MRI appearance of normal articular cartilage

At each joint, the extracellular matrix of cartilage is arranged in a complex and characteristic organization that is specific for that joint. This structure exerts a strong influence on the appearance of magnetic resonance (MR) images through orientation-related alterations in T2 decay. As a result, the MR appearance of cartilage at each joint is predictable and specific for that joint. The diagnostic utility of MR imaging for evaluating cartilage is enhanced when the acquisition and review of the images is informed by an understanding of this relationship between normal structure and the MR appearance of cartilage.     

磁共振对青少年膝关节软骨损伤的诊断

目的：通过磁共振对急性关节软骨和软骨下骨的损伤的发生率进行调查研究。材料和方法：回顾性分析怀疑有膝关节内在损伤的126例儿童和青少年磁共振图像。包括82例骨骺未愈合和44例骨骺已愈合两组病人的资料。这些病人使用高清晰的质子密度加权像和T2权重脉冲序列，分析图像结果，从而得出这两组病人关节损伤的发生率，使用卡方分析。结果：在骨骺未愈合组，软骨损伤是最常见的损伤（发生率＝0.34），其次是半月板和十字韧带的损伤（发生率分别为0.23，0.24）。骨骺愈合前后软骨损伤的发生率无明显区别，十字韧带的损伤也没有明显区别。但是骨骺愈合组半月板损伤的发生率比未愈合组高（发生率＝0.41）。结论：骨骺未愈合的膝关节急性外伤后，最主要发生的是软骨损伤。骨骺已愈合组，其软骨损伤比十字韧带和半月板损伤常见。     

早期关节软骨损伤及修复后的MRI表现分析

目的:探讨早期关节软骨损伤及修复后的MRI(磁共振成像)表现,为关节软骨损伤早期临床诊治提供依据。方法:择取2018年1月-2019年6月我院23例经关节镜或手术病理证实的关节软骨损伤的患者为研究对象,患者均接受MRI检查,经治疗临床症状消失或显著改善后再行MRI复查,回顾性调研患者两次MRI检查的影像资料,观察关节软骨损伤影像表现与分级。结果:早期关节软骨损伤MRI诊断:关节变薄且凹凸不平1例,局灶性异常低信号4例,信号中断不连续18例。基于Recht标准,I级5例,II级9例,III级6例,IV级3例,影像表现与关节镜检或手术病理所见相符。修复后MRI下观察,21例关节软骨缺损完全填充,融合良好,软骨组织厚度与信号强度同周围软骨信号基本一致,1例缺损未完全填充,1例肥厚增生。结论:MRI是诊断早期关节软骨损伤的有效方法,不仅可以清楚显示病变,较好的反映损伤特点与严重程度,为临床诊治提供依据,亦能用于评价关节软骨损伤修复情况,对预后评估也具有重要参考价值。     

膝关节软骨退变的MRI与病理对照研究

目的:通过不同MR序列对膝关节软骨病变的检出与病理进行对照比较,总结适于软骨退变的MR检查方法。材料与方法:选择尸体膝关节9只,采用7种不同的序列进行扫描,即:FS 3D FAST、FS 3D RF-spoiled FAST、3D FAST、3D RF-spoiled FAST、SE T1WI、SE T2WI、SE PDWI。将各序列发现的病变数目及分级与病理结果进行对照,所有结果采用SPSS软件包进行统计学处理。结果:FS 3D FAST及FS 3D RF-spoiled FAST发现病变的敏感度为92%和95%,均优于其它MR序列,统计学结果显示与其它各序列比较有统计学显著性差异(P<0.05),而这两个序列的扫描结果之间无统计学显著差异(P>0.05)。结论:FS 3D FAST及FS 3D RF-spoiled FAST序列是发现软骨病变的敏感序列。     

