羅慕晴，馮智超，廖云杰，鐘東，李萬(wàn)猛，容鵬飛*，王維

作者單位：

1. 中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院放射科 長(zhǎng)沙410003

2. 中南大學(xué)湘雅醫(yī)院脊柱外科 長(zhǎng)沙410008

關(guān)節(jié)軟骨在關(guān)節(jié)活動(dòng)中具有重要作用，而關(guān)節(jié)軟骨退行性變是許多骨關(guān)節(jié)疾病如骨關(guān)節(jié)炎(osteoarthritis，OA)等的重要早期改變之一。關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)無(wú)淋巴、血管組織，損傷后愈合困難[1]，常繼發(fā)出現(xiàn)關(guān)節(jié)其他結(jié)構(gòu)甚至鄰近骨的不同程度損傷，早期評(píng)估和診斷關(guān)節(jié)軟骨退變對(duì)指導(dǎo)患者治療、康復(fù)鍛煉等方面具有重要意義。

磁共振成像具有多序列、多方位、多參數(shù)成像及組織分辨率高、對(duì)比度好等優(yōu)勢(shì)，能提高對(duì)早期軟骨受損、骨質(zhì)侵蝕和軟組織及骨髓水腫檢測(cè)的敏感度，被公認(rèn)為目前評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)和成分的首選方法[2]。在關(guān)節(jié)軟骨退行性變的早期，軟骨中生化成分的改變往往早于形態(tài)學(xué)改變[3]。近年來(lái)，多種定量MRI技術(shù)已成功地應(yīng)用于檢測(cè)軟骨生化成分狀態(tài)，對(duì)早期關(guān)節(jié)退變的評(píng)價(jià)方面較形態(tài)學(xué)成像序列具有更重要的價(jià)值。筆者針對(duì)該方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 關(guān)節(jié)軟骨的結(jié)構(gòu)與功能

關(guān)節(jié)軟骨是關(guān)節(jié)的重要結(jié)構(gòu)之一，是覆蓋關(guān)節(jié)骨面的富有彈性的特殊透明軟骨，具有潤(rùn)滑、吸收震蕩及緩沖應(yīng)力等功能，在維持關(guān)節(jié)的正常結(jié)構(gòu)和功能方面發(fā)揮著重要作用。關(guān)節(jié)軟骨由淺至深包括表層(滑動(dòng)帶)、中間層(過渡帶)、深層(放射帶)和鈣化層四部分[4]。關(guān)節(jié)軟骨由細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)和軟骨細(xì)胞構(gòu)成，其中ECM是其主要的物質(zhì)基礎(chǔ)，由水(約60%～80%)、膠原蛋白(約15%～20%)、蛋白多糖(proteoglycan，PG，約1%～10%)和其他糖蛋白底物、礦物質(zhì)和脂質(zhì)等組成[5]。其中水在關(guān)節(jié)面負(fù)重時(shí)在軟骨各層內(nèi)充分流動(dòng)，起到潤(rùn)滑關(guān)節(jié)的作用；膠原蛋白是ECM中含量最多的大分子，排列網(wǎng)格高度有序，構(gòu)成軟骨組織的三維各向異性框架，是關(guān)節(jié)軟骨抗拉力和剪切力的主要成分[6]；PG主要以聚集蛋白聚糖的形式存在，由含數(shù)百個(gè)糖胺聚糖(glycosaminoglycan，GAG)側(cè)鏈的核心蛋白組成，GAG上的硫酸鹽和羧基產(chǎn)生負(fù)電荷，使相鄰的GAG分子排斥并吸引金屬離子(如Na+、Ca2+等)，產(chǎn)生滲透壓將水吸引到組織中并與水相互作用，使得關(guān)節(jié)軟骨富有彈性，這是關(guān)節(jié)軟骨承受壓力的基礎(chǔ)。關(guān)節(jié)軟骨中的軟骨細(xì)胞分布很少(僅占4%濕重)，主要參與軟骨代謝活動(dòng)，與PG的合成有關(guān)。

2 關(guān)節(jié)軟骨退行性變的病理生理及相應(yīng)定量MRI技術(shù)

