊断。对于腹部实性脏器的损伤，CT已经被证实是一种敏感性和特异性都极佳的诊断手段，可以很好地显示急性腹腔内和后腹腔的出血，同时也可评估肝脏、脾脏、胰腺以及泌尿生殖系的情况（图3-2-3）。当然，腹部CT检查应该在患者情况稳定的状态下进行。图3-2-3急性外伤性脾脏包膜下出血通常，常规x线足以评价运动损伤相关的胸廓骨折，也足以评价骨折引起的并发症（如血气胸、肺挫伤等），因此并不需要CT检查。但是，若常规x线诊断有疑惑，则可以用CT进行补充，CT检查对于轻度的肺实质创伤性病变以及少量的血气胸更加敏感。对于纵隔损伤，不管是纵隔或心包的出血和气肿、大血管的损伤、还是支气管或食管的破裂，常规x线经常只能显示非特异性的纵隔增宽，但CT检查常可明确特异性的病因。对于四肢关节的骨折脱位，与常规x线相比，CT检查的优越之处在于不但可以显示关节面的骨折情况，同时也可以明确显示关节腔内的骨折块（图3-2-4）。而且，通过CT三维后处理技术的应用，骨折与邻近组织结构的关系可以得到立体直观的显示。对于四肢关节的软组织结构损伤，尽管CT比常规x线具有更高的组织分辨率，但CT依然不能确切区分关节内的各种软组织结构，因而CT的诊断价值并不大，首选的影像学方法应为MRI成像。图3-2-4 关节内骨折块CT关节造影是传统关节造影的发展，需要进行关节穿刺并引入对比剂，之后进行CT扫描，利用CT断层图像无重叠和更高组织分辨率的特点，显著提高关节造影的诊断效能。然而，由于MRI成像的广泛应用及其良好的诊断性能，CT关节造影目前在临床上的应用并不广泛。当前，肩关节CT关节造影和膝关节CT关节造影还有一定的临床价值，前者主要用于诊断关节盂唇和肩袖的损伤，后者主要用于评价膝关节的软骨病变、关节内的游离体以及术后残存半月板的再次撕裂（图3-2-5）。图3-2-5半月板修复术后CT作为一种在我国已经基本普及的影像技术，不但可以检出轻微外伤和监测复杂外伤的并发症，同时也具有较好的检查舒适性和高的图像空间分辨率，因此它在运动创伤的诊断策略中将占据一个长久不衰的席位。但是，CT检查的缺点也显而易见，它不但增加了患者的经济负担，更重要的是显著增加了患者的x线辐射量。因此，在临床工作中， CT检查的选择应该进行合理的利弊衡量。第三节 MRI成像在运动创伤中的应用一、 MRI成像技术简介磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）自20世纪80年代开始应用于医学，其物理原理完全不同于常规x线和CT，它并不利用x射线成像，而主要利用体内氢质子（H+）在外加磁场作用下的能量变化特性而获得断层重建图像。MRI图像的对比并不依赖于组织对x线的吸收系数，而是一种多参数的对比图像。其中，影响MRI图像对比的最主要参数为组织的T1值（反映组织的纵向弛豫过程）、T2值（反映组织的横向弛豫过程）以及质子密度值（反映组织的H+含量）。在任意一幅MRI图像中，组织的T1值、T2值和质子密度值都起着一定的影响作用。但是，通过技术调整，可以使MRI图像的对比只突出其中的某一参数，而尽量减小其它两个参数对图像对比的影响，即可以分别获得T1权重图像（T1 weighted imaging, T1WI）、T2权重图像（T2 weighted imaging, T2WI）和质子密度权重图像（proton density weighted imaging, PDWI）。这种组织对比分隔的实现，则主要依靠采用不同的MRI扫描序列以及调整序列内部的成像参数。MRI成像的扫描序列众多，但骨骼肌肉系统最常用的大致可分为三大类：即自旋回波（spin echo, SE）、快速自旋回波（fast spin echo, FSE）和梯度回波（gradient echo, GRE）序列。通过序列内部成像参数的调整，上述这些序列都可以分别得到T1WI、T2WI、和PDWI。通常说来，T1WI和T2WI是成像中必不可少的，而PDWI为可供选择的对比。