由于关节软骨层相当薄，用MRI来评估关节软骨的细微变化常受到空间分辨率的限制，但近年来由于新的扫描序列的开发及各种关节表面线圈的改进，使MRI在关节软骨病变的检测方面已具有相当重要的作用。随着技术的改进，MRI在软骨病变检查方面的优势和潜力已越来越明显。

目前在关节软骨成像方面，除了常规作SE序列T1加权和T2加权扫描外，采用关节表面线圈和GE序列，以及薄层、小视野、高梯度场及具有三维信息的成像技术等，可增加软骨成像的空间分辨率和对病变显示的敏感性(图1)。

图1 膝关节软骨在不同MR序列上的表现

A. 矢状面T1WI：软骨显示为均匀的低信号带；B.T2GRE像：具有5层的中高信号带；C.T2WI：呈低信号带；D.STIR像：呈低信号带；E.脂肪抑制SPGR像：具有5层的高信号带；F.脂肪抑制质子重度加权像：呈中等信号带。

关节软骨的磁共振信号特征反映了软骨的结构和生物化学特征。水化的蛋白多糖分子和多方向排列的胶原的含量及分布的不同，不仅影响软骨内水的含量(质子密度)，而且还影响其运动状态(T2), 可使软骨在MRI 图像上呈特征性带状表现。随着TE的增加，软骨的信号从深部开始衰减，主要是深部辐射层有较快的T2衰减及软骨、骨交界处的磁敏感效应的共同作用所致。

软骨的T2较短，一般在短TE图像上软骨显示较清楚。在软骨深层上部的区带中有一条T2弛豫特别快的区带，所以在正常关节软骨的中部可见一条低信号的窄带。该带非常薄，部分容积效应及软骨非常轻微的弯曲都能使其模糊，也可以被磁角度作用所模糊，所以它通常出现在矢状面图像的中间层面上。在此低信号窄带表层的软骨部分(包括中层中不规则排列的胶原纤维)中有一条较长的T2弛豫带，在T2WI上呈中等信号。软骨表层是致密平行切线状排列的胶原纤维，虽然其含水量较多，但显示较快的T2弛豫，所以软骨表面在长TE图像上显示为薄的低信号周边带，与周围的关节积液形成清晰的对比。

图2 在短TE图像上关节软骨的四层改变

在短TE图像上，正常的关节软骨可显示为四层，由浅入深呈低信号与中等信号交替排列。这些层次特征可与软骨的组织学结构大致相对应：

1、低信号的浅层带对应表层。

2、浅层带下的中等信号带对应表层深部、中层全层和深层最上部分。

3、在深层中可出现一条低信号带。

4、最下部的中等信号带对应深层辐射带的深部和钙化带。但磁敏感效应和化学位移伪影有时可过度夸大软骨下皮质的厚度(图2)。

图3 在较长TE像上软骨表现为三层结构

 

相对较薄、信号强度较低的表层和中层上部可以被关节软骨弯曲和倾斜处的部分容积效应所模糊。软骨表面的胶原纤维随着部位不同其排列方向也不同，在这个区带中，部分胶原纤维的走行方向与主磁场方向成55°，表层也可显示T2的角度折射现象。所以在某些条件下，一些区带可以不显示。另外，当背景为黑色时，表层也可不显示(如含有较多关节滑液的膝关节，在脂肪抑制GE序列T1WI中，关节滑液与软骨的表层均为低信号，两者之间缺乏对比度)。

随着TE的延长，软骨信号从深层开始衰减。软骨表现为三层结构：第1层，低信号的表层；第2层，中等信号的中层和深层上部；第3层，深层低信号层带，包括深层的部分结构和钙化层(图3)。在重度T2WI上，中层的信号也可降低，使关节软骨基本上表现为均匀一致的低信号。