磁共振弹性成像用于肌肉骨骼疾病的诊断

磁共振弹性成像用于肌肉骨骼疾病的诊断

林银虎   黄鹏通讯作者

上海市保健医疗中心  江苏省无锡市 214065

摘要：骨关节炎、类风湿性关节炎和各种形式的背痛等肌肉骨骼疾病普遍存在且使人衰弱。X线和CT等传统诊断方法在早期检测和精确表征方面存在局限性。磁共振弹性成像提供了一种非侵入性方法来评估组织硬度和弹性，为MSD的早期诊断和管理提供了重大帮助。本文探讨了MRE的原理和在肌肉和骨骼疾病诊断中的应用，以及与传统方法相比的优势和挑战。

关键词：磁共振弹性成像；肌肉骨骼疾病；诊断

一、肌肉骨骼疾病的现状

（一） 肌肉骨骼疾病的常见类型

肌肉骨骼疾病 （MSD） 包括影响肌肉、骨骼、关节、肌腱和韧带的各种疾病。常见类型包括骨关节炎、类风湿性关节炎、肌腱炎、滑囊炎和各种形式的背痛。骨关节炎的特征是关节软骨和下层骨骼的退化，在老年人中尤为普遍。类风湿性关节炎是一种自身免疫性疾病，会导致关节的慢性炎症。肌腱炎和滑囊炎是分别涉及肌腱和滑囊的炎症，通常是由于重复性劳损或急性损伤所致。腰痛通常由椎间盘退变或肌肉拉伤引起，是全球残疾的主要原因。

（二） 传统诊断方法的局限性

传统的 MSD 诊断方法，如 X线、计算机断层扫描（CT）扫描和标准磁共振成像 （MRI），具有明显的局限性。X线和CT扫描主要提供结构信息，缺乏检测早期软组织异常的灵敏度。标准MRI虽然提供卓越的软组织对比度，但仅根据结构异常区分健康和病理组织，有一定的局限性。这些传统技术可能无法捕捉到组织弹性和机械性能的细微变化，而这些变化对于MSD的早期检测和精确表征至关重要。

（三） 强调早期诊断的重要性

MSD的早期诊断对于预防这些衰弱性疾病的进展和改善患者预后至关重要。延迟诊断可导致慢性疼痛、活动能力下降和生活质量严重受损。通过准确和详细的诊断成像进行早期干预，可以实施靶向治疗策略，从而有可能阻止甚至逆转疾病进展。磁共振弹性成像通过提供一种非侵入性方法来评估组织硬度和弹性，为 MSD 的早期检测和管理提供了良好的表征。 磁共振弹性成像可以在传统成像方法无法识别的阶段中识别肌肉和关节组织的病理变化，从而实现及时和更有效的治疗干预。

二、 磁共振弹性成像（磁共振弹性成像）技术原理

（一） 磁共振弹性成像的基本原则和工作流程

磁共振弹性成像是一种先进的成像技术，它将传统的磁共振成像 （MRI）与组织的机械性能相结合，以创建反映组织刚度和弹性的详细图像。磁共振弹性成像的基本原理涉及机械波的产生，通常以低频振动的形式，通过身体组织传播。这些波在组织内引起微观位移，然后被 MRI 扫描仪捕获。从这些波引起的位移中收集的数据被处理以创建弹性图，即描绘组织刚度和弹性的图像。

磁共振弹性成像的工作流程包括几个关键步骤：激励、波传播、位移编码和图像重建。最初，外部驱动器产生穿过组织的机械波。随着这些波的传播，MRI扫描仪使用专门的序列捕获由此产生的组织位移。这些位移被编码到 MRI 信号中，并使用先进的算法重建弹性图，提供组织机械特性的视觉和定量表示。

（二） 用磁共振弹性成像测量组织的机械性能

磁共振弹性成像通过分析机械波在体内的传播来测量组织的机械性能。组织的刚度和弹性会影响这些波的速度和模式。较软的组织允许波以更慢的幅度传播，而较硬的组织会导致更快的波传播，振幅减小。磁共振弹性成像通过检测波引起的相移和位移来捕获这些变化。然后使用反演算法处理生成的数据，以计算组织刚度的定量值，通常以千帕 （kPa） 表示。这种定量评估可以区分正常组织和病理组织，这在诊断纤维化、肿瘤和其他肌肉骨骼疾病等疾病时特别有用。

（三） 磁共振弹性成像与传统MRI技术的区别

虽然磁共振弹性成像和传统的MRI技术都使用磁场和射频脉冲来生成图像，但它们的目标和功能却有很大不同。传统的 MRI 侧重于解剖学和结构成像，根据质子密度和弛豫时间的差异提供组织的高分辨率图像。它主要提供定性信息，通常不足以区分具有细微机械差异的组织。

相比之下，磁共振弹性成像提供有关组织刚度和弹性的定量数据，为MRI成像提供了功能维度。这种能力使磁共振弹性成像能够检测和表征传统MRI中可能没有明显结构异常的情况，例如早期纤维化或肌肉成分的细微变化。此外，磁共振弹性成像可以与标准MRI协议集成，从而在不显著延长扫描时间的情况下增强其诊断效用。通过提供结构和机械信息，磁共振弹性成像代表了肌肉骨骼疾病诊断成像的重大进步，能够更早、更准确地检测和表征这些疾病。