骨骼肌肉系统的主要成分在SE或FSE序列T1WI和T2WI上的信号表现见表3-3-1。表3-3-1骨骼肌肉系统组织的MRI信号强度组织T1WIT2WI关节液、水低到中等高脂肪、黄骨髓高中高空气、骨皮质、肌腱、韧带、瘢痕低低纤维软骨（半月板、盂唇、关节盘）低低红骨髓低中等透明软骨中等中等肌肉、神经中等中等注：MR图像上以黑白灰阶表示信号强度，信号高在图像上显示为白，信号低则显示为黑。对于骨骼肌肉系统的病变，MRI的表现主要体现在形态学异常和信号异常两个方面。从形态学的角度，由于MRI具有区分各种组织结构的能力，可以很好的勾划出各组织的形态轮廓，因此可以直观地评价诸如断裂、肿胀、萎缩、缺损等形态学异常；从MRI信号的角度，病变组织与正常组织的T1值和/或T2值会有所差别，这种差别可以通过T1WI和/或T2WI表现出来。脂肪抑制扫描是骨骼肌肉系统MRI的重要而常用技术之一，尤其是对骨髓的病变。一般而言，病变组织的含水量较正常组织增高（水肿），从而在T1WI表现为低信号，在T2WI上表现为高信号。但是，由于正常脂肪和骨髓在T2WI的信号较高，病变组织的高信号很容易被遮盖而不明显，而脂肪抑制技术则可以显著降低正常脂肪和骨髓的高信号，从而使细微的病变更加突出（图3-3-1）。当前，常用的脂肪抑制技术主要有脂肪饱和抑制、STIR（short tau inversion recovery，短TI反转恢复）和水激发扫描等。图3-3-1 脂肪抑制扫描的作用MRI关节造影是传统关节造影与MRI相结合的一种技术，通过穿刺关节腔，向关节腔内注射一定量的对比剂（主要为稀释的Gd-DTPA溶液或生理盐水），以便进一步增加关节内的组织对比。由于常规MRI本身就具有良好的关节内组织对比，因此多数病变并不需要进行有创性的MRI关节造影检查。但是，对于术后半月板的再次撕裂、肩关节和髋关节的盂唇撕裂、腕关节纤维三角软骨盘的撕裂、肩袖和一些关节侧副韧带的微小撕裂、关节透明软骨的早期损伤、以及关节内的游离体，MRI关节造影还是可以提供更加特异和可靠的诊断信息。二、 骨髓的病变体内的骨髓分为红骨髓和黄骨髓两类，它们的组成不同，MRI的表现也有所不同。红骨髓由约40的脂肪，40的水分和20蛋白组成；而黄骨髓则由约80的脂肪，15的水分和5的蛋白组成。MRI可以显示红、黄骨髓之间的这种成分差异，正常情况下，在T1WI上，黄骨髓与皮下脂肪的信号相等，而红骨髓的信号则介于皮下脂肪和骨骼肌之间；在T2WI上，黄骨髓和红骨髓的信号强度类似，高于肌肉但略低于水；脂肪抑制扫描时，红骨髓和黄骨髓的信号均明显下降，后者更为显著。体内的红骨髓和黄骨髓处于一种动态的转化平衡中，因此其分布并不恒定。从新生儿至成人的生长过程中，四肢骨骼的红骨髓按照一定的顺序进行性向黄骨髓转化，一般是从远端向近端发展，至青春期后，一般只有中轴骨和四肢长骨的近端含有较多的红骨髓，但正常长骨的骨端、骨骺和骨突内常为完全的黄骨髓占据，这是因为在骨骺骨化中心出现的数月后，骨骺骨髓即开始被脂肪所替代。在一些生理情况或病理情况下，当造血功能不足时，可以出现黄骨髓向红骨髓的逆转化，这种逆转化的顺序为从近端向远端，与正常红黄骨髓的转化过程刚好相反。生理性的骨髓逆转化可见于大量吸烟者、肥胖患者、高海拔的人群、中年女性以及耐力运动员等，而病理性的骨髓逆转化则可见于肿瘤广泛浸润、慢性贫血患者等。明确红、黄骨髓的分布和转化规律有助于与病理性的骨髓替代相鉴别，以避免不必要的进一步检查。外伤是引起骨髓病变的一个重要病因，可为直接的钝性外力或为反复积累性的创伤。骨挫伤是一种相对轻微的损伤形式，可能反映了骨小梁的微骨折及随后发生的骨髓水肿和出血，它不能在平片和CT上显示，只是在MRI广泛应用后才得以认识。骨挫伤可为直接外力打击所致，但更多见于由于关节不稳而导致的关节各组成骨的一过性相互碰撞，常见的例子包括前交叉韧带断裂后股骨外侧髁与胫骨平台后外部的骨挫伤、髌骨一过性脱位导致的股骨前外侧髁和内侧髌骨的挫伤等。