髌股关节软骨退变的3D-Volume-FFE MRI:与标准序列及关节镜比较
作者：查云飞 陆之安 沈钧康 王灌忠 易壁星 钱铭辉
单位：查云飞(现在勋阳医学院太和医院影像中心工作 442000)；陆之安 沈钧康 王灌忠 易壁星 钱铭辉(苏州医学院附属第二医院放射科，江苏 苏州 215004)
关键词：髌股关节；关节软骨；磁共振成像；关节镜
实用放射学杂志000904[摘要]目的：以关节镜为标准，比较三维快速场回波容积 扫描序列(3D-Volume-FFE)、标准SE序列、FFE序列对髌股关节软骨退变的诊断价值。方法：32个膝关节行关节镜检及3D-Volme-FFF-T1WI矢状位，SE-T1WI 横断位、FFE-T1WI横断位扫描。3D-Volme-FFE矢状位行多平面重建(MPR)。MRI图像每个髌 股关节分为内、外侧髌骨面，内外侧股骨滑车面与关节镜图像逐一对照分析。统计比较各序 列诊断的敏感性、特异性。结果：关节镜发现50个病变软骨面。3D- Volume-FFE、FFE-T1WI敏感性、 特异性明显高于SE-T1WI(P<0.01)。3D-Volme-FFE-T 1WI对软骨病变分级和关节镜分级间有显著正相关性。结论：3D-Vol me-FFE结合MPR评价髌股关节软骨退变优于标准SE、FFE序列。
, 百拇医药
[中图分类号]R684；R445.2 [文献标识码]A
[文章编号]1002-1671(2000)09-0525-05
3D-Volume FFE MR Imaging of Patellofemoral Articular Cartilage A bnormalities:Comparison with Standard MR Sequences and Arthroscopy
ZHA Yun-fei LU Zhi-an SHEN Jun-kang WANG Guan-zhong YI Bi-xing Qian Ming-hui
(Dep art ment of Radiology,the Second Affiliated Hospital of Suzhou Medical College,Suzhou 215004)
, 百拇医药
[ABSTRACT]Objective:The value of three dimensional volumetric fast fied echo(3D-Volume-FFE)images was compared with that of standard spinecho and fast field echo images for detecting patellofemoral articular cartilage degeneration,using arthroscopy as the standard of reference.Methods:Thirty-two knee joints underwent subsequent arthro scopy were imaged with multiple MR sequences,including three dimensional sagitta l FFE-T1WI,axial SE-T1WI and axial FFE-T1WI.Sagittal images were administr ated with multiple-plannar reconstruction(MPR)techniques.Each patellofemoral art icular surface was divided into media,lateral patellar facets and trochlear face ts,then compared with those of arthroscopy.The differences in sensitivity and sp ecificity on each sequences were statistically determined.Results:Arthroscopy showed 50 cartilage defects.The 3D-Volume FFE-T1WI and con ventional FFE-T1WI had significantly higher sensitivity and specificity than t he standard SE-T1WI(P<0.01).Good correlation existed between MR gradation of 3D -Volume-FFE-T1WI and arthroscopy gradation in assessment of cartilage abnormal ities.Conclusion:3D-Volume FFE-T1WI combined with MPR is significantly better than standard SE-T1WI and FFE-T1WI in diagnosing patel lofemoral articular cartilage degeneration.