關(guān)節(jié)軟骨退行性變時(shí)存在生化成分、結(jié)構(gòu)及形態(tài)的改變，并且是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過程。關(guān)節(jié)軟骨退變?cè)缙?，其生化成分及超微結(jié)構(gòu)的改變往往發(fā)生在形態(tài)改變之前[3]。在分子水平上，關(guān)節(jié)軟骨退變是軟骨細(xì)胞、ECM及軟骨下骨三者代謝和合成失衡的結(jié)果，發(fā)生的改變包括膠原纖維變性退化、PG丟失、水含量降低以及水滲透性增高等。在形態(tài)上則表現(xiàn)為初期軟骨淺表層缺損或纖維化，隨后裂隙延伸至軟骨下骨、形成裂縫或潰瘍，軟骨厚度逐漸變薄，最終隨著疾病的進(jìn)展導(dǎo)致軟骨全層缺損、剝脫。針對(duì)關(guān)節(jié)軟骨退變的主要病理生理改變，目前有相應(yīng)的定量MRI成像技術(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)估：(1)水含量降低及滲透性增高：T2 mapping、T2*mapping、擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)及擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)；(2) PG含量減少：鈉磁共振成像(Sodium MRI，Na-MRI)、T1ρ mapping、延遲釓增強(qiáng)磁共振軟骨成像(delayed gadolinium-enhanced magnetic resonance imaging of cartilage，dGEMRIC)和氨基葡聚糖化學(xué)交換飽和轉(zhuǎn)移技術(shù)(glycosaminoglycan chemical exchangedependent saturation transfer，gagCEST)；(3)膠原纖維變性退化、結(jié)構(gòu)紊亂：主要是DTI，T2 mapping、T2*mapping的評(píng)估效果尚存爭(zhēng)議。

此外，近年來(lái)有超短回波時(shí)間(ultrashort echotime，UTE)序列、MRI紋理分析(MRI texture analysis，MRTA)技術(shù)等被開發(fā)應(yīng)用于顯示短T2、T2*信號(hào)的軟骨組織成分和分析圖像異質(zhì)性等。

3 定量MRI成像技術(shù)評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨退行性變的應(yīng)用

3.1 T2 mapping

目前評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)軟骨退變最常用的定量技術(shù)是T2 mapping，它是基于多回波自旋回波(multi-echo spin echo，MESE)序列獲得T2值來(lái)評(píng)估軟骨內(nèi)生化成分的改變。T2 mapping對(duì)關(guān)節(jié)軟骨退變引起的ECM內(nèi)水和膠原纖維的變化高度敏感[7]，可有效檢測(cè)關(guān)節(jié)軟骨早期退變或損傷區(qū)域。有體外研究表明，關(guān)節(jié)軟骨T2值與水含量呈正相關(guān)，與GAG濃度呈負(fù)相關(guān)，并隨退變程度加重而增高[8-10]；T2值與膠原蛋白含量是否相關(guān)尚存爭(zhēng)議[8，11]。Apprich等[12]發(fā)現(xiàn)輕中度髕軟骨病損周圍形態(tài)未改變的退變軟骨和健康軟骨間T2值存在顯著差異。Zhong等[13]認(rèn)為關(guān)節(jié)軟骨T2 mapping的信號(hào)變化能預(yù)測(cè)無(wú)癥狀性膝關(guān)節(jié)OA患者的病情進(jìn)展，可作為評(píng)估早期OA的一種影像標(biāo)記物。Kijowski等[14]提出在3.0 T常規(guī)MRI掃描方案中增加T2 mapping后，可提高對(duì)膝關(guān)節(jié)軟骨損傷檢測(cè)的敏感度，但特異度略有降低。此外，有學(xué)者將T2 mapping與計(jì)算機(jī)輔助診斷相結(jié)合，可用于檢測(cè)膝關(guān)節(jié)OA的早期軟骨變性[15]。T2 mapping的脈沖序列和后處理軟件較容易獲取，能被大多數(shù)MRI系統(tǒng)兼容，易應(yīng)用于臨床實(shí)踐中。但缺點(diǎn)是有魔角效應(yīng)，即當(dāng)膠原蛋白排列方向與成像基線成55°角時(shí)會(huì)影響T2值，導(dǎo)致定量評(píng)估軟骨損傷的精準(zhǔn)性下降[16]。今后須進(jìn)一步探討其適用范圍、技術(shù)優(yōu)化及可重復(fù)性問題等[17]。

