膝关节软骨损伤影像诊断

忘仔忘仔 2023-07-05 发布于山西

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膝关节软骨是一种特殊的结缔组织，主要包括髌软骨、股骨髁软骨及胫骨平台软骨，起吸收震荡、缓冲外部压力的作用。

【病因】

膝关节软骨损伤在病理上按照发生区域可分为表层、底层退变两种不同方式。表层退变发生在中老年患者，底层退变常发生于经常运动的青年患者。其多见于持久、反复的单一运动、慢性磨损，关节面频繁的相互撞击、旋转或剪切力，导致胶原网架断裂、软骨细胞死亡、蛋白多糖缺失，软骨局部凹陷、碎块分离或碎块移位。急性软骨损伤多发生于35岁以下的人群，为屈膝时受外力直接撞击或旋转力剪切作用所致。关节软骨组织学上由最表面的表层、中间的移行层、再下面的放射层和最深层的钙化层组成。软骨下骨与钙化层连接紧密，与关节软骨可被看作是一个整体的解剖结构，具有吸收外力，减少对关节软骨的撞击，减少软骨间摩擦的作用，并且有助于关节软骨的新陈代谢和营养支持。青少年时因运动等外力作用常导致断裂处在软骨下骨质，即形成骨软骨骨折。所以关节软骨损伤的 MRI 成像诊断和治疗评价都应当不仅包括表面的关节软骨，同时也应涉及软骨下骨及邻近的骨髓组织。

【临床表现】

膝关节软骨损伤，除急性创伤外多数患者无明确受伤史，部分患者有膝关节骨性关节炎家族史、大运动量训练史及膝关节高负荷承重史。临床症状缺乏特异性，个别患者软骨破裂时膝关节内有突然的撕裂感，剧烈疼痛，不能主动伸直。休息后症状可逐渐缓解，但患膝仍感软弱无力。合并髌股关节软骨损伤时，早期可出现膝关节酸乏不适，髌骨后疼痛，在活动或半蹲位时加重，以后发展为持续性或进行性的酸痛，在上下楼梯，尤其是下楼或下坡时酸痛明显，经常有膝盖发软，无力支撑的表现。例如，骨软骨骨折块游离于关节囊内，可伴有关节交锁症状，严重影响膝关节功能，晚期引起骨性关节炎，导致膝关节疼痛和功能障碍。

【分类和分级】

膝关节软骨损伤按生物力学机制分为急性损伤和慢性损伤。按部位分为软骨骨折和骨软骨骨折。软骨骨折是指外伤导致的关节软骨连续性中断，而软骨下骨质形态正常、无断裂，分为3种类型：①软骨局部全层缺损；②软骨部分缺损变薄或断裂；③软骨内出现裂隙。骨软骨骨折是指骨折累及软骨下骨及关节软骨，可表现为关节面的碎裂，软骨下骨板的凹陷，分为3种类型：①压缩断裂型；②断裂凹陷型；③不规则撕脱型。

关节镜下根据软骨关节面完整性、软骨损伤程度采用 Outerbridge 分级。

0级：正常关节软骨。

I 级：软骨软化，表面可见轻度的水泡样结构，无裂隙样溃疡。

II级：软骨变薄、软骨轻、中度纤维化或浅表裂隙样溃疡，通常表现为纵向'鲨鱼腮'样改变。

III级：软骨重度纤维化，软骨部分剥脱，呈'蟹肉样'改变，无软骨下骨暴露。

IV级：早期骨性关节炎，软骨全层缺失、软骨下骨暴露。

【影像学表现】

MRI 信号可以反映关节软骨组织结构和生物化学特征，对关节软骨损伤早期改变、深层软骨改变、软骨下骨改变敏感，是诊断膝关节软骨损伤首选的无创性检查方法。虽然随着3T MRI 新技术的不断进步和推广，3D﹣快速自旋回波、三维平衡稳态自由进动等评估软骨形态学的序列，以及T2- Mapping 、 T1p 成像、 DWI 和乳剂延迟增强软骨成像等评估软骨生理功能序列在临床逐步应用，但2D的快速自旋回波包括 T1WI 、T2WI、 PDWI （加或不加 FS ）仍是评估软骨损伤最常用的序列。T1WI 具有较高的空间分辨力，有助于较好地反映软骨形态；T2WI图像中关节软骨多呈中等稍高信号，加 FS 可与关节液高信号形成对比，软骨内发现斑点、斑片或条样高信号即可考虑软骨损伤；FS PDWI 序列能早期显示受损软骨表面局部斑点或条样高信号影，判断膝关节软骨损伤程度，同时还能较好地显示软骨下骨组织的挫伤和水肿，软骨下囊变及囊变与关节腔的通道。