, 百拇医药
[Key Words]patellofemoral joint ;articular cartilage ; MRI ;arthroscopy
髌股关节软骨退变是导致髌股关节紊乱症(patellofemoral disorder s)，引起膝前疼痛的重要原因。我们提出采用非脂肪抑制的三维快速场回波容积扫描序列 (3D-Volume-FFE MRI)结合多平面重建(MPR)技术，显示髌股关节软骨，以关节镜为标准和标 准SE序列、FFE序列比较，旨在评价该技术对关节软骨退变的诊断价值。
1 材料和方法
1.1 临床资料
临床拟诊膝关节外伤或膝关节紊乱症患者MRI检查40例 共48个膝关节。 男性13例，女性27例，年龄16～76岁，平均44.7岁。其中24例共32个膝关节于MRI检查后1～ 3月行关节镜检查。
, 百拇医药
1.2 仪器与扫描方法
Philips Gyroscan-T5Ⅱ型超导MR机，场强0.5T，E1表面线圈，膝关节屈曲10°～20°，外 旋20°。脉冲序列：(1)3D-Volume-FFE T1WI，TR 50 ms，TE 10 ms，翻转角度(FLIP)60 ° ，层厚1.2 mm，信号采集1次，矩阵256×256，FOV180 mm，矢状位无间隔扫描60～80层。 以矢状位原始图像分别做垂直于髌骨后缘的横断位及股骨滑车面的斜冠状位MPR图像处理。( 2)FFE-T1WI：TR 500 ms，TE 25 ms，翻转角90°，层厚2.0 mm，层距0.5 mm，FOV180 mm ，髌股关节横断 位扫描。(3)SE-T1WI：TR 550 ms，TE 20 ms，层厚2.0 mm，层距0.5 mm，FOV180 mm，髌 股关节横断位扫描。
1.3 关节软骨退变损伤MRI诊断分级采用Recht[1]标 准：0级 正常关节软骨。Ⅰ级 软骨分层结构消失，软骨内出现局灶性低信号区，软骨表面光滑。Ⅱ 级 软骨表面轮廓轻至中度不规则，软骨缺损深度未及全层厚 度的50%。Ⅲ级 软骨表面轮廓 重度不规则，软骨缺损深达全层厚度的50%以上，但未见完全剥脱。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。软骨弥漫性均匀变薄但表面光滑，仍认 为是正常关节软骨。软骨退变损伤的关节镜分级 采 用 Outerbridge[2]标准。0级 正 常关节软骨。Ⅰ级 软骨软化水肿或出现表面泡状结构。Ⅱ级 软骨变薄出现轻、中度纤维化 。Ⅲ级 软骨重度纤维化，呈现蟹肉样改变。Ⅳ级 软骨退变深达骨皮质，全层软骨缺损、软 骨下骨质裸露。MRI图像由两位医师共同阅片，将髌股关节分为四个区域：髌股外侧面、髌 股内侧面(含正中嵴软骨面)、股骨滑车外侧面、股骨滑车内侧面。32个髌股关节共128个软 骨面，与关节镜逐一对照分析。所有关节镜由同一医师实施，术前知道MRI结果，关节镜动 态图像资料由录像带记录，以关节镜术中探查及录像记录作为判断MRI诊断正确与否的标准 。
, 百拇医药
图1A 关节镜下正常髌股关节面 B，C 3D-Volume-FFE-T1WI，MPR像， 关节软骨主体呈高、低、高信号的平行三层结构，表面光滑
图2A，B MPR像，关节镜示髌软骨Ⅱ级退变损伤
图3 同图2，FFE-T1WI未能显示 软骨病变
图4A，B MPR像示髌骨外侧面，股骨滑车外侧面软骨Ⅳ级退变损伤，关节镜均证 实
, 百拇医药
2 结果
2.1 关节镜下32个髌股关节共发现78个正常软骨面，呈白色或乳白色， 表面非常光滑，质地稍硬，其厚度 随部位和年龄不同而异(图1A)关节镜下软骨损伤部位及分 级见表1。
表1 部 位
关 节 镜 分 级
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
总计
髌骨内侧面
, 百拇医药
14
3
7
5
5
34
髌骨外侧面
22
2
8
32
股骨滑车内侧面
20
2
, 百拇医药
10
32
股骨滑车外侧面
22
8
30
总 计
78
3
7
9
31
128
2.2 3D-Volume-FFE T1WI矢状位原始图像及横断位MPR图像正常髌软 骨由表及里呈高、低、高信号的平行三层结构，表面光滑，底层钙化软骨层呈线状低信号分 隔软骨和软骨下骨质(图1B)。股骨滑车软骨呈与髌软骨类似的MRI表现(图1C)，仅厚度略薄 ，其中10个滑 车面软骨均匀一致变薄，信号分层特点不明显，但表面仍光滑，关节镜证实为正常软骨面。 FFE T1WI关节软骨MRI表现类似3D-Volume-FFE T1WI，但信噪比稍差，本组5例髌上囊积 液用该序列扫描，软骨与液体界面不能区分。SE-T1WI关节软骨呈高于骨皮质而低于骨髓 的中等信号，信噪比差，信号分层特点不明显，软骨与关节液界面不能确定。各序列软骨损 伤 MRI分级与关节镜分级对照见表2～4(图2～4)。