在T1WI上，骨挫伤表现为高信号黄骨髓内的局限性低信号区，呈地图状或者网状，常位于关节附近；在脂肪饱和抑制T2WI或者STIR图像上，骨挫伤表现为显著的高信号（图3-3-2）；静脉注射造影剂后，骨挫伤可出现明显的强化。通过MRI认识骨挫伤有一定的实用价值，因为骨挫伤不但可能是解释患者症状的唯一原因，也可以借此推测损伤机制，从而引导对其它相关损伤的检查，并指导治疗。图3-3-2 骨挫伤骨折的诊断一般不需要MRI检查，但MRI对某些隐匿性骨折非常有效。 一些无移位的骨折不容易在常规x线片上发现，而MRI则可直接显示骨折的数目、程度、和骨折面的位置，骨折线多表现为骨髓内的线样极低信号区，其周围可有相对广泛的水肿（图3-3-3）； 对于某些特定部位的可疑骨折，如股骨颈和舟骨腰部，MRI不但可以提供最早期的诊断依据，而且具有极高的阴性预测价值。事实上，若这些特定部位在MRI上无信号和形态异常，则可以彻底排除骨折的诊断； MRI也是早期诊断应力骨折的敏感而又特异的手段。应力骨折可以单纯表现为损伤局部骨髓的出血水肿，类似于骨挫伤的改变，也可以出现明显的低信号应力骨折线，通常垂直于骨皮质，其周围环绕骨髓水肿。图3-3-3 隐匿性骨折骨缺血坏死是运动创伤的常见并发症之一，如股骨颈骨折导致的股骨头缺血坏死、舟骨腰部骨折导致的近端骨折块坏死。中晚期的骨缺血坏死在常规x线片和CT扫描中容易发现，主要表现为坏死区周围的匐行迂曲硬化边、坏死区内部的硬化囊变、骨端或骨骺的变形与破碎、关节面的塌陷和继发性骨关节病等。但是，对于早期的骨缺血坏死，常规x线和CT扫描则基本没有诊断价值，放射性核素显像和MRI应为最主要的早期诊断手段。然而，从目前的临床实际应用看，尽管放射性核素显像具有很高的诊断敏感性，但缺乏特异性，而且图像的解剖分辨率也不够好，而MRI成像则同时拥有高敏感性、高特异性和高分辨率图像的特点，因此成为首选的检查手段。股骨头的缺血坏死在临床上最受关注，其最具诊断特异性的征象为“界面征”，即坏死区和正常骨髓之间形成匐行迂曲的线状界面，可能代表着反应性水肿、纤维化、硬化或肉芽组织的修复。在T1WI上，此界面表现为单一迂曲的低信号环，分隔坏死区和正常高信号的黄骨髓；在T2WI上，此界面通常呈高信号环，有时在此高信号环之外尚可见另一与之平行的低信号薄壳围绕，形成所谓的“双线征”，代表充血的肉芽组织被反应性骨质硬化所包绕（图3-3-4）。至于坏死区本身的MRI信号，则多种多样，早期病变基本等同于正常骨髓，但随着坏死区内部出现水肿、囊变和纤维化，其信号可以出现相应的改变。图3-3-4早期股骨头缺血坏死的“界面征”在骨缺血坏死的早期诊断中，经常需要与一过性髋关节骨质疏松、转移性区域性骨质疏松等疾病鉴别，后两种疾病的病因可能为骨髓充血导致的局部骨髓水肿，为良性自限性疾病。在MRI图像上，一过性髋关节骨质疏松主要表现为大面积骨髓水肿，常同时累及股骨头和股骨颈大部，复查可完全好转（图3-3-5）；转移性区域性骨质疏松则表现为关节附近的斑片状骨髓水肿，复查时可消退，但又可见于邻近的其它区域。与骨缺血坏死的最重要鉴别点为以下两点： 上述两种疾病为自限性，复查MRI时可见明显变化，甚至好转消失； 上述两种疾病均不出现典型的“界面征”。图3-3-5一过性髋关节骨质疏松除外伤和缺血性病变外，骨关节感染和肿瘤性病变也是引起骨髓病变的常见原因。对于这些病因导致的骨髓改变，MRI成像都是早期发现的敏感手段，而且能够清晰显示骨髓受累的范围，但MRI诊断这些骨髓病变的特异性相对较差。在临床工作中，结合常规x线片和MRI成像是有效评价这些骨髓病变的实用手段。三、 纤维软骨的病变纤维软骨是关节内的特殊支持结构，主要由I型胶原纤维高度规律排列组成，其内夹杂少量的弹性蛋白、粘蛋白和血管组织。常见的纤维软骨包括膝关节的半月板、肩关节和髋关节的盂唇、腕关节的纤维三角软骨盘等，它们的损伤可以干扰正常的关节功能，引起关节疼痛，并且常需要接受手术治疗。