第九章 骨关节与软组织

孟悛非

骨、关节和软组织的疾病多而复杂，除创伤、炎症、肿瘤外，营养代谢和内分泌疾病、某些先天性及遗传性疾病、地方病和职业病等都可有相应的骨、关节或软组织改变。医学影像学的各种成像手段都能在不同程度上反映上述疾病的病理变化。由于检查方法简便、费用较低，目前X线平片仍是骨、关节和软组织疾病常用的首选检查方法。CT密度分辨率高、无影像的重叠，观察解剖关系较复杂部位的结构、显示骨的病变和软组织改变优于X线平片。MRI有良好的软组织分辨力且可任意平面成像，对骨髓、骨、关节和软组织病变的显示较X线和CT都更具优势。近来高性能的超声仪明显提高了超声对皮肤、皮下组织、肌肉、肌腱及骨关节等结构和血流的显现力，使超声诊断在肌骨系统的应用范围不断扩大并显示出某些独到之处。在X线平片的基础上合理地选用CT、MRI、核素和超声等方法将大大提高影像学对骨、关节和软组织疾病的诊断能力。

应当指出，多数骨、关节和软组织病变缺乏典型或特殊的影像学表现，须结合临床资料如年龄、性别、病史、症状、体征以及相关的实验室检查才能明确诊断。

第一节 检查方法

一、X线检查

骨本身的不同结构如骨皮质、骨松质和骨髓腔之间以及骨与软组织之间均具有良好的天然对比。X线检查常能显示骨、关节病变的范围和程度，而且有可能作出定性诊断。不少骨、关节和软组织病变的X线表现比病理改变和临床表现出现晚，因此初次检查无异常发现不能排除病变的存在。如炎症的早期和肿瘤在骨髓内浸润时平片就可能无明确改变，此时应据临床拟诊，定期复查或进一步作CT或MRI检查，才可能发现病变。有时首次X线检查能发现病变但不能确诊，经过复查后才能作出定性诊断。

（一） X线平片

平片是肌骨系统最常用的重要检查手段。摄片时要注意以下几点：①任何部位摄片，包括四肢长骨、关节和脊柱都要用正、侧两个位置。某些部位还要采用斜位、切线位和轴位等。②平片应包括所摄骨及周围的软组织。四肢长骨片应包括邻近的一个关节。脊柱摄片时应包括相邻节段的脊椎，如腰椎片应包括下胸椎或骶骨上部。③两侧对称的部位，如患侧在片上有改变但不明显时，应在同一技术条件下摄对侧同一部位片，以资对比。④对软组织病变除用常规投照骨的条件摄片外，还应用软组织投照条件专门显示软组织。

对骨结构比较复杂、影像重叠较多的部位如脊椎和颅底，过去常用体层摄影以避免重叠使所选的层面显示较清晰，但从CT和MRI广泛应用以来已较少使用。

（二） 透视

透视一般不作为诊断的依据，但在以下方面仍有应用价值：①寻找高密度的异物及其定位；②明显骨折和关节脱位及其复位情况的观察。

（三） 血管造影

血管造影（angiography ）主要用于四肢动、静脉血管疾病的诊断、良恶性肿瘤的鉴别以及术前对骨和软组织肿瘤血供的了解。由于CT血管造影（CTA）尤其是磁共振血管造影（MRA）的发展，使其有可能取代常规X线血管造影。

二、CT检查

当临床和X线诊断有疑难时可选用CT作进一步检查。 对软组织病变和骨骼解剖较复杂的区域如骨盆和脊柱，也可首选CT。

CT不仅能显示组织结构横断解剖的空间关系，而且密度分辨力高，可区分密度差别小的脂肪、肌肉和椎间盘等组织，能显示细微的钙化和骨化，易于查出病灶，并能确定其部位、范围、形态与结构。

（一）平扫 检查时尽量将病变部分及其对侧部分同时扫描，以便作两侧对照观察。一般行横断面扫描，根据病变的性质和范围决定层厚，一般为5mm或10mm。由于骨和软组织的CT值相差很大，一般对同一层图像需要用较低的窗位和较窄的窗宽（如L60，W300）来观察软组织，并用较高的窗位和较大的窗宽（如L400，W1500）来观察骨组织。