3.2 T2* mapping

與T2 mapping類似，T2*mapping也與關(guān)節(jié)軟骨中水分子含量和膠原纖維排列方式密切相關(guān)[18]。然而，Newbould等[10]研究表明不同級(jí)別退變軟骨的T2和T2*值存在顯著差異。OA關(guān)節(jié)軟骨T2*值隨軟骨退變程度加重而縮短[18-20]，具有很好的重復(fù)性[10]。但Taehee等[21]卻發(fā)現(xiàn)，T2*值雖然隨關(guān)節(jié)軟骨退變分級(jí)增加而降低，但兩者無(wú)顯著相關(guān)性。盡管T2*mapping具有成像速度快、圖像分辨率高、能進(jìn)行三維各向同性評(píng)價(jià)等優(yōu)勢(shì)，但T2*值可能在評(píng)估軟骨退變分級(jí)的敏感性不如T2值[22]，還易受到磁場(chǎng)不均勻性影響[19]，因此需要更多的科學(xué)證據(jù)來(lái)確定T2*值評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨退變的可靠性、有效性和潛在機(jī)制。

3.3 DWI和DTI

DWI成像能獲得關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)水分子的擴(kuò)散信息，通過表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)值來(lái)量化組織結(jié)構(gòu)特性。正常軟骨中水分子擴(kuò)散受到膠原成分各向異性的限制，軟骨發(fā)生變性(包括膠原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)破壞、PG含量減少)時(shí)水含量相對(duì)增多、流動(dòng)性增強(qiáng)，導(dǎo)致擴(kuò)散阻力降低、ADC值增高。因此，ADC值可用來(lái)評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨的變性退變[23-24]。Xu等[25]發(fā)現(xiàn)早期膝關(guān)節(jié)退變軟骨ADC值明顯高于正常軟骨，軟骨DWI成像作為膝關(guān)節(jié)OA早期診斷工具的技術(shù)可行性已得到證實(shí)[26]。DWI不需要注射對(duì)比劑、掃描時(shí)間相對(duì)較短，與T2 mapping相比，它易受到運(yùn)動(dòng)和偽影的影響、圖像分辨率不高，在3.0 T MRI上更明顯，需要采用良好的脂肪抑制及更短的回波時(shí)間來(lái)達(dá)到類似T2 mapping成像的效果。此外，DWI還會(huì)受到b值和組織各向異性的影響等。

DTI不僅能提供軟骨中水分子擴(kuò)散狀態(tài)的定量信息，還能反映膠原纖維細(xì)微結(jié)構(gòu)變化，其量化指標(biāo)包括平均ADC和部分各向異性(fractional anisotropy，F(xiàn)A)[24，27]。軟骨退變時(shí)PG含量減少、膠原纖維變形紊亂，水分子含量相對(duì)增多且擴(kuò)散程度增加、各向異性減少，導(dǎo)致平均ADC值增高、FA值降低[28]。DTI能夠有效區(qū)分正常軟骨和退變損傷軟骨[29]。Raya等[28]比較DTI和T2 mapping在鑒別正常軟骨和膝關(guān)節(jié)OA軟骨的效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，平均ADC和FA的敏感度、FA的特異度均優(yōu)于T2值，并具有良好的重測(cè)可重復(fù)性。他們的后續(xù)研究表明，DTI成像還有助于對(duì)早期軟骨損傷進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)[30]。此外，在7.0 T MRI上進(jìn)行線掃描DTI也能區(qū)分正常軟骨與OA軟骨退變，并能覆蓋所有軟骨區(qū)域[31]。DTI技術(shù)量化水分子各向異性擴(kuò)散，故不受魔角效應(yīng)影響，但其數(shù)據(jù)分析復(fù)雜、掃描時(shí)間較長(zhǎng)。