磁共振三维水激发序列对踝关节软骨成像的影响

目的  通过比较3种踝关节三维水激发序列中,软骨的信噪比（SNR）和对比噪声比（CNR）,分析3D MR序列显示关节软骨的优缺点。方法  选取30名志愿者（年龄18~25周岁）,均进行3种3D踝关节软骨MRI扫描,利用Skyra 3.0T MR和头颈联合Head/Neck 18通道线圈。双回波稳态进动（DESS）序列、多回波数据图像重合（MEDIC）序列、三维容积内插快速扰相,容积内插体部检查（VIBE）。在踝关节胫距关节中央层面分别测量踝关节软骨、肌间脂肪、距骨骨髓、拇长屈肌和软骨滑液的SNR、背景噪声信号强度,通过软件计算软骨SNR和软骨-脂肪（CNRca- Fat）、软骨-骨髓（CNRca- Bone）、软骨-肌肉（CNRca- Muscle）和软骨-滑液（CNRca-Fluid）,同时对不同序列显示踝关节软骨的能力进行评价。结果  MEDIC序列、VIBE序列的SNR高于DESS序列,差异有统计学意义（P < 0.05）。VIBE序列、DESS序列、MEDIC序列的CNRca-Fat差异有统计学意义（12.75±2.78 vs 6.72±2.09 vs 15.07± 3.89,P < 0.05）。VIBE序列、DESS序列、MEDIC序列的CNRca-Bone差异有统计学意义（12.88±2.46 vs 7.32±2.07 vs -1.75±1.95,P < 0.05）,CNRca-Muscle差异有统计学意义（2.28±0.71 vs 1.17±1.27 vs -1.15±2.17,P < 0.05）,CNRca-Fluid差异有统计学意义（1.37±1.31 vs -5.62±6.01 vs -3.28±3.06,P < 0.05）。结论  与DESS、MEDIC序列相比,VIBE能更为清晰地显示踝关节软骨的细微解剖结构及边缘,与周边关节腔积液分界更清楚,能够清晰准确地显示踝关节软骨各种三维数据,是软骨厚度、体积等测量计算的准确工具。     

3.0T MRI T2-mapping对膝关节软骨退变的评估价值

目的将MRI表现与病理学对照,研究膝关节胫骨平台软骨退变的MRT2值、T2－mapping表现及其评估关节软骨退变的价值。材料与方法选取全膝关节置换术患者的31个膝关节中符合纳入标准的18个膝关节胫骨平台进行T2－mapping（T2弛豫时间1成像,共扶取98个软骨亚区（标本）,以病理学Mankin分级为标准,评估T2值、T2－mapping伪彩图发现软骨退变的能力。根据组织学Mankin分级标准把不同退变程度的软骨T2值分5组输入数据库,应用单因素方差分析,组问比较采用LSD检验进行统计学处理。结果0级（正常）软骨的T2值[（32．28±4．15）ms]与II级软骨[（34．42±5．76）ms]、l级软骨的T2倩[（37．72±4．83）ms]与II级软骨、III级软。旨的T2值[（41．63±6IO）ms]与IV级软骨[（45．98±7．32）ms]两两比较,差异均尢统计学意义（P值均〉0．05）;I级软骨的T2值与11I缎及IV级、II级软骨的T2值与III级和IV级分别两阳比较,差异均有统计学意义（P值均〈0．05）。总体上,T2值伴随软骨退变程度的增加而明显升高,其中软骨退变II级较I级的T2值轻俊降低,仙II级与I级及正常软骨T2值之间差异尢统计学意义（P值均〉0．05）。T2－mapping伪彩图信号改变可以敏感的发现软骨退变,但尢法K分软骨的退变程度。结论关节软骨的T2值与软骨退,叟程度有着明显的相关性,随着软骨退变程度的加重T2值明显升高,是发现早期软骨退变的敏感方法。     

融合分区注意力UNet模型用于分割MRI中的膝关节软骨

目的 构建融合分区注意力的UNet(PA-UNet)模型,观察其分割MRI中的膝关节软骨的价值。方法 对来源于Osteoarthritis Initiative-Zuse Institute Berlin数据集的膝关节MRI进行切片及预处理,以UNet为骨干网络构建基于分区注意力机制的PA-UNet模型,通过主、客观评价比较该模型与其他模型分割股骨软骨及胫骨软骨的效果;分别以基于UNet、基于SE(第2~4层)的UNet(UNet+SE)、+UNet、++UNet、+++UNet、+UNet+、++UNet++及PA-UNet模型的消融实验观察各模型分割膝关节软骨的效果。结果 PA-UNet可准确分割低难度、中等难度及困难样本中的股骨及胫骨软骨,其分割细小结构效果优于SegNet、UNet及DeepLabv3+模型;其分割股骨软骨及胫骨软骨的戴斯相似系数(DSC)及交并比均高于、而豪斯多夫距离均低于UNet、DeepLabv3+、SA-UNet、RA UNet及SegNet模型。以PA-UNet模型分割股骨软骨及胫骨软骨的DSC分别为88.97%及82.72%,均高于UNet、UNet+SE、+UNet、++UNet、+++UNet、+UNet+及++UNet++模型。结论 PA-UNet可完整分割MRI中的膝关节软骨,尤其对细小结构的分割效果良好。     