图1 膝关节正常软骨

冠状位（ A )，矢状位（ B )、横断位（ C ) FS PDWI 示膝关节软骨表面光滑，内部信号均匀。

图2 I 度软骨损伤

矢状位（ A )、横断位（ B ) FSPDWI 示髌软骨局部肿胀，信号不均（箭），表面光滑。

软骨损伤的改变包括：①软骨形态正常，在T2WI或 PDWI 上可见点条状信号增高；②软骨局限性变薄，软骨底层低信号的钙化带轮廓正常，无变形、移位；③软骨下低信号的钙化带轮廓不规则，可见内凹或下陷；④软骨表面局部不光滑，凹凸不平，出现皱褶；⑤软骨连续性中断呈裂隙状，T2WI或 PDWI 上可见高信号的关节积液充填裂隙；⑥软骨缺损；⑦软骨缺损伴关节内游离软骨体或游离体。国际软骨修复与关节保护协会（ International Cartilage Regeneration & Joint Preservation Society , ICRS ）软骨损伤 MRI 分级标准如下：

0 度：正常，软骨表面光滑，内部信号均匀（图1)。

I 度：软骨结构完整，表面光滑，仅表现为软骨信号异常或表面不平，无明确软骨缺损（图2)。

II 度：软骨表面出现缺损，缺损深度小于或等于软骨厚度50%（图3)。

III度：软骨缺损，深度大于软骨厚度50%，但未达软骨下骨（图4)。

IV度：软骨全层缺损，软骨下骨质裸露（图5)。

图3 II 度软骨损伤

矢状位（ A )、冠状位（ B ) FS PDWI 示左侧股骨外侧课软骨信号不均，表面出现缺损（箭），缺损深度小于软骨厚度50%。

图4 III 度软骨损伤

冠状位（ A )，矢状位（ B ) FS PDWI 示右侧股骨外侧及胫骨外侧平台软骨凹凸不平，局部缺损（箭），深度大于软骨厚度50%，但未达软骨下骨。

图5 IV 度软骨损伤

冠状位（ A )、矢状位（ B ) FSPDWI 示右侧股骨内及胫骨内侧平台关节面软骨连续性中断呈裂隙状，达软骨全层，可见高信号的关节积液充填裂隙（箭），软骨下骨质裸露。

膝关节骨软骨骨折发生部位以髌骨关节面及股骨外侧髁常见， MRI 表现为 FS PDWI 呈稍高信号的关节软骨的连续性呈局限性中断并有软骨下骨质缺损区，缺损区呈 FS PDWI 高信号，同时骨折处邻近骨髓内呈明显片状高信号改变（图6)，关节内大量积液；游离骨折块由关节软骨及软骨下骨质两部分组成，与母骨软骨及骨质信号相同，可游离于关节内任何部位。

图6 膝关节骨软骨骨折

患者，女性，50岁，外伤后左膝肿痛活动受限26天。A 、B 、C ．冠状位（ A )、矢状位（ B ) FS PDWI 及矢状位（ C ) T1WI 示左股骨外侧课关节软骨欠连续，软骨下骨质缺损，邻近骨髓呈明显片状 T1WI 低信号、 FS PDWI 高信号改变（箭），关节内积液及游离骨折块（无箭头）。

膝关节软骨损伤常伴有邻近骨及其他关节结构的损伤，如髌骨、股骨及胫骨骨挫伤，表现为软骨下骨髓水肿和小囊样变。关节囊内发生骨折后形成积脂血征，影像上为'脂肪﹣血液界面征'（图7)。前交叉韧带损伤引起的膝关节软骨损伤部位多位于韧带的附着点附近及股骨髁、胫骨平台的外侧。膝关节半月板位于股骨髁和胫骨平台之间，有保护股骨髁和胫骨平台相对关节软骨面的作用，一旦半月板损伤又会加剧关节软骨损伤。