（二）增强扫描 对于软组织病变和骨病变的软组织肿块常须进行增强扫描以进一步了解病变是否强化、强化的程度和有无坏死等。增强扫描常对确定病变的范围和性质有较大的帮助。

脊柱的CT检查一般先在定位像上标定扫描层面和层面方向。椎间盘病变扫描层厚多用2~5mm，脊椎病变则多为5~10mm。疑有椎管受累时，可向硬膜囊内注射非离子型有机碘造影剂，再作CT扫描，即脊髓造影CT（CTM）。

三、MRI检查

MRI也是检查骨和软组织疾病的重要手段，对各种正常软组织如脂肪、肌肉、韧带、肌腱、软骨、骨髓等和病变如肿块、坏死、出血、水肿等都能很好显示。但是MRI对钙化和细小骨化的显示不如X线和CT。因此对多数骨和软组织病变的MRI诊断应在平片的基础上进行。正确评价和合理应用X线平片、CT和MRI，对诊断骨关节疾病是十分重要的。

（一）平扫 MRI检查需根据受检部位选择不同的体线圈或表面线圈，目的是提高信噪比，使图像更清晰。自旋回波和快速自旋回波的T1WI和T2WI是基本的扫描序列。脂肪抑制T1WI和T2WI 也是常用的序列，由于脂肪组织的高信号受到压抑，病变组织与正常组织的信号差别更加明显，它也可用于检测组织和病变中的脂肪成分。层面方向可据部位和病变选用横断、冠状、矢状或各种方向的斜切面。一般而言，对一个部位至少应有包括T1WI和T2WI 在内的两个不同方向的切面检查。

（二） 增强扫描 骨和软组织MR增强扫描的目的和意义与CT增强扫描相同。MR动态增强扫描可以显示不同的组织以及病变内不同成分的信号强度随时间的变化情况，据此可以了解它们的血液灌注，有助于对病变性质的判定。

各种影像学手段包括超声和核素都可用于肌骨系统疾病的检查，实际工作中可据疾病的性质、部位、临床诊治的要求以及不同手段的特点选择使用。

第一节 正常影像解剖

一、骨的解剖、生理与发育

骨组织是结缔组织的一种，是人体内最致密坚硬的组织，也具有一定的弹性和韧性。骨细胞位于骨基质中的小空隙内，后者称为骨陷窝(bone lacuna)。骨是以骨组织为主要成分的由多种组织构成的器官，而骨骼是由多数骨组成的完成支持、运动和保护等功能的器官系统。

（一） 骨的形态　骨按其形态的不同可以分为4类：

1．长管状骨 呈长管状，两端较粗，逐渐向中央移行变细。在发育成熟之前，长管状骨的两端称为骨骺（epiphysis），与中间部分以软骨相连。中间部分为骨干(diaphysis)，其两端即与骨骺相接的移行变粗段，称为干骺端(metaphysis)。四肢骨的大部分属于此。

2．短管状骨 形态与长管状骨相似，但甚短且直径较细，手足骨多属此类。

3．扁骨 形态扁平，如颅骨、肩胛骨、胸骨和髂骨等。

4．异形骨 形状不规则，不能归于上述3类的都属于这一类，如脊椎骨、颞骨、腕骨和跗骨等。

（二） 骨的结构

1．密质骨和松质骨（compact bone and spongy bone） 密质骨构成骨皮质在X线片上显示密度高而均匀。松质骨由多数骨小梁(trabecula)形成网状，小梁间充以骨髓。

2．骨膜和骨内膜（periosteum and internal periosteum） 除软骨被覆的关节面外，绝大多数骨皮质表面都有骨膜。骨膜分为内外两层，外层为致密纤维组织，内含血管、淋巴管及神经；内层为富含血管的结缔组织，内有成骨细胞。骨内膜衬于骨皮质髓腔面和骨小梁的表面，与骨外膜内层的构造相似，但较薄。

