骨科影像学

第一节 骨科影像学

(一)全身各骨关节的正常解剖学图像

1.骨干

(1)X线平片

1)骨皮质表现为密度均匀的致密影,外缘清楚,在骨干中部最厚,越靠近两端越薄。

2)骨皮质外面(除外关节囊内部分)和里面均覆有骨膜,前者为骨外膜,后者为骨内膜。

3)松质骨表现为致密网格影。

4)骨干中央为骨髓腔,X线表现为无结构的半透明区。

(2)CT检查:骨皮质为致密线状或带状影,骨小梁为细密网状影,骨髓腔呈低密度影。

(3)MRI检查:骨皮质和骨松质在T1WI和T2WI上均为低信号影,骨髓腔如为红髓,则T1WI为中等信号影,T2WI为高信号影;如为黄髓,T1WI和T2WI上均为高信号影。

2.关节

(1)关节骨端:①骨性关节面在X线上表现为边缘光滑整齐的线样致密影,CT表现为高密度影,MRI表现为在不同加权图像上呈一薄层清晰锐利的低信号影。②关节面上覆盖的关节软骨及儿童期尚未骨化的骺软骨在X线和CT上均不能分辨。

(2)关节间隙

1)X线表现为两个骨性关节面之间的透亮间隙,包括关节软骨、潜在关节腔及少量滑液的投影。

2)CT表现为关节骨端间的低密度间隙,在冠状和矢状重组图像上比较直观。

3)关节软骨及少量滑液在CT上常不能分辨。滑液在SET1WI上呈薄层低信号,在T2WI上呈细条状高信号。

(3)关节囊、韧带、关节盘

1)关节囊、韧带、关节盘在X线上不能分辨。

2)关节囊壁在CT上呈窄条状软组织密度影,厚约3mm。韧带在CT上显示为线条状或短带状软组织影。一些关节内的关节盘,如膝关节半月板在薄层CT横断位上显示为轮廓光滑、密度均匀的“C”形或“O”形结构。

3)关节囊壁在MRI各序列上均呈光滑、连续的小弧形线样低信号。韧带在MRI表现为条状低信号影。

3.脊柱

(1)X线正位片

1)椎体:呈长方形,从上而下依次增大,主要由松质骨组成,边缘为密质骨,密度高而均匀,轮廓光滑。椎体上下缘的致密线状影为终板,彼此平行,其间的透亮间隙为椎间隙,是椎间盘的投影。

2)横突:椎体两侧可见横突影,其外侧端圆滑。

3)椎弓根:横突内侧可见椭圆形环状致密影,为椎弓根的投影,称椎弓环。

4)关节突、椎弓板和棘突:椎弓环上下方可见上下关节突的投影,椎弓板由椎弓根向后内下延续,在中线联合成棘突,投影于椎体中央偏下方,呈尖向上的类三角形致密影。

5)腰大肌影:腰椎正位片上可见腰大肌的投影,起于第12胸椎下缘,两侧对称,斜向外下方,外缘清晰。

(2)X线侧位片

1)椎体:呈长方形,其上下缘与后缘呈直角,椎弓根紧居其后。

2)椎管:在椎体后方显示为纵行的半透亮区。

3)椎弓板:位于椎弓根和棘突之间。

4)关节突:上下关节突分别位于椎弓根与椎弓板连接处的上方和下方。

5)椎间孔:相邻椎弓根、椎体、关节突及椎间盘之间,呈半透明影。

6)椎间隙:侧位片显示更好,胸椎间隙较窄,自下胸椎起,椎间隙逐渐增宽,以L4~5最宽,L5~S1又变窄。椎间隙前后不等宽,随脊柱生理弯曲有一定的变化。

(3)CT

1)椎体:骨窗像上显示为由薄层骨皮质包绕的海绵状松质骨结构,其后缘向前凹。椎体中部层面上有时可见松质骨中的“Y”形低密度线条影,为椎体静脉管。

2)椎管:由椎体、椎弓根和椎弓板共同构成椎管骨环,硬膜囊居椎管中央,呈低密度影,与周围结构有较好的对比。

3)椎间盘:由髓核、纤维环和软骨板组成,密度低于椎体,表现为均匀的软组织密度影,但常见椎体终板影混入其中。

(4)MRI

1)脊椎各骨性结构的皮质、前纵韧带、后纵韧带和黄韧带呈低信号。(https://www.daowen.com)