过去，关节造影是检查这些纤维软骨病变的主要手段，但现在MRI已经成为诊断首选。正常纤维软骨的胶原纤维具有高度规律性的排列，使其内部基本不含有自由运动的氢质子，因此纤维软骨基本不产生MRI信号，在所有图像上均表现为低信号。但是，在临床实践中，有时可以观察到正常纤维软骨内部可存在一些高信号，其主要原因包括： 魔角现象（magic angle phenomenon）的影响：若某些区域含有大量平行排列的纤维，其方向与主磁场的方向成一定的斜向夹角（55），则此区域的信号可以发生假性增高。此种伪影主要影响回波时间（Time of echo, TE）较短的T1WI、PDWI、以及多数的梯度回波图像，最常见于膝关节外侧半月板后角以及肩关节盂唇的后上部分； 纤维软骨的血管分布区：纤维软骨内的血管分布区可以表现为边界不清的或线样的高信号区，完全位于纤维软骨结构之内，最常出现的区域为膝关节半月板的外周部和腕关节纤维三角软骨的尺侧附着处； MRI成像的伪影：部分容积效应和截断伪影是最为常见的两种假象，前者导致纤维软骨外周部的信号增高，后者导致纤维软骨内出现平行排列的弧线形影。每种正常的纤维软骨也有其相对特征的形态。对于膝关节的半月板，矢状断层和冠状断层是主要的评价方位，依据图像通过半月板的前、后角部或体部，半月板可以为三角形或领结形。一般说来，半月板的前角不应该大于后角，体部的宽度一般为11 mm12mm，两侧半月板的高度相差不应该超过2mm。对于肩关节的盂唇，横断面主要评价前后盂唇，而斜冠状断层主要评价上下盂唇，一般都表现为较为圆钝、光滑的三角形，与关节盂紧密相连，但前下盂唇可有较多的形态变异，而前上盂唇则可缺如或与关节盂分离。对于髋臼的盂唇，在断层图像上多表现为锐利的三角形，一般与髋臼缘紧密连接，但也有学者认为后上唇可与髋臼缘分隔。至于腕关节的纤维三角软骨盘，冠状断层是最主要的评价方位，呈不对称的双凹形，完全分隔下尺桡关节和桡腕关节，其桡侧固定于桡骨远端乙状切迹的关节软骨上，尺侧则通过一条或数条纤维束附着于尺骨茎突。纤维软骨的主要异常表现之一即为MRI信号的异常。如果能够排除上述原因引起的假象，纤维软骨任何的信号增高都应该认为是异常。从诊断的角度，信号异常可以划分为退变和撕裂两大类：若增高的信号完全局限于纤维软骨的内部，或可疑达到纤维软骨的关节表面，都代表纤维软骨的退变，主要为黏液样变性等导致的信号增高；若增高的信号毫无争议地延伸到纤维软骨的关节表面，则代表纤维软骨的撕裂，其原因可以为退变性或外伤性（图3-3-6）。从MRI成像的角度，较短TE时间的扫描序列（如T1WI、PDWI、以及GRE图像）显示纤维软骨内部信号异常的敏感性更高，应为评价半月板和盂唇信号异常的主要图像；而长TE时间的扫描序列（如SE或FSE的T2WI）显示纤维软骨内部的信号异常并不敏感，不应该作为诊断的主要依据。然而，纤维三角软骨盘为唯一的例外，其撕裂的诊断应该主要基于T2WI，只有当T2WI显示其内部出现类似于液体样的高信号才能确切诊断为撕裂，而短TE序列显示的模糊略高信号仅代表退变或为正常表现。图3-3-6膝半月板的信号异常纤维软骨的另外一个主要异常表现即为形态学的异常。半月板的形态异常主要为失去正常的三角形或领结形，可以表现为三角形异常变小或增大、三角形尖端变钝、领结中断或变小、前角大于后角、半月板碎块移位、甚至半月板的完全破碎消失（图3-3-7）。肩关节和髋关节的盂唇则主要表现为盂唇与盂缘的分离、盂唇的缺如以及盂唇的破碎。腕关节的纤维三角软骨盘则主要表现为关节盘的变薄、部分中断以及从桡骨或尺骨附着处的分离。图3-3-7 膝半月板的形态异常对于修补术或部分缺除术后半月板的再次撕裂，上述的信号异常和形态学异常诊断标准并不适合。术后的残半月板内部经常会有不同程度的信号增高，其原因可能为术后的血管化或血管肉芽修复。一般而言，只有当术后残半月板出现分离移位的碎片、或T2WI显示残半月板内部出现含液体的高信号裂隙时，才能可靠地诊断为再发性半月板撕裂。