此外，有研究者提出了磁敏感張量成像(susceptibility tensor imaging，STI)在9.4 T高場(chǎng)強(qiáng)MRI中量化豬軟骨膠原纖維磁化率各向異性的可行性和適用性，可作為分析膠原纖維微觀結(jié)構(gòu)的一種新型敏感、無(wú)創(chuàng)技術(shù)，但其在人體關(guān)節(jié)軟骨成像尚無(wú)應(yīng)用[32]。

3.4 Na-MRI

Na-MRI是通過磁共振波譜成像(magnetic resonance spectroscopy，MRS)測(cè)量Na+在軟骨內(nèi)的分布，反映軟骨中的固定電荷密度及PG含量[33]。關(guān)節(jié)軟骨退變時(shí)PG含量減少，導(dǎo)致固定電荷密度降低、釋放出Na+，此時(shí)軟骨中鈉濃度降低、Na-MRI信號(hào)減低。Wheaton等[34]對(duì)早期膝關(guān)節(jié)OA患者和健康人的關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行Na-MRI掃描，發(fā)現(xiàn)OA患者軟骨變性區(qū)信號(hào)減低，提示局部PG丟失。此外，Madelin等[35]發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的Na-MRI序列相比，采用施加了絕熱反轉(zhuǎn)脈沖水抑制的Na-MRI序列能抑制關(guān)節(jié)腔滑液內(nèi)游離Na+信號(hào)，減少了滑液對(duì)鈉信號(hào)的干擾，提高了Na-MRI檢測(cè)膝關(guān)節(jié)OA的準(zhǔn)確度，該序列對(duì)精準(zhǔn)評(píng)估早期關(guān)節(jié)軟骨退變是一種更具前景的技術(shù)。Na-MRI在不同場(chǎng)強(qiáng)水平都具有良好的可重復(fù)性[36]，但存在較多局限性，包括鈉濃度測(cè)量困難、信噪比和空間分辨率低、需要高場(chǎng)強(qiáng)條件(≥3.0 T)、采集時(shí)間長(zhǎng)、需有特殊射頻線圈與相關(guān)硬件設(shè)備、周圍組織(如軟骨下水腫或滑液)的部分容積效應(yīng)可能影響定量測(cè)量等[37-38]，有待深入研究和技術(shù)優(yōu)化以提高臨床實(shí)用性。

3.5 T1ρ mapping

T1ρ mapping可獲得關(guān)節(jié)軟骨T1ρ弛豫時(shí)間，其對(duì)軟骨內(nèi)PG含量變化較為敏感[39]。Kester等[40]發(fā)現(xiàn)早期膝關(guān)節(jié)OA患者在關(guān)節(jié)軟骨形態(tài)尚未發(fā)生明顯改變時(shí)，軟骨T1ρ值因PG含量減少而增高。因而，T1ρ mapping可作為定量評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨早期退變的一種技術(shù)手段。Wang等[41]發(fā)現(xiàn)T1ρ mapping在評(píng)估膝關(guān)節(jié)早期OA軟骨變性較T2 mapping效果更好。Hu等[42]研究表明，與T2 mapping和T2*mapping相比，T1ρ mapping在檢測(cè)小關(guān)節(jié)軟骨退變的生化成分改變時(shí)更敏感，能用于評(píng)估腰椎小關(guān)節(jié)軟骨早期退行性變。另外，T1ρ mapping在鑒別Ⅰ、Ⅱ級(jí)軟骨退變方面也較T2 mapping有一定優(yōu)勢(shì)[43]。T1ρ mapping在臨床研究或應(yīng)用中有很大潛力，它不需要使用對(duì)比劑，也不需要進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間等待，可部分替代延遲增強(qiáng)成像。但同時(shí)也存在一些技術(shù)挑戰(zhàn)，如需要特殊的脈沖序列、耗時(shí)較長(zhǎng)及需要高場(chǎng)強(qiáng)、高射頻脈沖能量水平等[44]。