2)骨髓在T1WI上为高信号,在T2WI上为中等或略高信号。

3)椎间盘在T1WI上信号较低且不能区分纤维环和髓核,在T2WI上纤维环为低信号、髓核为高信号。随年龄增长,髓核T2WI信号减低。

4)脊髓在T1WI上呈中等信号,信号高于脑脊液;在T2WI上则低于脑脊液信号。

5)神经根在分辨力高的MRIT2WI上可见神经根穿行于高信号的脑脊液中。

(二)全身各骨关节骨折、脱位、骨病等的影像学诊断

1.骨折

(1)X线检查

1)骨的断裂多为不整齐的断面。断端间可呈不规则透明线,称为骨折线。骨皮质断裂显示清楚整齐,骨松质断裂可仅表现为骨小梁中断、扭曲、错位。X线投照中,中心X线平行于骨折断面,则骨折线显示清楚,否则可显示不清。

2)长骨以骨折近段为准来判断骨折远段向内、外或前、后移位及其程度。骨折断端纵轴可形成大小不等的交角,称为成角移位。骨折断端的内外、前后和上下移位称为对位不良,成角移位则称为对线不良。X线摄影至少需正、侧位。

3)骨折后,断端之间、骨髓腔内和骨膜下形成血肿。2~3天后血肿开始机化,形成纤维性骨痂,进而骨化形成骨性骨痂。此时,X线片上骨折线变得模糊不清;骨膜增生骨化形成外骨痂。

(2)CT检查:不作为骨折常规检查方法,但对解剖结构复杂、有骨结构重叠的部位,则可以避免X线平片重叠遮掩导致的漏诊,如骨盆、髋、肩、膝、腕等关节,以及脊柱和面骨;三维重建可立体显示骨折线,利于指导临床治疗。

(3)MRI检查:由于骨髓高信号衬托,骨折线在MRI上为低信号。可清晰显示骨折断端及其周围出血、水肿,也可清晰显示软组织、邻近脏器损伤。骨折后骨髓内水肿表现为骨折线周围边界模糊的T1WI低信号、T2WI高信号影。

2.关节脱位

(1)X线检查:对一般部位的关节脱位,可做出诊断,但对有些部位的关节脱位则难以明确。

(2)CT检查:对X线片上难以发现的关节脱位,CT可清晰显示,如胸锁关节前、后脱位和骶髂关节脱位等。

(3)MRI检查:不但能显示关节脱位,还可直观地显示关节脱位合并的损伤,如关节内积血、囊内外韧带和肌腱断裂,以及关节周围的软组织损伤等。

3.骨质疏松

(1)X线平片:主要表现是骨密度减低。在长骨可见骨小梁变细、减少,但边缘清晰,小梁间隙增宽,骨皮质出现分层和变薄现象;在脊椎,椎体内结构呈纵行条纹,周围骨皮质变薄,严重时,椎体内结构消失,椎体变扁,其上下缘内凹,而椎间隙增宽,呈梭形,致椎体呈鱼脊椎状;疏松的骨骼易发生骨折,椎体可压缩呈楔状。

(2)CT检查:与X线表现基本相同。

(3)MRI检查:除可见骨外形的改变外,老年性骨质疏松由于骨小梁变细、数量减少及黄骨髓增多,在T1WI和T2WI上信号增高;骨皮质变薄及其内出现线状高信号,代表中央管扩张和黄骨髓侵入。