, 百拇医药
2.3 各序列对 髌股关节软骨损伤的诊断价值比较见表5
2.4 U检验显示在发现软骨病变能力方面，3D-Volume-FFE T1WI与FFE -T1WI明显优于SE-T1WI，其差异有高度统计意义(u=3.53，u=3.0，p<0.01)，3D-Volum e-FFE T1WI与FFE-T1WI间比较差异无统计意义(u=0.55，p>0.05)，等给相关检 验结果3D-Volume-FFE T1WI对软骨病变的MRI分
表2 关节镜分级
3D-Volume-FFE T1WI分级
0
Ⅰ
, http://www.100md.com
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0
75
2
1
Ⅰ
2
1
Ⅱ
2
4
1
, 百拇医药
Ⅲ
9
Ⅳ
1
30
表3 关节镜分级
FFE-T1WI分级
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0
, http://www.100md.com
60
12
4
2
Ⅰ
3
Ⅱ
4
2
1
Ⅲ
1
2
2
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2
Ⅳ
2
31
表4 关节镜分级
SE- T1WI分级
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0
50
, 百拇医药
16
12
Ⅰ
3
Ⅱ
7
Ⅲ
8
1
Ⅳ
9
22
表5 MRI序列
阳性
, 百拇医药
阴性
假阳
性
假阴
性
敏感
性
特异
性
3D-Volume-FFE
T1WI
46
75
, 百拇医药
3
4
92%
96%
FFE-T1WI
42
60
18
8
84%
97%
SE-T1WI
23
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50
28
27
46%
64%
级和关节镜分级间有显著正相关关 系(u=4.83，p<0.01)，FFE-T1WI MRI分级和关节镜分级无相关性(u=1.84，p>0.05)，SE -T1WI MRI分级和关节镜分级亦无相关性(u=0.69，p>0.05)。
3 讨论
3.1 正常髌股关节软骨MRI表现及组织学基础
髌骨后缘与股骨滑车构成髌股关节，关节面覆盖透明软骨，关节透明软骨包含少量软骨细胞 ，埋藏于胶原弹力纤维基质内。关节软骨最表层为切线层，该层胶原纤维排列致密并与关节 面平行。第二层为过渡层，胶原纤维呈斜行交错排列，第三层为放射层构成关节软骨的主要 部分，胶原纤维最多且与关节面垂直排列，最深层为钙化软骨层，分开软骨和软骨下骨质 。多位学者采用SE序列对牛髌骨及人膝关节正常关节软骨行MRI组织学对照研究，均 发现正常关节软骨在MRI上呈分层表现，但层数及各层信号特点结果差异颇大。最近Rubenst ein[3]和Recht[1]分别用标准SE和3DSPGR(3D-spoiled-GRE)研究牛和人 髌软骨，发现正常关节软骨呈三层结构：并用各层胶原纤维的方向及与主磁场的关系(即魔 角效应)来解释层状形态。发现当角度为55°时，关节软骨呈信号均匀的单层形态，当角度 为0°和90°时，关节软骨呈明显的三层形态，组织学上表层相当于切线层加部分过渡层， 中间层相当于上放射层，底层相当于下放射层。我们用3D-Volume-FFE T1WI序列发现正常 髌股关节软骨在矢状位原始图像及MPR图像上亦呈由表及里的高、低、高信号的平行三层结 构，表面光滑，与钙化软骨层的低信号带及关节液有良好对比。
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3.2 髌股关节软骨退变的MRI序列比较
3.2.1 SE序列
SE序列曾经是诊断髌骨软化症的标准技术，Holder[4]的研究结果表明T1WI检出 软骨 病变阳性率为70%。McCauley[5]认为T2WI缺点是软骨和软骨下骨质缺乏对比，并 且不能检测软骨内信号异常。国内吴春江[6]指出“T2WI关节造影效果”会降低 软骨缺损的发现率。本组资料SE-T1WI关节软骨与液体界面不能确定，软骨病变检出的总 体敏感性仅46%，特异性64%，该序列对病变MRI分级与关节镜分级间无正相关性，所以我们 认为SE序列不适合关节软骨病变的诊断，尤其是关节液体存在时。