MR多角度屈曲观察髌股关节软骨损伤

目的 通过膝关节多角度屈曲MR扫描,观察膝关节炎髌股关节软骨损伤的位置,判断最容易引起髌股关节软骨损伤的运动角度,探讨膝关节的安全运动方式。方法 对22例骨关节炎患者的膝关节分别在伸直位和被动屈曲0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°的状态下进行快速自旋回波质子加权像加脂肪抑制序列（PD-TSE-FS）扫描,矢状位图像上观察髌股关节软骨损伤的位置。结果 髌股关节软骨内T2WI信号异常4处,局限性软骨变薄20处,关节软骨局限性缺损12处。膝关节被动屈曲时,软骨损伤在30°~60°内均有对合情况,对合最多的角度为40°,在<30°屈曲角度扫描中仅发现1例软骨损伤对合的病例。结论 膝关节屈曲30°~60°时髌骨软骨与股骨滑车软骨损伤在对应面出现的频率最高。屈曲<30°时髌骨软骨与股骨滑车软骨损伤在对应面出现的频率较低。     

3D-快速梯度回波水激发序列探讨后交叉韧带损伤后膝关节软骨形态学改变

目的通过与健侧膝关节对照评价后交叉韧带损伤后膝关节软骨的形态学改变。方法选择后交叉韧带损伤患者30人(男15例和女15例)进行3D-快速梯度回波水激发序列扫描并比较患侧与健侧膝关节软骨的体积。结果后交叉韧带损伤后膝关节软骨总体积减低,二者之间存在统计学差异(P0.05);在男性组中后交叉韧带损伤膝关节软骨体积与对照侧均无统计学差异;在女性组中后交叉韧带损伤侧膝关节软骨与对照侧总体积、股骨外侧髁、胫骨外侧平台软骨体积改变具有统计学差异(P0.05)。结论女性在后交叉韧带损伤后软骨体积改变较男性显著,因此提示女性在后交叉韧带损伤后膝关节软骨形态学改变更敏感。     

Shape-based acetabular cartilage segmentation: application to CT and MRI datasets

Purpose

A new method for acetabular cartilage segmentation in both computed tomography (CT) arthrography and magnetic resonance imaging (MRI) datasets with leg tension is developed and tested.

Methods

The new segmentation method is based on the combination of shape and intensity information. Shape information is acquired according to the predictable nonlinear relationship between the U-shaped acetabulum region and acetabular cartilage. Intensity information is obtained from the acetabular cartilage region automatically to complete the segmentation procedures. This method is evaluated using 54 CT arthrography datasets with two different radiation doses and 20 MRI datasets. Additionally, the performance of this method in identifying acetabular cartilage is compared with four other acetabular cartilage segmentation methods.

Results

This method performed better than the comparison methods. Indeed, this method maintained good accuracy level for 74 datasets independent of the cartilage modality and with minimum user interaction in the bone segmentation procedures. In addition, this method was efficient in noisy conditions and in detection of the damaged cartilages with zero thickness, which confirmed its potential clinical usefulness.

Conclusions

Our new method proposes acetabular cartilage segmentation in three different datasets based on the combination of the shape and intensity information. This method executes well in situations where there are clear boundaries between the acetabular and femoral cartilages. However, the acetabular cartilage and pelvic bone information should be obtained from one dataset such as CT arthrography or MRI datasets with leg traction.

     

成人无症状膝关节软骨病变的磁共振表现与相关临床因素分析

目的 借助膝关节软骨磁共振成像(MRI),分析成年志愿者中无症状关节软骨病变的出现规律及临床相关因素.方法 200名无症状志愿者接受软骨MR检查,将局限性软骨信号异常、凹陷或裂隙和(或)伴软骨下骨质水肿定义为软骨病变,分析无症状软骨缺损的主要MRI表现;记录受试者年龄、性别及体重指数(BMI),并结合临床数据进行相关性分析.结果 47名(23.50%)、123个关节面(12.30%)出现软骨病变.病变最好发部位是胫骨内侧平台(17.50%)和股骨内侧髁(14.00%).MRI表现为软骨内局部异常信号(70.73%)和小凹状裂隙(26.83%),3例为片状不规则缺损(2.44%).缺损深度均为Noyes ⅡA级以下浅表病变.不同年龄组间软骨病变出现率存在差异,但性别和BMI对软骨病变无显著影响(χ~2性别＝5.25, P=0.10;χ~2BMI＝8.22, P=0.07).结论 膝关节软骨病变在青年人群中普遍存在,其特点为仅累及软骨表层的表浅缺损,且具随年龄增加的趋势.软骨MR成像可早期发现病灶.     