4.骨质破坏

(1)X线平片:表现为骨质局限性密度减低,骨小梁稀疏消失,正常骨结构消失;在早期,骨松质破坏可表现为斑片状骨小梁缺损,骨皮质破坏发生于中央管而致其扩大,X线上呈筛孔状密度减低影,当骨皮质表层破坏时则呈虫蚀状改变;骨破坏严重时,往往有骨皮质和骨松质的大片缺失。

(2)CT检查:骨松质的破坏表现为斑片状缺损区,骨皮质破坏表现为皮质内筛孔样破坏和其内外表面的不规则虫蚀样改变、骨皮质变薄,甚至斑块状的骨皮质和骨松质缺损。

(3)MRI检查:骨质破坏表现为低信号的骨质被不同信号强度的病理组织所取代,骨皮质破坏的形态改变与CT所见相同,骨松质破坏常表现为高信号的骨髓被较低信号或混杂信号影所取代。

(三)影像学基本知识

1.X线检查

(1)基本原理:当X线穿过人体不同密度和不同厚度的组织时,会发生被这些组织不同程度吸收的现象,从而使得到达荧屏、胶片或特殊接收装置的X线量出现差异,形成不同黑白对比的X线影像。物质的密度越高,对X线吸收越多。

图示

(2)检查方法:①普通检查,包括透视、普通X线摄影。②特殊检查,包括软X线摄影、X线减影技术、体层容积成像。③X线造影检查。

(3)临床应用:①中枢神经系统,包括脑、颅骨、脊髓、椎管。②头颈部,包括眼、耳、鼻与鼻窦、口咽、喉咽、唾液腺及甲状腺等重要结构。③胸部,包括肺、纵隔、心脏、大血管及乳腺等重要结构。④腹部,即膈肌以下、盆底以上的解剖范围,包括消化系统、泌尿系统、生殖系统、腹膜腔、腹膜后间隙及腹壁等结构。⑤肌骨系统,透视常用于观察四肢骨骼有无骨折、脱位等情况。

2.计算机体层成像(CT)

(1)基本原理:用X线束对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描,由探测器接收透过该层面上各个不同方向的人体组织的X线,经模/数转换输入计算机,通过计算机处理后得到扫描断层的组织衰减系数的数字矩阵,再将矩阵内的数值通过数/模转换,用黑白不同的灰度等级在荧光屏上显示出来,即构成CT图像。

(2)图像特点:①CT图像是数字化模拟灰度图像,由一定数目从黑到白不同灰度的像素按固有矩阵排列而成。像素的灰度反映相应体素的X线吸收系数。②CT图像的密度分辨力较常规X线图像高,能清楚显示由软组织构成的器官,如脑、纵隔、肝、胰、脾、肾及盆腔等器官,并可在良好图像背景上确切显示出病变影像。③CT图像的密度能够进行量化评估,量化标准用CT值表示,单位为亨氏单位(HU)。④CT图像为断层图像。

(3)检查方法:平扫、增强扫描、造影扫描、高分辨率CT扫描、图像后处理技术。

3.磁共振成像(MRI)

(1)成像特点

1)MRI图像上的黑白灰度对比,反映组织间弛豫时间的差异。MRI检查有两种基本成像:一种主要反映组织间T1值的差异,称为T1加权成像(T1WI);另一种主要反映组织间T2值的差异,称为T2加权成像(T2WI)。

2)MRI图像上的黑白灰度称为信号强度。白影为高信号,灰影为中等信号,黑影为低信号或无信号。T1WI图像上,高信号代表T1弛豫时间短的组织,常称为短T1高信号或短T1信号,如脂肪组织;低信号代表T1弛豫时间长的组织,常称为长T1低信号或长T1信号,如脑脊液。T2WI图像上,高信号代表T2弛豫时间长的组织,常称为长T2高信号或长T2信号,如脑脊液;低信号代表T2弛豫时间短的组织,常称为短T2低信号或短T2信号,如骨皮质。

(2)检查方法:①平扫检查,包括普通平扫、特殊平扫(如脂肪抑制T1WI和T2WI、水抑制T2WI)。②对比增强检查。③MRA检查。④MR水成像检查。