3.6 dGEMRIC

dGEMRIC是根據(jù)退變軟骨ECM中固定電荷密度分布不均的特點(diǎn)，利用釓對(duì)比劑進(jìn)行成像來(lái)間接估計(jì)GAG乃至PG含量的變化。關(guān)節(jié)軟骨退變?cè)缙赑G含量下降，相應(yīng)GAG帶有負(fù)電荷減少，從而對(duì)帶陰離子的順磁性釓螯合物DTPA2-等排斥力減弱，能夠進(jìn)入到軟骨退變區(qū)的釓螯合物就會(huì)增多。采用靜脈內(nèi)注射雙倍劑量對(duì)比劑釓噴酸葡胺，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間自主運(yùn)動(dòng)使其滲入關(guān)節(jié)軟骨，然后多次進(jìn)行反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列掃描，分析測(cè)定軟骨T1值。健康軟骨的T1值較高，退變后T1值降低。dGEMRIC可準(zhǔn)確反映軟骨內(nèi)PG或GAG含量，能用于評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨退變及其修復(fù)情況[18，45-47]，具有較好的可重復(fù)性[48]。Van Tiel等[49]對(duì)膝關(guān)節(jié)OA患者在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)前進(jìn)行dGEMRIC和T1ρ mapping，與術(shù)中軟骨標(biāo)本中測(cè)量的硫酸化糖胺聚糖(sulphated glycosaminoglycan，sGAG)和膠原含量進(jìn)行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)僅T1值與sGAG含量顯著正相關(guān)，與膠原含量相關(guān)性弱，而T1ρ值與sGAG和膠原含量均無(wú)關(guān)。這說(shuō)明dGEMRIC評(píng)估軟骨sGAG含量的效果優(yōu)于T1ρ mapping。此外，聯(lián)合T2 mapping和dGEMRIC會(huì)對(duì)關(guān)節(jié)軟骨的生化評(píng)估更全面[50]。但dGEMRIC具有成像時(shí)間長(zhǎng)、需要關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)、T1值測(cè)定缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及大劑量釓對(duì)比劑有潛在副作用(如腎源性系統(tǒng)性纖維化)等缺點(diǎn)，影響了該技術(shù)的廣泛臨床應(yīng)用。

3.7 磁化傳遞對(duì)比技術(shù)(包括gagCEST技術(shù))

關(guān)節(jié)軟骨的ECM中含大量大分子偶聯(lián)，其磁化傳遞效應(yīng)明顯，這是關(guān)節(jié)軟骨形成磁化傳遞對(duì)比(magnetization transfer contrast， MTC)的基礎(chǔ)。MTC技術(shù)通過磁化傳遞率(magnetization transfer ratio，MTR)來(lái)反映軟骨中蛋白含量變化，利用水與大分子內(nèi)質(zhì)子間MTR值的差異產(chǎn)生組織對(duì)比來(lái)顯示軟骨結(jié)構(gòu)或病變。當(dāng)關(guān)節(jié)軟骨中膠原蛋白含量減少時(shí)MTR值降低[51]。但MTC技術(shù)的準(zhǔn)確性及特異性均不高，應(yīng)用價(jià)值有限。

近年來(lái)，基于MTC技術(shù)和化學(xué)交換理論的gagCEST技術(shù)被用于軟骨評(píng)估中。gagCEST利用特定頻率的偏共振預(yù)飽和脈沖照射GAG內(nèi)結(jié)合水中的質(zhì)子，使之達(dá)到飽和狀態(tài)后，通過化學(xué)交換作用轉(zhuǎn)移到自由水中導(dǎo)致信號(hào)降低，來(lái)間接反映GAG含量[52]。Schmitt等[53]發(fā)現(xiàn)在7.0 T MRI上gagCEST和Na-MRI的軟骨測(cè)量結(jié)果具有顯著相關(guān)性。Wei等[54]采用dGEMRIC、gagCEST和T2 mapping評(píng)估膝關(guān)節(jié)軟骨的GAG濃度，發(fā)現(xiàn)gagCEST與dGEMRIC的測(cè)量結(jié)果基本一致，但敏感性偏低，T2值與它們相關(guān)性差且不敏感。因此，仍需進(jìn)一步研究如何改善gagCEST技術(shù)，使之成為一種臨床上敏感可靠的方法。最近，Kogan等[55]開發(fā)了一種用于關(guān)節(jié)軟骨容積成像的多層gagCEST序列，在脛距關(guān)節(jié)軟骨成像中可行、有效，還發(fā)現(xiàn)軟骨容積成像和減少掃描時(shí)間有助于提高gagCEST技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值。Krishnamoorthy等[56]設(shè)計(jì)了一種新型3D gagCEST技術(shù)，可得到可靠、可重復(fù)的高質(zhì)量膝關(guān)節(jié)軟骨圖像，能在7.0 T MRI上對(duì)人膝關(guān)節(jié)軟骨的GAG含量進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。隨著圖像采集技術(shù)的不斷發(fā)展更新，gagCEST有望在在評(píng)估軟骨退變方面發(fā)揮更加重要的作用。由于3.0 T MRI常難以提供更高的信噪比和更均勻的靜磁場(chǎng)，gagCEST多用于超高場(chǎng)強(qiáng)MRI的應(yīng)用研究。另外，它所需的后處理工具相對(duì)復(fù)雜，也限制了它的臨床應(yīng)用。