MRI关节造影是诊断残半月板再次撕裂的最特异手段，若造影剂进入了残半月板内，则提示新的撕裂或修复后尚未愈合的撕裂（图3-3-8）。 图3-3-8 半月板术后的再撕裂除术后的半月板外，MRI关节造影还可以更好地诊断肩关节和髋关节的盂唇撕裂、腕关节的纤维三角软骨盘撕裂。这种诊断优势主要得益于以下三个方面： 注射的对比剂使关节囊扩张，减少关节囊与盂唇的重叠，从而避免了假阳性诊断（如肩关节盂唇）； 关节内的对比剂形成一种机械性扩张力，使撕裂口（尤其是小的撕裂）显示更加明确； 进入撕裂口的对比剂表现为高信号，对比更加明确，从而增加诊断的可信度（图3-3-9）。图3-3-9 肩关节盂唇撕裂的MRI关节造影在纤维软骨发生撕裂时，有时可以形成关节旁囊肿。一般认为，关节液顺着纤维软骨的撕裂口单向流动到关节周围，之后被纤维组织包裹是形成囊肿的原因。半月板囊肿最常见于外侧半月板的前角周围，肩关节旁囊肿最常见于上盂唇附近，而髋关节旁囊肿多见于外上髋臼处。关节旁囊肿在MRI上可大可小，单房或多房，T1WI表现为低或中等信号，T2WI表现为高信号，边界清晰光滑（图3-3-10）。MRI关节造影时偶尔可见造影剂通过纤维软骨撕裂口进入关节旁囊肿内部。图3-3-10 关节旁囊肿盘状半月板为一种先天性异常，主要见于膝关节的外侧半月板，可分为完全型和部分型两种。MRI诊断盘状半月板主要基于其形态异常，表现为半月板的异常增大（半月板体部的宽度大于15mm）、增厚（高度较对侧增加2mm以上）和缺乏三角形的断面形态。盘状半月板更易发生撕裂，同样表现为形态异常和达到关节表面的信号异常（图3-3-11）。图3-3-11盘状半月板合并撕裂总的说来，对于纤维软骨的病变，MRI成像和MRI关节造影是当前最优的、非外科性的检查方法，它们不但可以提供准确的诊断，也可以提供详细的病变解剖细节。对于半月板、盂唇和纤维三角软骨盘的撕裂，MRI不但可以把撕裂的确切位置、形态、范围、以及程度呈现给外科医生，同时还可以预测如半月板碎块的稳定性、撕裂位置相对血管化的程度等要素，从而影响治疗方案的选择。四、 关节透明软骨的病变关节透明软骨覆盖于关节骨端的表面，由软骨细胞、II型胶原纤维、水分、和蛋白多糖组成，具有复杂的分层结构。第一层为表浅区，约占软骨厚度的312，软骨细胞较小并扁平，胶原纤维与软骨表面平行排列，蛋白多糖含量较低；第二层为移行区，比表浅层厚，软骨细胞更倾向球形，胶原纤维呈斜形走行，但方向较为随机，蛋白多糖的浓度逐渐增高；第三层为放射区，厚度超过软骨全层的50，软骨细胞为球形，呈垂直于关节面的柱状排列，胶原纤维几乎垂直于软骨下骨，蛋白多糖的浓度非常高；第四层为软骨钙化区，由解剖学上的潮汐线与非钙化软骨分隔开。MRI成像目前是无创性显示关节软骨的最佳影像学手段，但不同的MRI检查技术可以显著影响正常关节软骨的MRI表现。为了清晰显示关节软骨，一般要求显示清楚关节软骨的两个交界面，即软骨-关节液交界面和软骨-软骨下骨交界面，这也是各种软骨优化性MRI检查技术的重点。在SE或FSE T1WI上，关节软骨表现为中等信号，而关节液表现为低信号；在SE或FSE T2WI上，关节软骨表现为低信号，而关节液表现为明显高信号；在GRE序列上，关节软骨一般表现为中等信号；在脂肪抑制扫描的T1WI（不管使用何种序列）上，关节软骨的信号通常较高，从而与低信号的关节液、软骨下骨板和骨髓形成对比；在脂肪抑制扫描的FSE PDWI上，关节软骨表现为中等信号，位于更高信号的关节液和低信号的软骨下骨之间；在脂肪抑制的关节造影T1WI上，软骨的信号则介于高信号的关节液与低信号的软骨下骨之间。依据每个MRI中心的偏好不同，可能会使用不同的序列做为软骨MRI成像的标准序列，这里仅仅谈谈笔者的运用体会。