慢性关节软骨损伤平片与mri诊断与鉴别诊断

慢性关节软骨损伤平片与mri诊断与鉴别诊断

关节软骨损伤主要由慢性骨关节炎、类风湿性关节炎、肺结核、炎症和慢性创伤引起的。其中最常见的是骨关节炎。美国约4千万人患此病,75岁以上者高达70%～90%。国内有报道65岁以上人群中此病发病率为60%～90%,45～65岁为25～30%。mri表现与责任笔者搜集临床资料较完整的慢性关节软骨病损89例,男40例(44.9%),女49例(55.1%)。年龄20～76岁,平均48.34岁。其中骨关节炎61例(包括髌骨软化症10例),类风湿性关节炎9例,其他慢性损伤19例(包括慢性滑膜炎11例、骨缺血坏死6例、长期轻微损伤2例)。89例共115个病损关节,其中膝关节72例90个,其他关节17例25个(包括髋关节7例10个、踝关节3例3个、腕关节7例12个)。临床症状主要有疼痛86例(96.6%)、关节肿胀48例(53.9%)、活动受限12例(13.5%)、其他症状(麻木、绞锁、弹响)24例(27%)。采用美国GE公司(SignaHorizonEchoSpeed)1.5T全身MR仪(最大梯度场23mT·m-1,梯度场切换率120T·m-1·s-1)。所有病例均按表1序列及参数进行关节MR扫描,其中32例44个关节在平扫的基础上加做了增强扫描。所有病例扫描前均摄有X线平片,但只有61例75个关节(骨关节炎47个、类风湿性关节炎10个、其他慢性关节损伤18个)资料完整用以对照。MRI关节软骨病变按目前常用关节软骨损伤程度判断标准的Outerbridge分级法分级,标准见表2。所有X线及MR征象和关节软骨损伤的分级的判别均经2位有经验的医师共同确定。统计学分析采用四格表确切概率法,行连续校正卡方检验或精确校正卡方检验。用SPSS10.0统计学软件进行处理。结果一、89滑膜病变表现关节软骨病变115个(100%,图1～9),同时伴有关节软骨变薄58个(50.4%,图7,8),软骨下骨质、骨髓改变22个(19.7%;图9,10),滑膜增生52个(45.2%,图9,11);其中33个关节可见增强后滑膜增厚及强化(图9),76个关节积液(66.1%,图2～4)。把72例90个膝关节关节软骨分为髌骨面、股骨内髁面、股骨外髁面和胫骨面4个部位,按Outerbridge分级法分别观察其病变的程度、分级及计算其受累率,结果见表3。二、61小鼠骨髓改变的发生率61例共75个关节中骨关节炎47个,类风湿性关节炎10个,其他慢性关节损伤18个,其平片与MRI征象见表4(图7～13)。从表4可见类风湿性关节炎与骨关节炎组和其他慢性损伤组比较,在MR征象的软骨下骨质、骨髓改变的发生率与其他两组差异有显著性意义(P值均=0.000)。另外,类风湿的骨髓改变较为广泛,累及多骨,而骨关节炎的软骨下骨质、骨髓改变多较局限在软骨缺损处(图8,9)。把受累几率最大的髌软骨(81/90,90%)按MRI软骨病损Ⅰ～Ⅱ级分为1组(图7,12),Ⅲ～Ⅳ级分为另1组(图8,10),与平片的征象进行相关对照分析,结果见表5。结果表明:两组间分别在平片的关节间隙狭窄、关节面下小囊变、骨质疏松等征象上差异有显著性意义(表5)。可作基可小性软骨治疗关节软骨自身修复能力有限,故骨关节炎的治疗一般仅限于缓解临床症状。近年来分子生物学的进展提出了许多能有效缓解软骨变性并促进软骨修复的新药及替代、修复病损软骨新的治疗方法,这就需要一种能早期准确评价关节软骨变性和损伤并易于随访的方法。一、影像学检查及诊断X线平片不能直接显示关节软骨,无法诊断其早期病变,而只能依靠关节间隙的变窄、关节面下骨质硬化、囊变以及骨质增生等间接征象判断中晚期软骨病变。CT的密度分辨率较高,但单一密度参数成像,不能反映关节软骨的全貌和内部结构改变。关节镜检查虽能较准确地诊断关节软骨表面病变,但也存在许多弊端:(1)对操作者的技术和经验要求较高;(2)视野小,存在观察盲区,影响了诊断的准确性;(3)只能观察关节软骨的表面,而不能了解到关节软骨的内部情况。因而关节镜诊断的准确性受到质疑。另外,关节镜检查具有创伤性并可引起并发症,而且对为数众多小关节不能使用。MRI不仅能直接全面显示各种大小不同关节的关节软骨,且具有高分辨率、多参数、多平面成像和无创等优点,是其他检查包括其他影像学检查手段和关节镜无法比拟的,目前被公认为是评价关节软骨病变的最佳手段。但MRI对软骨下病变,特别是骨性关节面的改变明显受限,如关节面硬化和关节面模糊这样一些有鉴别诊断意义的征象就无法分辨,故目前关节及关节软骨的影像学检查以X线平片结合MRI为最佳选择。