3.8 UTE成像序列

傳統(tǒng)MRI序列的回波時(shí)間較長(zhǎng)，不能采集到短T2/T2*的軟骨組織成分信號(hào)， UTE序列采用超短回波時(shí)間，能對(duì)短T2、T2*的軟骨深層和鈣化層進(jìn)行直接顯示及生化定量分析，包括UTE T2*mapping、UTE T1ρ mapping等。正常軟骨內(nèi)自由水產(chǎn)生長(zhǎng)T2*信號(hào)，與膠原纖維或PG結(jié)合的水產(chǎn)生短T2*信號(hào)[57]。UTE T2*mapping通過采集不同的T2*信號(hào)能間接量化軟骨內(nèi)膠原或PG含量。Pauli等[58]發(fā)現(xiàn)健康軟骨的短T2*信號(hào)百分比從淺到深逐漸增加，隨著軟骨退變的加重，短T2*信號(hào)百分比增加、UTE T2*值降低，這是由于退變導(dǎo)致PG甚至膠原丟失、結(jié)合水減少，但膠原基質(zhì)微結(jié)構(gòu)紊亂使水分子結(jié)合的膠原纖維表面積顯著增加，后者更為明顯并抵消了結(jié)合水的減少，導(dǎo)致總結(jié)合水分?jǐn)?shù)凈增高。此時(shí)UTE T2*值降低提示膠原基質(zhì)微結(jié)構(gòu)破壞，而非膠原含量減少。Williams等[59]證明3D UTE T2*mapping技術(shù)評(píng)估健康膝關(guān)節(jié)軟骨生化成分具有臨床可行性及短期可重復(fù)性。同時(shí)，短T2*信號(hào)百分比受魔角效應(yīng)影響較小[60]，對(duì)評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨退變穩(wěn)定性較好。UTE T2*mapping能超早期發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)軟骨內(nèi)生化成分的微變化，可實(shí)現(xiàn)早期敏感監(jiān)測(cè)和診斷。UTE T1ρ mapping也能反映軟骨深層及鈣化層的生化狀態(tài)。Bae等[61]發(fā)現(xiàn)UTE T1ρ值增高和軟骨變性有顯著相關(guān)性，反映軟骨中GAG含量減少。但受魔角效應(yīng)影響較大，結(jié)果穩(wěn)定性欠佳[62]。最近，Chaudhari等[63]提出了超短回波時(shí)間雙回波穩(wěn)態(tài)序列(ultrashort echo-time double-echo steady-state，UTEDESS)，可用于短T2組織中T2值的測(cè)量，同時(shí)具有高信噪比、高分辨率的形態(tài)學(xué)成像，在常規(guī)臨床檢查和縱向研究中有很好的應(yīng)用前景。

UTE序列與常規(guī)定量MRI技術(shù)相比，最突出的特點(diǎn)是在顯示軟骨中短T2/T2*信號(hào)成分方面具有天然優(yōu)勢(shì)，但對(duì)軟骨深層和鈣化層各自情況、PG或膠原結(jié)合的水無(wú)法區(qū)分評(píng)估。今后需探討減小磁場(chǎng)不均和部分容積效應(yīng)對(duì)UTE的影響，及開展UTE序列的臨床體內(nèi)研究，以提高其對(duì)不同軟骨層生化成分檢測(cè)的特異性和實(shí)用性。