SE或FSE T1WI显示软骨本身的形态并不好，但它对软骨下骨的改变非常敏感；SE或FSE T2WI显示软骨本身的形态也不好，但若合并脂肪抑制扫描则更容易发现软骨内部的早期信号变化；薄层三维脂肪抑制扰相GRE T1WI显示软骨的形态非常好，是目前文献推荐的主流，但其扫描时间很长，而且也不容易发现早期的软骨内信号异常；脂肪抑制的FSE PDWI和双回波稳态进动（Dual Echo Steady-State, DESS）既可以很好显示软骨形态，又能兼顾软骨的信号改变，是两种比较好的软骨显示方法（图3-3-12）；MRI关节造影则主要可以增加软骨缺损性病变的诊断敏感性和特异性。图3-3-12正常关节软骨MRI表现对体外关节软骨进行超高分辨率、长时间的MRI扫描时，关节软骨内部可以显示出分层的信号特点。这种分层一般为三层，在一定程度上能够反映软骨的组织分区：软骨表浅区表现为表层薄的低信号线，移行区表现为相对高信号的中央层，而放射区又表现为低信号的深层。然而，在目前的活体成像中，由于扫描时间和分辨率的限制，上述的典型软骨信号分层并不容易见到，更多见的为单层或双层的软骨分层表现。一般认为，活体成像中所见的软骨分层并不能准确反映软骨的超微结构，其更为常见的原因可能为MRI成像中的截断伪影、魔角现象、和化学位移伪影等导致。关节软骨的外伤性改变主要包括单纯性软骨骨折、骨软骨骨折和剥脱性骨软骨炎。单纯性软骨骨折多见于成人，表现多种多样，可为骨挫伤区表面软骨的星状裂隙、或为软骨的瓣状撕裂、甚至可为部分关节面的完全分离，高分辨率的MRI图像有助于直接显示上述软骨的各种病变形态（图3-3-13）。此外，在急性软骨骨折时，软骨下骨经常出现特征性的半圆形骨挫伤区，MRI发现这种骨挫伤非常敏感，从而可以指导观察者认真分析表面软骨的完整性，以便发现最细微的软骨骨折。骨软骨骨折和剥脱性骨软骨炎一般可以通过常规x线和CT诊断，但MRI可提供有关骨软骨碎块稳定性的信息。移位的骨软骨碎块表现为关节腔内的游离体，T2WI通常显示为高信号关节液中的低信号影。当骨软骨碎块位于原位，则需仔细分析骨软骨碎块与骨床的交界面，若交界面表现为线状的液体信号影（T2WI显示为明显高信号或关节造影时可见造影剂进入）或骨床囊变时，提示为不稳定的骨软骨病灶（图3-3-14）。图3-3-13 急性软骨骨折图3-3-14 剥脱性骨软骨炎稳定性的判断关节软骨的另一主要问题即为退变，MRI目前也是评价关节软骨退变的主要无创性手段。但是，如果退变仅仅局限于软骨内部，软骨的形态并无明显改变时（如软骨I退变），此时的常规MRI检查则多表现为正常；只有当软骨出现肉眼可见的裂隙、纤毛性变性和达关节表面的溃疡时（II及其以上的病变），MRI图像才能可靠地诊断退行性软骨病变，主要表现为界限不甚清晰的局限性软骨缺损（图3-3-15）。如前所述，MRI检出软骨缺损的能力与选用的扫描序列和空间分辨率有关，目前临床用的MRI设备检查膝关节软骨（II及其以上的病变）较为准确，但检查较薄软骨（如髋、踝）的准确性则较低。图3-3-15 关节软骨退变功能性软骨MRI成像是最近510年兴起的研究热点问题，它主要针对超早期关节软骨的退变。在关节软骨退变的最早期，其肉眼形态并不发生改变，但其内部的生化组成和空间结构会发生一定的变化，即蛋白多糖含量的下降、II型胶原网络结构的破坏以及软骨内水分的增高。目前，功能性软骨MRI成像包含的技术众多，包括延迟Gd-DTPA增强MR软骨成像、软骨T2值的测量、软骨表观扩散系数的测量、软骨磁化传递率的测量、超短TE软骨成像等，但大都尚处于临床前研究状态。其中，延迟Gd-DTPA增强MR软骨成像被认为是评价蛋白多糖含量的有效MR技术，蛋白多糖下降的区域会表现为明显的软骨延迟强化；而软骨的T2值则被认为可以有效反映胶原网络的结构破坏，早期退变区域的T2值明显延长。综上所述，在软骨病变的无创性诊断中， MRI一直占据着主导地位，但也存在着一定的诊断局限性。随着设备和科技的发展，软骨MRI扫描将趋向于更高空间分辨率、多种技术联合评价的方向发展，从而有望诊断更细微、更早期的软骨病变。五、 韧带的病变正常韧带为一种致密结缔组织，其内部几乎没有可移动的氢质子，因此在所有的MRI图像都应该表现为低信号。