3.2.2 GRE序列
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梯度回波(GRE)作为一种快速成像技术，已广泛应用于关节软骨病变的检查。该技术通过改 变翻转角度、TR、TE值，能获得多种加权图像，改变关节软骨和邻近组织的对比。国内采用 小角度翻转梯度回波(STAGE)技术论断髌骨软化症并和关节镜对照，总体敏感性90.7%，特异 性 78.6%[6]。我们采用类似技术FFE-T1WI检测髌股关节软骨退变，结果与文献报道 相仿。但该技术层厚仍较厚，且有层间距，分辨率不理想，对病变的MRI分级与关节镜分级 间无正相关性，故我们认为用FFE-T1WI单独论断关节软骨病变，不能准确评价软骨病变的 程度，尤其是对Ⅰ～Ⅱ级早期病变。本组资料该序列假阳性、假阴性分别达16例、7例。
3.2.3 3D-Volume-FFE序列
三维容积扫描比二维数据采集有更高的分辨率和信噪比，该序列RF加在有一定厚度的容积上 ，在RF后再给选层梯度场，由于没有层间距，能重建较薄的连续层面，提高细微结构的显示 率[7]。最近，Disler[8]采用脂肪抑制3DSPGR序列，将膝关节矢状位图像 经轴位及斜冠状位重建来评价髌股关节软骨，对软骨缺损检测的敏感性、特异性分别达93% 、94%，我们采用非脂肪抑制的3D-Volume-FFE T1WI结合MPR处理得到仅0.7 mm层厚的超薄 多平面连续图像，使重建平面始终垂直于具有一定弯曲度的髌股关节软骨面，从而减小“魔 角效应”，清楚显示了软骨内部结构，而且关节软骨具有良好的主体对比，能可靠地区分软 骨、软骨下骨质、关节液、滑膜组织其诊断关节软骨病变总体敏感性达92%，特异 性96%，明显优于FFE-T1WI，SE-T1WI序列，该技术对病变的MRI分级和关节镜分级间有 显著正相关关系，我们认为是一种理想的评价关节软骨的扫描技术。
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3.3 3D-Volume-FFE T1WI与关节镜对照的差异性分析
关节透明软骨软化，表面出现轻至中度纤维化，MRI检查会出现假阳性或假阴 性。本组资料3D-Volume-FFE T1WI扫描出现假阳性3例，其中2例经回顾性阅片，我们认为 可能是该序列扫描时间长，肢体运动伪影导致软骨表面出现轻度不规则的假象。1例股骨外 滑车面软骨MRIⅠ级损伤，经关节镜探查及反复观察录像资料均未发现软骨损伤。Recht [9]认为出现这种情况可能是再生的薄层纤维软骨覆盖在剥脱的透明软骨区，关节镜下 虽未见异常，但MRI仍能反映出软骨表面轮廓及厚度的变化。另外，关节镜医师术前知道MRI 结果可能会造成结果上的差异。关节镜作为诊断关节软骨病变的“金标准”，亦有其局限性 ，早期软骨退变，软骨内出现结构及成分的变化，而软骨面仍光整，关节镜检为阴性，而MR I却能反映出软骨内信号的变化。
作者简介：查云飞(1972 - )，男，湖北十堰市人，三峡大学医学院影像医学专业毕业，1999年苏州医学院硕士研究生毕业。
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参考文献
[1]Recht MP,Krammer J,Marcelis S,et al.Abnormalities of articular cartilage in the knee:analysis of available MR techniques[J].Radio logy,1993，187:473-475.
[2]Outerbridge RE.Further studies in etiology of chondr omalacia of the patella[J].J Bone Joint Surg,1974，4B(1):179-183.
[3]Rubenstein TD,Kim JK,Morava-Protzner I,et al.Effects of collagen orientation on MR imaging characteristics of bovine articular carti lage[J].Radiology,1993,188:219.