三、磁共振弹性成像在肌肉骨骼疾病诊断中的应用

（一） 磁共振弹性成像诊断在肌肉疾病中的应用

磁共振弹性成像通过提供有关肌肉组织机械性能的详细信息，在诊断各种肌肉疾病方面显示出巨大的前景。磁共振弹性成像的一个显着应用是肌病的诊断和管理，如肌营养不良症。在肌营养不良症患者中，磁共振弹性成像可以检测肌肉僵硬的变化，这与疾病的严重程度和进展有关。通过测量这些刚度变化，磁共振弹性成像提供了一种非侵入性方法来监测疾病进展和评估治疗干预的有效性。另一个应用是肌肉纤维化的评估，磁共振弹性成像可以识别肌肉组织中的纤维化变化，这些变化在常规MRI中可能不明显，从而能够更早地进行干预和更好地管理疾病。

（二） 磁共振弹性成像诊断在骨病中的应用

虽然与软组织相比，骨骼本质上是刚性的，弹性较差，但磁共振弹性成像仍然可以通过评估周围的软组织和骨髓来为骨骼疾病提供有价值的诊断信息。例如，在骨质疏松症中，磁共振弹性成像可以通过测量骨髓和周围软组织的机械性能来间接评估骨质量。这些特性的变化可能表明骨密度和结构的改变。此外，磁共振弹性成像可以帮助检测骨转移，其中癌性病变可能导致骨和邻近组织的机械性能发生变化，从而提供了一种非侵入性方法来识别和监测这些病变。

（三） 磁共振弹性成像在骨髓和软骨疾病中的潜在应用

磁共振弹性成像的潜在应用延伸到骨髓和软骨疾病的诊断。对于骨髓疾病，如多发性骨髓瘤或白血病，磁共振弹性成像可以评估骨髓机械特性的变化，这可能反映疾病进展或对治疗的反应。在传统成像方法不足的情况下，这种能力特别有价值。在软骨疾病（如骨关节炎）中，磁共振弹性成像可以通过测量软骨的刚度和弹性来检测早期退行性变化。这种早期发现对于在发生重大关节损伤之前实施预防措施和治疗干预至关重要。

四、磁共振弹性成像的优势和挑战

（一） 与传统诊断方法相比的优势

与传统诊断方法相比，磁共振弹性成像具有多项优势，特别是其能够对组织机械性能进行定量测量。这种能力提高了诊断的准确性，并允许早期发现可能尚未出现重大结构变化的疾病。对于肌肉疾病，磁共振弹性成像可以根据硬度的差异来区分健康和患病组织，从而有助于更精确的诊断和监测。在骨骼疾病中，磁共振弹性成像评估周围软组织和骨髓的能力提供了比单独使用传统成像更全面的评估。此外，磁共振弹性成像是非侵入性的，不需要电离辐射，使其成为重复评估的更安全的替代方案。

（二） 技术挑战和局限性

尽管有其优势，但磁共振弹性成像仍面临一些技术挑战和局限性。磁共振弹性成像的分辨率通常低于传统MRI，这可能会限制其检测非常小的病变或细微组织变化的能力。此外，磁共振弹性成像数据的采集和处理需要复杂的设备和专业知识，而这些设备和专业知识可能并非在所有临床环境中都容易获得。磁共振弹性成像结果的解释也需要专门的培训，因为数据比传统成像更复杂。此外，患者的运动和呼吸运动会影响磁共振弹性成像测量的准确性，因此需要开发运动校正技术以提高可靠性。

（三） 磁共振弹性成像在卫生保健中心的实际应用

磁共振弹性成像在医疗保健中心的实际应用，例如在医疗中心，具有巨大的潜力。将磁共振弹性成像整合到常规诊断工作流程中可以增强肌肉骨骼疾病的早期检测和管理，为患者提供更好的结果。例如，对已知有肌肉或骨骼疾病危险因素的患者进行定期磁共振弹性成像筛查可以促进早期干预和持续监测。此外，磁共振弹性成像的非侵入性使其适用于纵向研究，使医疗保健提供者能够跟踪疾病进展和治疗反应，而不会使患者暴露于有害辐射。在医疗保健中心环境中实施 磁共振弹性成像 需要对设备和培训进行投资，但可以提供先进的诊断能力和改进的患者护理。

结论：

由上可知，磁共振弹性成像代表了肌肉骨骼疾病诊断和管理的重大进步。通过提供组织硬度和弹性的定量测量，磁共振弹性成像能够及早发现和更准确地表征肌肉纤维化、骨关节炎和骨转移等疾病。尽管面临技术挑战，但将磁共振弹性成像整合到医疗中心有望增强诊断能力，改善患者预后，并为传统成像方法提供更安全、无创的替代方案。

参考文献：

[1]王紫艺, 陈笑一, 张双双等. 超微血管成像用于肌肉骨骼疾病研究进展[J]. 中国医学影像技术, 2024, 第40卷(2):298-301.

[2]宋佳, 庞咪, 李刚等. 骨骼肌磁共振成像在遗传性肌肉病诊断中的应用进展[J]. 中国现代神经疾病杂志, 2021, 第21卷(6):439-447.