3.9 MRTA技術(shù)

MRTA技術(shù)通過提取MRI圖像中與體素級(jí)信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)的多階紋理特征后統(tǒng)計(jì)建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的檢測(cè)、定性及預(yù)測(cè)等，進(jìn)而輔助臨床診療決策。該技術(shù)能夠挖掘圖像深層次的潛在有價(jià)值信息，是影像組學(xué)的重要手段。Boutsikou等[64]發(fā)現(xiàn)單側(cè)膝損傷的關(guān)節(jié)軟骨與正常軟骨相比，存在多種紋理參數(shù)的差異，說(shuō)明MRTA技術(shù)可作為MRI形態(tài)學(xué)成像的補(bǔ)充手段，以提高對(duì)細(xì)微軟骨改變的檢測(cè)。另有研究表明，在出現(xiàn)明顯的軟骨形態(tài)改變之前，膝關(guān)節(jié)損傷的軟骨T2圖的灰度共生矩陣(grey-level co-occurrence matrix，GLCM)參數(shù)大部分出現(xiàn)改變[65]，提示具有更高的異質(zhì)性。Urish等[66]的隨訪研究發(fā)現(xiàn)，基于基線狀態(tài)軟骨T2圖的紋理參數(shù)建立的反映T2圖像異質(zhì)性的綜合標(biāo)志物，能作為臨床前期預(yù)測(cè)膝關(guān)節(jié)OA進(jìn)展的重要指標(biāo)。此外，短期復(fù)查軟骨T2圖并進(jìn)行MRTA還可為前交叉韌帶損傷和重建后可能發(fā)生退變的軟骨進(jìn)行早期評(píng)估[67]。采用MRTA來(lái)量化軟骨T2圖像上局部異質(zhì)性具有可行性[68]，但其應(yīng)用于關(guān)節(jié)軟骨退變?cè)缙跈z測(cè)的研究尚少，今后可深入研究MRTA在軟骨形態(tài)及定量成像方面的應(yīng)用價(jià)值，并可嘗試拓展到基于多模態(tài)影像的深度學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)人工智能評(píng)估并預(yù)警關(guān)節(jié)軟骨的早期退變。

4 總結(jié)與展望

定量MRI技術(shù)通過量化反映關(guān)節(jié)軟骨生化成分包括水分子、膠原纖維及PG含量的變化，能有效評(píng)估關(guān)節(jié)軟骨早期退變損傷。尤其是，隨著近年來(lái)高場(chǎng)強(qiáng)MRI (≥3.0 T)的廣泛應(yīng)用及線圈技術(shù)、脈沖序列的進(jìn)一步完善，高分辨率的軟骨定量MRI技術(shù)在關(guān)節(jié)軟骨退變的診斷分級(jí)、指導(dǎo)治療及修復(fù)效果評(píng)估等精準(zhǔn)診療方面的價(jià)值已逐漸凸顯。然而，目前在臨床中關(guān)節(jié)軟骨定量MRI序列的選擇尚缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，臨床研究大多也只針對(duì)單一技術(shù)，而這些技術(shù)也各具優(yōu)勢(shì)和不足，今后對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化、組合有望構(gòu)建優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、全面有效的評(píng)價(jià)技術(shù)體系。且大部分研究是評(píng)估膝關(guān)節(jié)等大關(guān)節(jié)軟骨，這些技術(shù)在小關(guān)節(jié)方面的應(yīng)用價(jià)值尚不明確。但定量MRI技術(shù)作為無(wú)創(chuàng)、敏感且有效的檢查手段，必將在關(guān)節(jié)退變?yōu)橹鞯募膊≡u(píng)估中發(fā)揮著不可替代的重要作用，下一步應(yīng)當(dāng)主要針對(duì)掃描和后處理技術(shù)的優(yōu)化及標(biāo)準(zhǔn)化、定量參數(shù)與生化病理改變的關(guān)系、可重復(fù)性評(píng)價(jià)等方面開展深入研究，臨床關(guān)注內(nèi)容也可從早期發(fā)現(xiàn)軟骨退變延伸到篩檢有迅速進(jìn)展的高危人群、早期干預(yù)或修復(fù)治療后的縱向監(jiān)測(cè)評(píng)估等。

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