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[4]Holder J,Berthiaume MJ,Cchweitze ME,et al.Knee joint hyaline cartilage defects:a comparative study of MR and anatomic section[J]. J Compute Assist Tomogr,1992,16:597.
[5]Mc Cauley TR,Kier R,Lynch KJ,et al.Chondromalacia pa tella:diagnosis with MR imaging[J].AJR,1992,158:101.
[6]吴春江，蒋学祥，高玉洁，等.髌骨软化症的MRI研究[J] .中华放射学杂志，1997，31：123-126.
[7]彭振军.医用磁共振成像技术[M].武汉：湖北科学技术出 版社，1997.23.
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[8]Disler DG,McCauley TR,Wirth CR,et al.Detection of kn ee hyaline cartilage defects using fat-suppressed three-dimensional spoiled grad ient-echo MR imaging:comparison with standard MR imaging and correlation with ar throscopy[J].AJR,1995,165:337-382.
[9]Recht MP,Piraino DW,Paletta GA,et al.Accuracy of fat -suppressed three-dimensional spoiled gradient-echo FLASH MR imaging in the dete ction of patellofemoral articular artilage abnormalities[J].Radiology,1996,19 8:211.
收稿日期：1998-11-17, 百拇医药
单位：查云飞(现在勋阳医学院太和医院影像中心工作 442000)；陆之安 沈钧康 王灌忠 易壁星 钱铭辉(苏州医学院附属第二医院放射科，江苏 苏州 215004)
关键词：髌股关节；关节软骨；磁共振成像；关节镜
实用放射学杂志000904[摘要]目的：以关节镜为标准，比较三维快速场回波容积 扫描序列(3D-Volume-FFE)、标准SE序列、FFE序列对髌股关节软骨退变的诊断价值。方法：32个膝关节行关节镜检及3D-Volme-FFF-T1WI矢状位，SE-T1WI 横断位、FFE-T1WI横断位扫描。3D-Volme-FFE矢状位行多平面重建(MPR)。MRI图像每个髌 股关节分为内、外侧髌骨面，内外侧股骨滑车面与关节镜图像逐一对照分析。统计比较各序 列诊断的敏感性、特异性。结果：关节镜发现50个病变软骨面。3D- Volume-FFE、FFE-T1WI敏感性、 特异性明显高于SE-T1WI(P<0.01)。3D-Volme-FFE-T 1WI对软骨病变分级和关节镜分级间有显著正相关性。结论：3D-Vol me-FFE结合MPR评价髌股关节软骨退变优于标准SE、FFE序列。
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[中图分类号]R684；R445.2 [文献标识码]A
[文章编号]1002-1671(2000)09-0525-05
3D-Volume FFE MR Imaging of Patellofemoral Articular Cartilage A bnormalities:Comparison with Standard MR Sequences and Arthroscopy
ZHA Yun-fei LU Zhi-an SHEN Jun-kang WANG Guan-zhong YI Bi-xing Qian Ming-hui
(Dep art ment of Radiology,the Second Affiliated Hospital of Suzhou Medical College,Suzhou 215004)
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[ABSTRACT]Objective:The value of three dimensional volumetric fast fied echo(3D-Volume-FFE)images was compared with that of standard spinecho and fast field echo images for detecting patellofemoral articular cartilage degeneration,using arthroscopy as the standard of reference.Methods:Thirty-two knee joints underwent subsequent arthro scopy were imaged with multiple MR sequences,including three dimensional sagitta l FFE-T1WI,axial SE-T1WI and axial FFE-T1WI.Sagittal images were administr ated with multiple-plannar reconstruction(MPR)techniques.Each patellofemoral art icular surface was divided into media,lateral patellar facets and trochlear face ts,then compared with those of arthroscopy.The differences in sensitivity and sp ecificity on each sequences were statistically determined.Results:Arthroscopy showed 50 cartilage defects.The 3D-Volume FFE-T1WI and con ventional FFE-T1WI had significantly higher sensitivity and specificity than t he standard SE-T1WI(P<0.01).Good correlation existed between MR gradation of 3D -Volume-FFE-T1WI and arthroscopy gradation in assessment of cartilage abnormal ities.Conclusion:3D-Volume FFE-T1WI combined with MPR is significantly better than standard SE-T1WI and FFE-T1WI in diagnosing patel lofemoral articular cartilage degeneration.