关节及关节软骨的MR检查中SE序列的T1WI、T2WI及PDWI为一般观察关节软骨常用序列,在伴有软骨下骨质病变时可加STIR或加T2脂肪抑制序列,但目前观察关节软骨的最佳序列是3DFSSPGR,这是因为关节软骨与软骨下骨质以软骨下终板分界,软骨下终板为1层很薄的致密骨板,MR非脂肪抑制序列扫描由于软骨同骨髓内的脂肪组织纵向弛豫值差距较大,在分界处产生磁敏感伪影,而二维扫描亦会产生部分容积效应,形成较宽的黑线,造成软骨厚度显示变薄。3DFSSPGR序列抑制了骨髓内的脂肪组织,消除了磁敏感伪影的影响,同时三维采集又削弱了部分容积效应的影响,使软骨下黑线的显示明显变薄,软骨厚度测量值较准确。3DFSSPGR序列为准T1图像,软骨显示为明显的高信号,同骨髓、关节液分界明显,图像可清晰显示关节软骨表面和内部结构。且软骨病变多从蛋白及纤维变性开始,可使MRI信号发生变化,在高信号的软骨内出现不均匀的低信号影。另外,三维重建后仍能清晰地显示关节软骨。通过图像旋转,多角度的显示各部位的关节软骨,尤其对髌软骨和股骨髁软骨显示更佳,能在软骨二维图像的基础上提供更丰富的软骨信息,较好的显示软骨病损的大小、位置和范围(图3～6)。因此,除了常规的SE序列外,笔者把3DFSSPGR序列也列为检查关节软骨的常规序列。二、mri表现与结构相关性关系骨关节炎、类风湿性关节炎和慢性创伤是慢性关节软骨病损的3个最主要的病因,其中骨关节炎最为常见,关节软骨慢性创伤的结局亦是发展为骨关节炎。骨关节炎是一种以关节软骨损伤和骨质增生为特点的非炎症性疾病,病理上是以早期软骨纤绒样变,中期软骨丢失、负重关节面糜烂,晚期出现软骨下骨质硬化、囊变和骨赘为特征。在这些形态改变之前,软骨的改变主要是关节内蛋白多糖和水成分的改变,以及表层胶原纤维的定向排列的改变。骨关节炎的关节软骨细胞的胶原合成及降解远比正常关节要大,结果是总量虽无改变,但其形态和排列方式发生改变。软骨修复的结果是在软骨下骨的上部生长软骨绒毛,这些绒毛束可以分布到骨,越过骨表面,形成新的软骨覆盖,即关节软骨的原纤维化(纤绒样变)。这些软骨是由弓型胶原组成,含蛋白多糖很少,属胶原Ⅰ型,而不是胶原Ⅱ型。MRI反映的是质子和大分子组分的相互作用,受组织内在结构的影响。因此组织生化成分的改变会导致MR信号的改变,这便是MRI早期发现软骨退变的基础。但在日常临床工作中,由于影响MR成像的因素较多,仅靠单纯信号改变尚难诊断软骨变性,一定要结合软骨表面光滑、缺损、变薄与否才能诊断,故临床很难诊断I级软骨变性;Ⅱ级病变多表现为软骨表面不光整及小缺损,平片无恒定征象。软骨病变继续发展到Ⅲ～Ⅳ级,软骨缺损累及全层、软骨变薄并伴有软骨下骨质、骨髓改变,此时平片可见关节面硬化、关节面下小囊变及关节间隙变窄、骨质增生等征象。本研究把受累几率最大的髌软骨按MRI软骨病损Ⅰ～Ⅱ级为1组,Ⅲ～Ⅳ级为另1组,与平片的征象进行相关对照分析,结果表明:平片的关节间隙狭窄、关节面下小囊变、骨质疏松3种征象在两组间差异有显著性意义(P值均<0.05)。由于实际上骨质疏松与关节软骨病变,特别是软骨缺损无明显关系,那么结果表明当出现髌软骨Ⅰ～Ⅱ级病变时,平片无恒定的征象,而Ⅲ～Ⅳ级病变则可见关节间隙变窄和关节面下小囊变(图10),关节面下小囊变主要与关节软骨病变后的软骨下骨质改变相关,Ⅲ～Ⅳ级软骨病变大部伴有软骨下骨质改变(图8)。关节面硬化多见于骨关节病和髌骨软化症,而关节面模糊多见于类风湿性关节炎和慢性滑膜炎及伴有滑膜炎和积液的骨关节病,两者在鉴别诊断中有明显意义。另外,MR增强扫描在诊断滑膜炎,特别是早期类风湿性关节炎骨质改变及关节面改变不明显(仅有滑膜改变时),MR的增强扫描有助于诊断与鉴别诊断(图9)。本组统计学分析类风湿性关节炎与骨关节炎组和其他慢性损伤组比较,在MR征象上仅软骨下骨质、骨髓改变与其他两组差异有显著性意义(P值均=0.000)。另外,类风湿的骨髓改变较为广泛,累及多骨,而骨关节炎的软骨下骨质、骨髓改变多较局限在软骨缺损处。有些征象虽然无统计学意义,但仔细分析:如关节面硬化、关节间隙狭窄、关节面下囊变等在骨关节炎组明显高于类风湿组,而滑膜增生则在类风湿性关节炎组明显高于其他2组。本组骨关节炎组较多出现骨质疏松、关节面模糊,是由于多是老年患者,以及合并滑膜炎并有积液之故;类风湿性关节炎组骨质疏松、关节面模糊相对较少是由于做MRI者多为早期病变。与骨关节炎和慢性损伤不同,类风湿性关节炎的早期病变是滑膜病变,这是一种以慢性非化脓性炎症为主要特征的全身性疾病,常以增生性滑膜炎为关节病变的基础。滑膜细胞增生形成肉芽血管翳,可向关节腔内软骨面生长并释放水解酶,对软骨、韧带和肌腱产生侵蚀作用,最终引起关节纤维化、强直、错位甚至骨化。本病常侵犯全身多个关节,受累关节多呈对称性,最常累及四肢小关节。MRI能早期发现病变,清晰的显示增生的滑膜和血管翳、软骨及骨的破坏、关节积液及周围韧带、肌腱受累的情况,较普通平片