但是，在韧带与骨的连接处或韧带与未成熟骨的连接处，由于存在纤维软骨移行区，低信号的韧带纤维会逐渐转变为中等信号强度，并与连接处的结构相互融合。此外，某些韧带（如前交叉韧带、距腓后韧带、胫腓后韧带、踝三角韧带等）由多条界限清楚的纤维束组成，各纤维束之间可能夹杂脂肪或滑膜组织，从而导致韧带呈现出条纹状的外观（图3-3-16）。图3-3-16 正常韧带的条纹状外观正常韧带在MRI图像上应该表现为连续和有一定张力的结构。但是，由于韧带走行方向、成像平面、和层厚的影响，韧带的连续性有时不能在单一图像上完整显示。此时，连续观察和调整扫描方位进行特定平面成像对于完整显示目标韧带有较大的帮助，如对前交叉韧带可进行斜矢状位扫描、斜冠状位扫描等。此外，多数韧带在MRI扫描中均表现为张力紧绷的状态，任何松弛和弯曲都提示病变，但膝关节的后交叉韧带为例外，在伸直位膝关节MRI扫描时常表现为松弛的连续低信号影。急性韧带损伤称为扭伤，可引起关节的疼痛和不稳，分为以下三度：度代表纤维的过度拉伸，显微镜下可见出血和撕裂，但没有肉眼可见的纤维断裂；度代表韧带的部分撕裂；度则代表韧带的完全断裂。在MRI图像上，T2WI是评价韧带扭伤的主要序列，度扭伤表现为韧带纤维连续，但轻度增粗、信号稍增高或不高、周围可见水肿；II度扭伤表现为韧带纤维的部分断裂；III度扭伤则表现为韧带纤维的完全断裂。对于韧带纤维的急性完全断裂，MRI可能显示韧带明显的断裂口，裂口两残端之间充填高信号的液体影（图3-3-17）；但也可能不显示明确的断裂口，而表现为断裂处的显著肿胀，其内混杂出血与水肿，此种表现最为典型的例子即为前交叉韧带的急性完全断裂（图3-3-18）。图3-3-17 内侧副韧带完全断裂图3-3-18 前交叉韧带急性完全断裂慢性韧带撕裂多为急性韧带撕裂的延续，其MRI表现相对多样。首先，由于韧带内部及韧带周围出血和水肿的消退，可能使韧带的残端在MRI图像上更加清晰可辨。其次，撕裂的韧带有可能试图自行修复，形成的瘢痕组织在MRI上的信号等同于正常韧带，从而可能将慢性撕裂的韧带误诊为正常。在这种情况下，熟悉正常韧带的厚度和走向、并仔细分析韧带的张力将有助于诊断，因为瘢痕化的组织经常增厚或变薄，并可能导致韧带呈波浪状的外观（图3-3-19）。最后，部分慢性韧带撕裂有可能因缺血而发生变性萎缩，甚至可表现为韧带纤维的完全消失。图3-3-19距腓前韧带慢性撕裂由于MRI可以直接显示韧带，因此诊断韧带病变应该主要基于韧带本身在MRI图像上的形态和信号异常，即所谓的“直接征象”。不过，很多文献也探讨了MRI诊断韧带病变时的“间接征象”，尤其是针对于前交叉韧带的损伤。“间接征象”是指除韧带本身之外的一些MRI异常表现，主要包括关节不稳引发的特定骨挫伤（图3-3-20）、残留韧带纤维的异常走行方向和韧带功能丧失而引起的关节半脱位等。从诊断的角度，“间接征象”有助于引导阅片者重点观察某一特定的韧带，即有助于间接提示某些韧带的损伤，但“直接征象”仍应为最终、最可靠的诊断证据。图3-3-20前交叉韧带断裂的“间接征象”同种异体移植或自体移植韧带重建术在临床上已经非常普遍，尤以膝关节的前交叉韧带为多，MRI也可用于重建后韧带的评价。从成像技术的角度，重建应用的金属材料或残留的金属碎屑可引起一定程度的磁化率伪影，因此应该选用FSE序列来评价重建的韧带，因为此种序列的磁化率伪影最轻。从信号异常的角度，移植物信号增高的意义并不明确，因为有研究表明，由于其内部的坏死和随后的血管组织长入，正常移植物在术后一年仍可保持相对高的信号。因此，只有当移植物的形态发生异常，才能作为病变的主要证据，移植物的消失或纤维的完全不连续提示移植物的完全断裂（图3-3-21），而厚度变薄则提示移植物的部分断裂。MRI也可评价重建术后的并发症，包括全关节纤维化或关节内的局限性纤维化（Cyclops病变），后者常位于前交叉韧带移植物的前方、呈结节状软组织团块、T1WI 和T2WI均表现为中等到低信号。