膝关节半月板损伤损伤MRI诊断

MRI膝关节半月板病变的影像学诊断南昌大学第一附属医院影像科曾献军半月板的正常影像解剖•MM呈“C”形或半月形，前、后角相距较远，前窄后宽•LM略呈“O”形，周径小而面积大，中部宽而后部略窄•MM与LM各覆盖相应胫骨平台关节面的外周2/3•外缘厚与关节囊相连接半月板的正常影像解剖•半月板通过附丽于关节囊来保持位置–MM坚固地附丽于胫骨的后方髁间凹，但前方髁间凹相对薄弱–LM也附丽于髁间凹后方，前方附丽于ACL的外、后方，HumphryWriberg将LM连接于紧邻PCL的股骨处•半月板变异：盘状半月板、LM缺后方的冠状纫带（Wriberg型盘状半月板）尚未统一矢状位5mm层厚连续扫描，连续3个或3个以上层面显示半月板前后角相连体部正中横径＞15mm，横径/胫骨平台＞20％板/台比即冠状位半月板最小横径与胫骨平台最大横径的比值≥20％（超过髁关节面的1/3），或半月板覆盖胫骨关节面≥75％(最准确).盘状半月板诊断标准外侧盘状半月板Discoidlateralmeniscus.半月板的正常影像解剖•呈“C”形或半月形，前、后角相距较远，前窄后宽•前角薄而尖，以细腱附着于胫骨髁间前区，位于ACL附着点前•后角宽而厚，附着于髁间后区,居LM后角附着点与PCL起点之间•MM内侧缘与关节囊的纤维层及TCL的深层紧密相连，膝前部关节囊深层纤维将半月板前缘与胫骨髁以纵行纤维相连，形成冠状韧带内侧半月板PCL关节囊内侧副纫带关节囊ACLWribergHumphryMM髌下脂肪横纫带半月板的正常影像解剖•前角附着于胫骨外侧髁间隆起前方，恰好在ACL之后，后角附着于胫骨外侧裸间隆起后方，位于MM后角附着点之前•LM中、后1/3交界处的外缘有沟容纳腘肌腱通过并与之相贴，与FCL不相连•半月板股骨韧带，LM后角发出一条纤维带参与PCL,在接近PCL时再分为两束分别居PCL的前、后方，向上伴随PCL止于股骨内髁，前侧者称Humphry韧带,后侧者称Wrisberg韧带外侧半月板腘肌腱腓侧副纫带LMHumphryWrisbergPCLACL半月板的正常影像解剖•纤维软骨－胶原纤维、粘多糖和糖旦白•纤维细胞和纤维软骨细胞散在分布于嗜酸胶原纤维构成的有机基质内•胶原纤维束呈半圆拱形排列，纵向走行的纤维在半月板周缘部分占主要，并被放射状、垂直和斜行走行的纤维锁加固•有利于吸收应力，表面和胫骨平台平行部分有放射状纤维排列以增加强度防止半月板劈裂半月板的组织结构半月板的血供•胚胎发育期半月板有血管分布和血供•成人半月板只有周缘部分有血管滋养•Arnoczky和Warren的分区法–周缘红－红区，半月板边缘3mm处，丰富血供•红区损伤有愈合潜力–中央红－白区，从3～5mm区，血供减少–游离缘白－白区，5mm至游离缘，基本缺乏血供半月板的正常影像解剖半月板外周撕裂RADIAL（FFE）发生于内侧半月板后角红区的撕裂，手术未进行处理，期待其自然愈合半月板的正常影像解剖•与半月板有关的纫带–半月板股骨纫带,连接外侧半月板后角和股骨髁间窝•前－HumphryLig.(33~83%)•后－WrisbergLig.(90~93%)–冠状纫带，内侧半月板的胫骨附着部，附着于关节面外约几mm的胫骨边缘形成滑囊窝–内侧半月板与关节囊连续附丽，而外侧半月板的附丽被腘肌腱的腘裂缝阻断，外侧半月板与副纫带不直接相连，故活动度更大，外侧半月板的活动受腘肌腱和半月板股骨纫带的限制，故损伤较少•半月板间斜纫带（1－4％）半月板的固定半月板间内斜纫带半月板间外斜纫带半月板间横纫带ACLPCLWrisbergHumphryMMLM关节囊冠状纫带腘肌腱外侧副纫带WrisbergHumphry横纫带PCLMMLM内侧副纫带ACL•半月板的MRI扫描技术要点•半月板的正常影像解剖•半月板损伤的MRI改变分类创伤性－正常结构异常外力退变性－异常结构正常外力,后角多见，水平撕裂多见MRI表现常见的半月板撕裂类型按血管分区按撕裂方向和外观，垂直、水平、复杂性少见的半月板撕裂√根据半月板内MRI的T2W信号强度分为3～4型0123I型半月板内球形高信号II型半月板内线状高信号，未累及半月板的关节面III型半月板内高信号累及半月板的关节面其生物力学特性取决于半月板组织的材料性质和解剖特点，最终由半月板的固态基质和组织液所决定Negendank注意到，30岁以上，大部分出现半月板信号增高半月板Stoller分级Ⅰ级：半月板内孤立的灶性椭圆形或球形异常高信号，未延伸至半月板各缘。