骨关节炎(osteoarthritis,OA)是一种缓慢进展的慢性退行性疾病,对于膝关节OA的早期预测、早期诊断、全面有效准确的评估和疗效评价等多方面都亟需一个有效的诊断和监测工具。很长一段时间人们对膝关节OA的认识停留在单纯的关节软骨疾病,但最近越来越多的研究证明全膝关节,包括关节软骨、滑膜、半月板、韧带、骨、肌肉等多个组织发生的结构和功能改变参与到疾病的进程中。软骨细胞凋亡和基质降解是OA最初的基本病理改变,胶原纤维变性、排列紊乱,蛋白多糖丢失,进而造成软骨生物力学改变,出现软骨的侵蚀、断裂、溃疡,同时导致软骨下骨硬化、囊变及大量骨赘增生,以及滑膜炎、附着体炎。磁共振成像(Magnetic Resonce Imaging,MRI)做为无创性检查,具有高分辨率、多参数、多平面的特点,特别是多种半定量、形态学及生理学定量成像出现,使对OA的早期诊断和全面、准确的评估成为可能。MRI全膝关节的半定量评分可同时观察多个膝关节结构特征并对各个特征进行半定量评分,敏感性、特异性、可重复性高。MRI生理学定量成像是一种对OA关节软骨退变进行早期影像学诊断的方法,可以在形态学变化前敏感的反映关节软骨分子水平细胞外基质发生的变化。尽管MRI生理学成像方法起步晚,但发展迅速,已经成为现在OA早期诊断及定量评估的重要研究方向。虽然MRI全关节半定量评分在国外已经应用较多,但国内目前仍少见有对此的系统应用研究报道,不被广大影像科及骨科医师熟悉。而MRI生理学定量成像中的T2 mapping、T1ρ图因为对磁共振设备无特殊要求、不必引入对比剂、成像时间短、图像分辨率高而受到更多关注,成为目前的研究热点。本研究旨在初步探索MRI全膝关节半定量评估以及关节软骨T2 mapping、T1ρ定量成像在膝关节OA中的应用价值。本研究主要内容分为两个部分:第一部分是采用WORMS评分系统,对我院近期的膝骨关节炎进行MRI全膝关节诊断和半定量评估,通过对膝关节不同关节间室进行分区,评价不同亚分区内多个组织结构,包括关节软骨的完整性、软骨下骨髓水肿,关节面下囊肿、软骨下骨磨损、骨赘、半月板、韧带、滑膜炎和积液、关节游离体以及关节周围囊肿或滑囊炎,并对各个特征进行评分。结果显示所有患者都存在关节软骨病变及骨赘,81%的患者出现软骨下骨髓水肿,77%的患者出现关节面下囊肿,63%出现软骨下骨磨损,12%出现韧带损伤,54%的患者具有不同程度的半月板损伤,92%的患者具有滑膜炎或关节腔积液,19%具有关节腔游离体,40%存在滑膜囊肿或滑囊积液;WORMS总分、关节软骨评分与Kellgren-Lawrence分级具有良好的正相关性(P<0.05);关节软骨病变与软骨下骨髓水肿、关节面下囊肿、软骨下骨磨损、骨赘、韧带及半月板损伤、游离体、滑囊病变具有相关性(P<0.05)。第二部分是在活体内同时应用T2 mapping、T1ρ这两种MRI生理学成像方法,对膝关节OA以及早期关节软骨退变进行定量检测。本研究设立了正常对照组、OA组及超重肥胖组,分别进行MRIT2 mapping、T1ρ成像,测量各组股骨内、外髁中区及后区的T2、T1ρ值。结果显示与正常对照组相比,OA组及超重肥胖组各亚分区关节软骨色阶信号杂乱不均匀,各亚分区T2、T1ρ值均增高,OA组的T2、T1ρ值均高于超重肥胖组,其中T2值在股骨内侧髁中后区差异具有统计学意义(P<0.05),T1ρ值在股骨外侧髁中后区、内侧髁中区差异具有统计学意义(P<0.05)。T2、T1ρ值间具有中等强度正相关性,相关系数R值为0.691(P<0.05)。体重指数与T2、T1ρ值呈弱正相关,相关系数r值分别为0.313和0.465,其中与T1ρ值的相关具有统计学意义(P<0.05)。本研究结果显示膝关节OA的全膝关节半定量评估可以从形态学角度对膝关节OA的各项特征进行全面评估,对OA各项特征在疾病进程中的作用进行分析,T2 mapping和T1ρ成像对关节软骨退变敏感、可以进行分子水平的早期和定量评估,二者是膝关节OA全面、早期、准确的影像学评估手段,有望应用于关节软骨早期退变的诊断和长期纵向比较、选择OA早期干预靶点和治疗时机、准确评价各种保守和手术治疗效果等方面。