实验性化脓性关节炎关节软骨MRI改变与病理对照

目的对实验性化脓性关节炎的自然病程进行MR、组织病理学检查,以发现关节软骨在发生显著形态改变之前两者的内在联系.方法 40个犬膝关节为研究对象,随机选4个犬膝关节为正常对照,36个犬膝关节内分别注入108/ml金葡菌悬液2 ml,于注入菌液3、7、10、14、19、21、24、27、31天时对患病关节行MR检查.检查设备为GE Elscint Prestige 2.0 T超导型MR机.每个关节均行矢状面和冠状面T1加权,T2加权,质子密度加权,脂肪抑制T2加权成像,STIR序列.观察分析正常犬的8个关节面和患病犬的36个关节面的软骨形态,测量关节软骨的信号及厚度.MR检查后即刻处死动物,取关节上半部制成病理大切片行HE和甲苯胺兰染色.结果注入菌液7天开始软骨信号明显升高(P＜0.05).注入菌液19天开始软骨厚度较正常减小(P＜0.05).注入菌液7～31天,可见滑膜血管翳向关节软骨生长,关节软骨内见多形核细胞浸润.结论化脓性关节炎早期关节软骨的MRI表现是单纯的信号改变,化脓性关节炎后期软骨形态开始发生变化.关节软骨在MRI上信号和形态的改变能反映组织病理的变化.另外,软骨下骨的炎性浸润提示关节软骨的损伤.     

MRI在膝半月板与关节软骨损伤诊断中的应用价值

目的:分析膝关节半月板与关节软骨损伤诊断过程中应用MRI的表现,探究其应用价值。方法:研究对象选择我院2018年1月-2019年1月期间在我院进行治疗的66例膝关节损伤患者。所有患者均有外伤史,并且表现为膝关节肿胀、疼痛、功能受限等。对患者进行MRI检查,并对扫描检查结果进行研究。结果:研究结果表明,88个膝关节损伤中内侧损伤为41例,外侧损伤为47例。而MRI对内外侧的半月板诊断均具有良好的敏感性、特异性和准确性,与关节镜检查结果接近。结论:MRI检查在膝半月板与关节软骨损伤诊断方面的一致性较好,同时具有敏感性和准确率,安全无创的特点让其可以作为主要的诊断模式。     

Gd-DTPA剂量对延迟Gd-DTPA增强MR软骨成像的影响:实验研究

目的 探讨Gd-DTPA剂量对延迟Gd-DTPA增强MR软骨成像(dGEMRIC)的影响.方法 15个离体牛软骨经胰蛋白酶液处理后,各取5个分别浸泡于1 mmol/L、2 mmol/L和6 mmol/L的Gd-DTPA溶液中,在浸泡前(0 min)、浸泡后5、10、15、30、45、60、90和150 min时,利用快速自旋回波反转恢复系列测量软骨T1值(处理组).另外15个正常离体牛软骨作为对照组,浸泡于0.9%的生理盐水中4 h后也进行同样处理.结果 ①两组浸泡前(0 min)的软骨T1值差异均无统计学意义;浸泡后任意时间点,3种剂量软骨T1值差异均有统计学意义.②浸泡150 min后,Gd-DTPA浓度为1 mmol/L和2 mmol/L时,处理组和对照组的软骨T1值差异有统计学意义;浓度为6 mmol/L时,两者的T1值差异无统计学意义.③2 mmol/L的Gd-DTPA浓度在10 min时即可区分处理组和对照组软骨的T1值差异,1 mmol/L在90min时可区分,6 mmol/L则始终无法区分.结论 在dGEMRIC检查中,Gd-DTPA剂量显著影响软骨T1值,dGEMRIC的对比能力以及延迟时间.     

MRI对股骨远端负重区骨挫伤合并关节软骨损伤的诊断价值

背景：核磁共振检查弥补了X射线平片及CT在软骨成像方面的不足,能对骨挫伤和关节软骨损伤做出早期诊断。目的：探讨MRI对股骨远端负重区骨挫伤合并关节软骨损伤的诊断价值。方法：股骨远端骨挫伤35例,观察关节镜下关节软骨损伤情况,比较与MRI所见骨挫伤之间的相关性。结果与结论：关节镜下所见关节软骨损伤与MRI所示股骨远端负重区骨挫伤部位基本吻合,后者信号改变的范围与软骨损伤面积成正比。提示,MRI对骨挫伤合并的关节软骨损伤有良好的诊断价值,尤其Ⅰ度软骨损伤,骨挫伤是重要的间接征象。但在某些情况下MRI尚不能真实反映出关节软骨损伤的严重程度。     