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[Key Words]patellofemoral joint ;articular cartilage ; MRI ;arthroscopy
髌股关节软骨退变是导致髌股关节紊乱症(patellofemoral disorder s)，引起膝前疼痛的重要原因。我们提出采用非脂肪抑制的三维快速场回波容积扫描序列 (3D-Volume-FFE MRI)结合多平面重建(MPR)技术，显示髌股关节软骨，以关节镜为标准和标 准SE序列、FFE序列比较，旨在评价该技术对关节软骨退变的诊断价值。
1 材料和方法
1.1 临床资料
临床拟诊膝关节外伤或膝关节紊乱症患者MRI检查40例 共48个膝关节。 男性13例，女性27例，年龄16～76岁，平均44.7岁。其中24例共32个膝关节于MRI检查后1～ 3月行关节镜检查。
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1.2 仪器与扫描方法
Philips Gyroscan-T5Ⅱ型超导MR机，场强0.5T，E1表面线圈，膝关节屈曲10°～20°，外 旋20°。脉冲序列：(1)3D-Volume-FFE T1WI，TR 50 ms，TE 10 ms，翻转角度(FLIP)60 ° ，层厚1.2 mm，信号采集1次，矩阵256×256，FOV180 mm，矢状位无间隔扫描60～80层。 以矢状位原始图像分别做垂直于髌骨后缘的横断位及股骨滑车面的斜冠状位MPR图像处理。( 2)FFE-T1WI：TR 500 ms，TE 25 ms，翻转角90°，层厚2.0 mm，层距0.5 mm，FOV180 mm ，髌股关节横断 位扫描。(3)SE-T1WI：TR 550 ms，TE 20 ms，层厚2.0 mm，层距0.5 mm，FOV180 mm，髌 股关节横断位扫描。
1.3 关节软骨退变损伤MRI诊断分级采用Recht[1]标 准：0级 正常关节软骨。Ⅰ级 软骨分层结构消失，软骨内出现局灶性低信号区，软骨表面光滑。Ⅱ 级 软骨表面轮廓轻至中度不规则，软骨缺损深度未及全层厚 度的50%。Ⅲ级 软骨表面轮廓 重度不规则，软骨缺损深达全层厚度的50%以上，但未见完全剥脱。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。软骨弥漫性均匀变薄但表面光滑，仍认 为是正常关节软骨。软骨退变损伤的关节镜分级 采 用 Outerbridge[2]标准。0级 正 常关节软骨。Ⅰ级 软骨软化水肿或出现表面泡状结构。Ⅱ级 软骨变薄出现轻、中度纤维化 。Ⅲ级 软骨重度纤维化，呈现蟹肉样改变。Ⅳ级 软骨退变深达骨皮质，全层软骨缺损、软 骨下骨质裸露。MRI图像由两位医师共同阅片，将髌股关节分为四个区域：髌股外侧面、髌 股内侧面(含正中嵴软骨面)、股骨滑车外侧面、股骨滑车内侧面。32个髌股关节共128个软 骨面，与关节镜逐一对照分析。所有关节镜由同一医师实施，术前知道MRI结果，关节镜动 态图像资料由录像带记录，以关节镜术中探查及录像记录作为判断MRI诊断正确与否的标准 。
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图1A 关节镜下正常髌股关节面 B，C 3D-Volume-FFE-T1WI，MPR像， 关节软骨主体呈高、低、高信号的平行三层结构，表面光滑
图2A，B MPR像，关节镜示髌软骨Ⅱ级退变损伤
图3 同图2，FFE-T1WI未能显示 软骨病变
图4A，B MPR像示髌骨外侧面，股骨滑车外侧面软骨Ⅳ级退变损伤，关节镜均证 实
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2 结果
2.1 关节镜下32个髌股关节共发现78个正常软骨面，呈白色或乳白色， 表面非常光滑，质地稍硬，其厚度 随部位和年龄不同而异(图1A)关节镜下软骨损伤部位及分 级见表1。
表1 部 位
关 节 镜 分 级
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总计
髌骨内侧面
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14
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髌骨外侧面