病理为早期局灶性半月板粘液样变性、软骨细胞缺乏。关节镜下半月板大体形态正常，表面光滑，与关节软骨界限锐利，用探针轻触时富有弹性。基于MRI信号半月板损伤Stoller分级Ⅱ级：半月板内异常高信号影（通常为水平线样）延伸至半月板关节囊缘，未达半月板关节面缘。病理上为半月板内粘液样变性进一步发展。关节镜下半月板形态基本正常，表面毛糙或局灶性发白，探针轻触时硬度下降。半月板损伤Stoller分级Ⅲ级：半月板内异常高信号灶（通常为斜形或不规则形线样）延伸至半月板关节面缘或游离缘，并常伴有形态不规则。组织学上半月板发生纤维软骨板的破裂。半月板撕裂类型：纵行撕裂、放射状撕裂（横行撕裂）、斜行撕裂、水平状撕裂、复合性撕裂，前三种又可统归于垂直撕裂外侧半月板活动性大于内侧半月板，前角大于后角，因此侧半月板后角最易受到损伤，外侧半月板体部纵行撕裂半月板窗BHT诊断依据“蝶结缺失征”“双后交叉韧带征”“双前角征”“翻转半月征”“碎块内移征”“外周残半月板征”BHT——“蝶结缺失征”Helms等认为该征象对诊断BHT非常有效，敏感度97％，特异度100％。BHT——“双后交叉韧带征”Helms等报道此征象诊断BHT敏感度为30％，Wright等报道为53％。Ruff等报道此征象只见于内侧半月板BHT，因外侧半月板与后交叉韧带之间有ACL阻隔。后角桶柄状撕裂,双PCL征BHT——“双前角征”及“翻转半月征”Haramati等认为半月板前角异常增大，高度≥6mm即“翻转半月征”（flippedmeniscussign），也是诊断BHT的一个可靠征象，形成原因与“双前角征”相同。BHT——“碎块内移征”及“外周残半月板征”Sparacia及Tsou等研究均表明，MRI对识别半月板BHT移位碎块的位置有很高的准确性。本例半月板BHT见到内移的碎块及外周残留体积缩小的半月板。半月板关节囊分离并反转(reverseandseparationofmeniscusarticularcapsule）•常发生于严重的膝关节外伤后，临床少见•与半月板BHT同属半月板纵行撕裂•可以复位•常见于外侧半月板的体部及后角半月板关节囊分离并反转与BHT鉴别BHT尚可见残缺的后角结构半月板关节囊分离并反转半月板后角消失，仅见增生肥厚的关节囊缘半月板关节囊分离并反转：髁间的低信号影走向与胫骨平台接近平行，且边缘比较钝圆。半月板关节囊分离并反转与BHT鉴别半月板BHT后交叉韧带损伤后交叉韧带损伤半月板周围囊肿•与半月板撕裂有关：创伤、退变•半月板撕裂导致滑膜组织发生破裂，关节液外渗•相关的撕裂：水平、放射状和瓣状，外侧常见。•Baker囊肿可能与内侧半月板后角撕裂有关PDSPIR+C半月板囊肿后交叉韧带损伤伴囊肿内侧副韧带损伤二、关节面软骨结构与组成：•软骨细胞•细胞外基质水•胶原纤维II型•蛋白多糖氨基葡聚糖（GAG）•依据胶原排列方向和分布差异，软骨由浅及深可分为切线层、移行层、辐射层和钙化层•无血管、神经纤维和淋巴组织，主要依靠关节液的弥散提供营养软骨基质结构示意图，四层组织学结构：表层胶原纤维紧密相连并且平行排列；过渡层的胶原纤维随机排列成粗斜束状；放射层的纤维与表面垂直排列，象锚一样将未钙化的软骨拴固在钙化区域或软骨下层。