MRI对股骨远端负重区骨挫伤合并关节软骨损伤的诊断价值

背景:核磁共振检查弥补了X射线平片及CT在软骨成像方面的不足,能对骨挫伤和关节软骨损伤做出早期诊断。目的:探讨MRI对股骨远端负重区骨挫伤合并关节软骨损伤的诊断价值。方法:股骨远端骨挫伤35例,观察关节镜下关节软骨损伤情况,比较与MRI所见骨挫伤之间的相关性。结果与结论:关节镜下所见关节软骨损伤与MRI所示股骨远端负重区骨挫伤部位基本吻合,后者信号改变的范围与软骨损伤面积成正比。提示,MRI对骨挫伤合并的关节软骨损伤有良好的诊断价值,尤其Ⅰ度软骨损伤,骨挫伤是重要的间接征象。但在某些情况下MRI尚不能真实反映出关节软骨损伤的严重程度。     

应用磁共振T2-mapping成像评价非专业马拉松运动员膝关节软骨改变

目的：应用磁共振T2-mapping成像评价马拉松普通参与者膝关节软骨厚度及软骨T2值的变化.材料与方法：对13名参加马拉松赛的健康志愿者的13个膝关节在赛前及赛后行膝关节3.0T磁共振成像,年龄24 ～40岁,平均（32±6.3）岁,应用T2-mapping成像观察和测量股骨内外髁与胫骨平台负重区及非负重区软骨浅、深层的平均T2值,同时测量各区域软骨厚度,并进行统计学分析.结果：磁共振常规序列成像示膝关节在赛前与赛后无明显变化.T2-mapping成像示关节软骨浅层T2值在赛前及赛后均高于深层,差异有统计学意义（P＜0.05）;赛后浅层软骨T2值低于赛前,差异有统计学意义（P＜0.05）;关节软骨同一区域比较,负重区软骨厚度赛后低于赛前.结论：磁共振T2-mapping成像可以量化评估关节软骨内组织成分的变化,马拉松赛前及赛后关节软骨浅层T2值均高于深层,马拉松赛后负重区软骨厚度及浅层软骨T2值减低.     

骨髓间充质干细胞治疗兔膝RA模型软骨损伤的MRI评价

目的：用骨髓间充质干细胞治疗兔早期类风湿关节炎,运用MRI测量软骨厚度,观察前后改变,评价治疗效果。方法：选取42只新西兰大白兔,用卵蛋白造模,造模第4周（治疗前）取6只兔行MR和病理检查以对照,余36只兔随机分为RA模型组和BMSCs治疗组,每组18只,两组于治疗后1、2、3个月分别选取6只兔行MR和病理检查。对病变膝关节的软骨厚度进行MRI测量及病理学评分,并对数据进行统计学分析。结果：RA组经1、2、3个月后,软骨厚度变薄,病理学评分增加。BMSCs治疗组治疗1、2、3个月后,关节软骨厚度恢复,病理学评分减低。MRI测量数据和病理学评分有相关性。结论：MRI可用于评价BMSCs治疗早期类风湿关节炎关节软骨的改变。     

组织工程化软骨修复软骨损伤

背景:目前临床上多采用自体或异体软骨移植、软骨膜或骨膜移植、软骨细胞移植等方法进行软骨损伤修复,但均因取材局限、免疫排斥等导致效果不佳。利用组织工程的方法再造软骨,为软骨缺损的临床修复提供了新的思路与途径。目的:利用SCI数据库文献检索和深度分析功能,对于组织工程软骨的文献资料趋势进行多层次探讨分析,根据检索文献结果分析组织工程软骨的发展趋势。方法:通过计算机检索SCI数据库中2001/2010有关组织工程软骨的文献,检索词为"软骨(cartilage);组织工程(tissueengineering);软骨细胞(chondrocyte/cartilage cell);软骨组织(cartilage tissue);支架材料(scaffold materials);种子细胞(seed cell)",以文字和图表的形式进行统计和结果分析,描述其分布特征。结果与结论:SCI数据库2001-01/2010-12收录组织工程软骨相关文献总计3137篇,中国在该领域的文献产出量逐渐增多,总体呈上升趋势,Biomaterials《生物材料》杂志发表文献量最多。美国在该领域文献产出量多于其他国家,对该领域研究起到重要作用,发表文献较多的机构集中在美国的哈佛大学,莱斯大学,麻省理工学院,哥伦比亚大学,加利福尼亚大学圣地亚哥分校等。