22
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20
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股骨滑车外侧面
22
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总 计
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2.2 3D-Volume-FFE T1WI矢状位原始图像及横断位MPR图像正常髌软 骨由表及里呈高、低、高信号的平行三层结构，表面光滑，底层钙化软骨层呈线状低信号分 隔软骨和软骨下骨质(图1B)。股骨滑车软骨呈与髌软骨类似的MRI表现(图1C)，仅厚度略薄 ，其中10个滑 车面软骨均匀一致变薄，信号分层特点不明显，但表面仍光滑，关节镜证实为正常软骨面。 FFE T1WI关节软骨MRI表现类似3D-Volume-FFE T1WI，但信噪比稍差，本组5例髌上囊积 液用该序列扫描，软骨与液体界面不能区分。SE-T1WI关节软骨呈高于骨皮质而低于骨髓 的中等信号，信噪比差，信号分层特点不明显，软骨与关节液界面不能确定。各序列软骨损 伤 MRI分级与关节镜分级对照见表2～4(图2～4)。
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2.3 各序列对 髌股关节软骨损伤的诊断价值比较见表5
2.4 U检验显示在发现软骨病变能力方面，3D-Volume-FFE T1WI与FFE -T1WI明显优于SE-T1WI，其差异有高度统计意义(u=3.53，u=3.0，p<0.01)，3D-Volum e-FFE T1WI与FFE-T1WI间比较差异无统计意义(u=0.55，p>0.05)，等给相关检 验结果3D-Volume-FFE T1WI对软骨病变的MRI分
表2 关节镜分级
3D-Volume-FFE T1WI分级
0
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表3 关节镜分级
FFE-T1WI分级
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表4 关节镜分级
SE- T1WI分级
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0
50
, 百拇医药
16
12
Ⅰ
3
Ⅱ
7
Ⅲ
8
1
Ⅳ
9
22
表5 MRI序列
阳性
, 百拇医药
阴性
假阳
性
假阴
性
敏感
性
特异
性
3D-Volume-FFE
T1WI
46
75
, 百拇医药
3
4
92%
96%
FFE-T1WI
42
60
18
8
84%
97%
SE-T1WI
23
, 百拇医药
50
28
27
46%
64%
级和关节镜分级间有显著正相关关 系(u=4.83，p<0.01)，FFE-T1WI MRI分级和关节镜分级无相关性(u=1.84，p>0.05)，SE -T1WI MRI分级和关节镜分级亦无相关性(u=0.69，p>0.05)。
3 讨论
3.1 正常髌股关节软骨MRI表现及组织学基础
髌骨后缘与股骨滑车构成髌股关节，关节面覆盖透明软骨，关节透明软骨包含少量软骨细胞 ，埋藏于胶原弹力纤维基质内。关节软骨最表层为切线层，该层胶原纤维排列致密并与关节 面平行。第二层为过渡层，胶原纤维呈斜行交错排列，第三层为放射层构成关节软骨的主要 部分，胶原纤维最多且与关节面垂直排列，最深层为钙化软骨层，分开软骨和软骨下骨质 。多位学者采用SE序列对牛髌骨及人膝关节正常关节软骨行MRI组织学对照研究，均 发现正常关节软骨在MRI上呈分层表现，但层数及各层信号特点结果差异颇大。最近Rubenst ein[3]和Recht[1]分别用标准SE和3DSPGR(3D-spoiled-GRE)研究牛和人 髌软骨，发现正常关节软骨呈三层结构：并用各层胶原纤维的方向及与主磁场的关系(即魔 角效应)来解释层状形态。发现当角度为55°时，关节软骨呈信号均匀的单层形态，当角度 为0°和90°时，关节软骨呈明显的三层形态，组织学上表层相当于切线层加部分过渡层， 中间层相当于上放射层，底层相当于下放射层。我们用3D-Volume-FFE T1WI序列发现正常 髌股关节软骨在矢状位原始图像及MPR图像上亦呈由表及里的高、低、高信号的平行三层结 构，表面光滑，与钙化软骨层的低信号带及关节液有良好对比。