软骨细胞从表层到深层逐渐增成熟，水分逐渐减少，蛋白多糖含量逐渐增加形态学成像序列•FS-TSE•T2-trufi-3d-we•T2-me3d-we•FS-TSE：厚层，但能够清晰辨别软骨及滑液、软骨下骨等结构轮廓，扫描时间短（3:38），可应用于常规检查•T2-ME3D-WE：软骨信噪比最高，但显示软骨及滑液间对比欠佳•T2-TRUFI-3D-WE：拥有较高的软骨SNR及较好的软骨/其他组织CNR，为推荐的最佳序列生理学成像•延迟增强成像（dGEMRIC）•T2*MapMR关节软骨生理性成像技术•主要用来评价关节软骨基质成分变化•按照观察对象不同，可将其分成与蛋白多糖、胶原和水含量相关的三类技术与蛋白多糖相关的MR技术•延迟增强成像•T1ρ成像•Na谱成像延迟增强成像（dGEMRIC）•原理•带负电荷的GAG是软骨内固定电荷密度(fixedchargedensity，FCD)的主要来源，软骨退变时逐渐丢失，此时若软骨周围存在对比剂GD-DTPA2-负电荷，则GD-DTPA2-进入退变软骨内，使局部软骨T1弛豫值下降•技术与方法较为常用的方案是在双倍剂量GD-DTPA2-静脉内注射后立即进行主动关节运动，2~3小时后进行多次翻转恢复扰相自旋回波序列成像并建立T1图像曲线，以色阶或灰阶后处理方式产生参数图（T1map）研究表明考虑dGEMRIC的对比能力及延迟时间以0.2mmol／kg的GD-DTPA2-浓度为较好的选择Tiderius等认为是注射对比剂后股软骨信号达高峰时间为1~2h内，推荐dGEMRIC选择注射对比剂后2h为最佳时间窗双翻转角GRE序列显示软骨完整连续，信号柔和，map中呈均匀蓝色正常组•OA组股骨内侧髁髌股关节软骨变薄、缺损，软骨下骨质裸露T1ρ成像•主要评价处于射频脉冲磁场中组织自旋弛豫值T1•实验表明蛋白多糖丢失与T1ρ值延长之间存在较强的相关性，因此T1ρ成像可用于标记软骨蛋白多糖分布•目前较常采用的方法是在标准TSE或GRE序列前加用自旋锁定的预脉冲进行预磁化•不需要静脉内注射对比剂，也不需要进行关节运动和长时间等待，因此可部分替代dGEMRICNa谱成像•与dGEMRIC的原理相同，23Na带有正电荷，因此局部23Na浓度与FCD有直接的关系，钠分布图可以显示蛋白多糖崩解区域•研究显示OA软骨的GAG降解区域23Na谱信号强度下降50%以上•由于需要采集钠谱信号的前置放大器和双调谐线圈等特殊硬件设备，该技术目前尚难以应用于临床。与胶原纤维相关MR技术•T2/T2*map成像•磁化转移成像(magnetictransferimaging，MTI）T2/T2*map成像•原理•退变软骨胶原纤维破坏、胶原成分改变及排列方式改变，软骨组织中水含量相对增多，T2值延长，测量T2值空间分布可揭示水异常区和胶原纤维方向改变。•技术与方法•采用多回波SE或GRE序列，用相同的TR时间和多个不同的TE时间进行扫描，获得系列T2/T2*加权图像，然后用公式S(t)=S0exp(-t/T2)计算图像中每个体素的T2/T2*值，并重构成可以进行量化分析的彩色阶或灰阶T2/T2*弛豫时间图像。正常组OA组•关节软骨的T2/T2*值受多种因素影响，主要与软骨结构的各向异性(即魔角效应)、胶原排列方向、胶原和水、糖胺聚糖含量有关•正常人关节软骨各部分的T2*值浅层比深层高•OA早期横向弛豫时间的延长即T2/T2*值增加。软骨T2/T2*弛豫时间增加与软骨超微结构破坏具有相关性磁化转移成像（MTI）•由胶原纤维相关结合性氢原子和存在于水分子中的游离氢原子的不同自旋状态，高度分化的软骨组织具有磁化转移效应•成像时首先利用非共振射频脉冲饱和结合性氢原子，然后再变换自由水自旋以测定组织的磁化转移率•具有完整胶原框架的软骨存在大量的水合大分子藕联，因此正常软骨磁化转移率显著低于出现胶原崩解的软骨•该技术存在减影伪影及在个体间和同个体不同时期差异性，定量数据推广意义受到限制反映软骨内水分布变化MR技术•弥散加权成像（DWI）•在蛋白多糖和胶原崩解时，软骨的表观弥散系数(ADC)会增加•由于组织各向异性和受到图像分辩率限制，活体软骨弥散系数测定存在一定