图3-3-21 前交叉韧带移植物的再次断裂少数韧带的损伤可能需要MRI关节造影才能准确评价，包括： 侧副韧带常属于关节囊的一部分，因此可以通过造影来评价侧副韧带的完整性； 分隔两个相邻关节腔的韧带（如腕关节的近排腕骨间韧带）可以通过关节造影来帮助评价； 肩关节的盂肱韧带是关节囊内表面的特定增厚区，只有当关节膨胀后才能进行准确的评价。通过直接显示损伤韧带的形态和信号异常，MRI成像可以对韧带病变进行相当准确的诊断，从而给予临床很多的直接帮助，如：MRI可以证实临床怀疑的韧带病变，也可排除临床可疑的韧带病变；对于多韧带的同时损伤，如膝关节脱位损伤，MRI诊断比临床诊断更加准确。此外，MRI成像也可明确韧带损伤伴随的病变，如踝关节韧带损伤伴随的距骨穹隆骨软骨病变、跗窦综合症、踝关节的前外侧软组织撞击综合症等，从而进一步为临床治疗选择提供帮助。 六、 肌肉的病变体内的骨骼肌众多，每一骨骼肌大体上都由肌腹部和肌腱部组成。在MRI成像时，不管是在T1WI或T2WI上，肌腹部一般都表现为中等偏低信号，其周围由脂肪间隔与其它组织分隔；肌腱部则一般都表现为显著的极低信号，与肌腹部形成对比，并可明确区分出肌腱肌腹结合区。当前，MRI成像是显示肌肉病变的首选影像学方法，它不但可以清晰显示肌肉形态的变化，如肥大及萎缩、位置和形状的变化等，MRI信号也可一定程度上反映肌肉内部的病理改变。水肿是多数肌肉病变相对早期的改变，在T2WI上显示为相对高的信号区，在脂肪抑制T2WI或STIR图像上则表现为对比更加显著的高信号区；脂肪变性是肌肉慢性病变的一个特征，在T1WI上表现为肌肉内部的明显高信号，脂肪抑制扫描时信号显著下降；纤维瘢痕常为重度肌肉外伤病变的残留，在所有序列上的信号均低于正常肌肉。肌肉拉伤是最常见的运动创伤之一，最易发生于含有大量快速颤动纤维、跨越两个关节、或刺激期间离心性收缩的肌肉，如肱二头肌、股直肌、腓肠肌和腘绳肌等。这种损伤最常累及肌肉肌腱结合区的近端纤维，临床上可分为III级：I级代表显微镜下可见的微小撕裂；级代表肉眼可见的部分撕裂，肌肉力量部分丧失；级代表肌肉肌腱结合区的完全断裂，肌肉功能完全丧失。在MRI成像时，I级损伤常表现为肌肉肌腱结合区的水肿（T2WI显示为高信号）；II级损伤除水肿外，有可能还能显示部分纤维的断裂和局限性的小出血灶（图3-3-22）；III级损伤则显示肌肉和肌腱纤维的完全断裂，局部水肿出血，邻近的筋膜界面也可能出现水肿。图3-3-22 肌肉II级拉伤肌肉挫裂伤见于肌肉的钝挫伤或穿通伤，主要发生于肌腹部。淤斑状出血和水肿发生在肌腹直接受冲击的位置，继而弥漫分布于整个肌腹。在T2WI或者STIR图像上，上述改变形成沿肌纤维方向分布的高信号，并常伴有邻近皮下组织和筋膜界面的高信号改变，穿通伤有时可显示肌肉纤维的中断。若挫裂伤形成局限性的肌肉内血肿，血肿的信号则多种多样：急性期血肿在T2WI或STIR图像上常表现为明显的低信号区；亚急性期和慢性早期血肿的内部含有正铁血红蛋白，因而在T1WI上可出现局部的高信号区，其在T2WI则多表现为不均高信号；陈旧性血肿在T2WI常表现为均匀的显著高信号，在T1WI表现为低信号，有时难以与肿瘤鉴别，但在静脉注射对比剂后，血肿的内部一般不会出现对比增强。肌肉的去神经支配可见于外伤或其它原因导致的神经损伤。在支配神经损伤的早期，肌肉本身可无明显MRI异常表现。但在约2周时，肌腹区就可以出现轻度的细胞外水分增高，在T2WI或STIR图像上表现为高信号（图3-3-23）。如若神经支配长期不能恢复，受累肌肉将发生脂肪变性，常表现为肌肉萎缩，T1WI显示肌肉内部中等信号的纤维减少，但高信号的脂肪显著增多。一旦MRI显示肌肉发生脂肪变性，此肌肉重获肌力的潜能将明显下降。此外，MRI成像显示的受累肌肉分布范围有可能是外周神经病的首要线索，如肩袖肌肉的广泛水肿常提示臂丛神经炎的存在。图3-3-23 肌肉的去神经支配骨化性肌炎为肌肉损伤后的一种少见并发症，具有良性、自限性的病程。此病的机制