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3.2 髌股关节软骨退变的MRI序列比较
3.2.1 SE序列
SE序列曾经是诊断髌骨软化症的标准技术，Holder[4]的研究结果表明T1WI检出 软骨 病变阳性率为70%。McCauley[5]认为T2WI缺点是软骨和软骨下骨质缺乏对比，并 且不能检测软骨内信号异常。国内吴春江[6]指出“T2WI关节造影效果”会降低 软骨缺损的发现率。本组资料SE-T1WI关节软骨与液体界面不能确定，软骨病变检出的总 体敏感性仅46%，特异性64%，该序列对病变MRI分级与关节镜分级间无正相关性，所以我们 认为SE序列不适合关节软骨病变的诊断，尤其是关节液体存在时。
3.2.2 GRE序列
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梯度回波(GRE)作为一种快速成像技术，已广泛应用于关节软骨病变的检查。该技术通过改 变翻转角度、TR、TE值，能获得多种加权图像，改变关节软骨和邻近组织的对比。国内采用 小角度翻转梯度回波(STAGE)技术论断髌骨软化症并和关节镜对照，总体敏感性90.7%，特异 性 78.6%[6]。我们采用类似技术FFE-T1WI检测髌股关节软骨退变，结果与文献报道 相仿。但该技术层厚仍较厚，且有层间距，分辨率不理想，对病变的MRI分级与关节镜分级 间无正相关性，故我们认为用FFE-T1WI单独论断关节软骨病变，不能准确评价软骨病变的 程度，尤其是对Ⅰ～Ⅱ级早期病变。本组资料该序列假阳性、假阴性分别达16例、7例。
3.2.3 3D-Volume-FFE序列
三维容积扫描比二维数据采集有更高的分辨率和信噪比，该序列RF加在有一定厚度的容积上 ，在RF后再给选层梯度场，由于没有层间距，能重建较薄的连续层面，提高细微结构的显示 率[7]。最近，Disler[8]采用脂肪抑制3DSPGR序列，将膝关节矢状位图像 经轴位及斜冠状位重建来评价髌股关节软骨，对软骨缺损检测的敏感性、特异性分别达93% 、94%，我们采用非脂肪抑制的3D-Volume-FFE T1WI结合MPR处理得到仅0.7 mm层厚的超薄 多平面连续图像，使重建平面始终垂直于具有一定弯曲度的髌股关节软骨面，从而减小“魔 角效应”，清楚显示了软骨内部结构，而且关节软骨具有良好的主体对比，能可靠地区分软 骨、软骨下骨质、关节液、滑膜组织其诊断关节软骨病变总体敏感性达92%，特异 性96%，明显优于FFE-T1WI，SE-T1WI序列，该技术对病变的MRI分级和关节镜分级间有 显著正相关关系，我们认为是一种理想的评价关节软骨的扫描技术。
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3.3 3D-Volume-FFE T1WI与关节镜对照的差异性分析
关节透明软骨软化，表面出现轻至中度纤维化，MRI检查会出现假阳性或假阴 性。本组资料3D-Volume-FFE T1WI扫描出现假阳性3例，其中2例经回顾性阅片，我们认为 可能是该序列扫描时间长，肢体运动伪影导致软骨表面出现轻度不规则的假象。1例股骨外 滑车面软骨MRIⅠ级损伤，经关节镜探查及反复观察录像资料均未发现软骨损伤。Recht [9]认为出现这种情况可能是再生的薄层纤维软骨覆盖在剥脱的透明软骨区，关节镜下 虽未见异常，但MRI仍能反映出软骨表面轮廓及厚度的变化。另外，关节镜医师术前知道MRI 结果可能会造成结果上的差异。关节镜作为诊断关节软骨病变的“金标准”，亦有其局限性 ，早期软骨退变，软骨内出现结构及成分的变化，而软骨面仍光整，关节镜检为阴性，而MR I却能反映出软骨内信号的变化。
作者简介：查云飞(1972 - )，男，湖北十堰市人，三峡大学医学院影像医学专业毕业，1999年苏州医学院硕士研究生毕业。
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参考文献
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[6]吴春江，蒋学祥，高玉洁，等.髌骨软化症的MRI研究[J] .中华放射学杂志，1997，31：123-126.
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收稿日期：1998-11-17, 百拇医药