3．骨髓腔（medullary space） 骨的中央为骨髓腔，包括骨干段缺乏骨小梁的中空部分和骨端部分的骨小梁间隙。骨髓腔内充有骨髓组织。

（三）骨的发育

骨起源于中胚层，骨的发育包括骨化及生长和成型两个过程。

1． 骨化 有膜内化骨和软骨内化骨两种方式。

膜内化骨见于颅盖诸骨、面骨以及锁骨和下颌骨的一部分。先由间充质细胞演变为纤维母细胞，形成结缔组织膜，在膜的一定部位开始化骨，成为骨化中心（ossification centre）。骨化中心向四周生长扩大并形成骨小梁，纤维膜表面变为骨膜，从而逐步完成骨的发育。

颅底、躯干和四肢骨均来自软骨内化骨。首先由间充质细胞演变为软骨细胞，并逐渐形成具有成年骨形态的软骨原基，其表面有软骨膜。软骨原基生长到一定的体积，由其中的成骨细胞形成骨质，为原始骨化中心，以后出现继发骨化中心。 骨化中心不断增大，最后全部骨化，并且原发、继发骨化中心愈合而完成骨的发育。（图9-1）

图9-1

图9-1 长骨发育的各个阶段示意图

Ⅰ. 原始软骨基；Ⅱ. 软骨细胞增大与软骨间质增加，形成原始骨化中心的前身；Ⅲ. 早期原始骨化中心中央部骨膜下骨形成，骨膜组织向软骨基侵入，形成通道即为营养管；Ⅳ. 骨化作用由骨干向两端伸展，同时中央部骨质吸收后变成髓腔；Ⅴ~Ⅶ. 继发骨化中心形成的开始及其不断的骨化；Ⅷ. 成人骨骺板骨化，与干骺端愈合，有时可遗留一薄层横板，终生不消失（1．营养管；2. 骨骺及骺软骨；3. 骨皮质；4. 骨松质；5、6. 临时钙化区或骨骺板；7. 关节软骨；8. 继发骨化中心；9. 骨骺板愈合遗留下的骨骺瘢痕）

2．骨的生长和成型 长骨的纵径生长是在骨骺和干骺端之间的骺板软骨中进行的。由于骺板软骨不断增生，干骺端成骨过程不断向骺端推进，骨的长度也就不断增加，直至骨骺与骨干完全愈合。

长骨横径的增长是依靠骨外膜的成骨细胞产生新生骨质并沉积于骨干周围，使骨干横径增加。同时髓腔内的破骨细胞吸收皮质骨的髓腔面，使骨髓腔相应增宽和使皮质骨保持适当的厚度。

在骨的纵、横径增长的同时，骨也在根据遗传信息和生理需要进行改建和塑型。骨骺和干骺端的新生骨改建为松质骨和髓腔，干骺端逐步变细移行为骨干，最终每个骨都形成其各自的形态。

二、长骨

成人长管状骨可分为骨干和骨端两部分。

（一）骨干

骨膜 正常骨膜和骨周围的软组织密度相同，在Ｘ线片上不显影。

骨皮质 骨皮质为密质骨，密度均匀致密，在骨干中段最厚，向两端逐渐变薄。骨皮质内缘与骨松质连续，外缘光整，在肌腱韧带附着处可出现隆起或凹凸不平。

骨髓腔 常因骨皮质和小梁的遮盖而显示不清，骨髓腔的骨干段可显示为边界不清、较为透亮的带状区。

（二）骨端

横径大于骨干，骨皮质一般较薄且多光滑锐利，并能见到较清楚的骨小梁。骨松质的影像是由骨小梁和其间的小梁间隙所构成，在Ｘ线片上显示为网络样骨纹理，密度低于骨皮质（图9-2）。

图9-2

正常长骨和关节的X线解剖

在以骨窗(bone window)显示的CT图像上，可以很好地观察骨皮质和骨小梁，前者表现为致密的线状或带状影而后者表现为细密的网状影。骨干的骨髓腔因骨髓内的脂肪成分而表现为低密度。

骨组织中因缺乏能发生核磁共振的氢原子核，在任何扫描序列的MR图像中骨皮质均表现为极低信号影，但在骨髓组织和骨外软组织的衬托下仍可清楚显示其形态和结构。

在SE T1WI上新生儿红骨髓的信号强度等于或低于肌肉，儿童和成人的红骨髓信号高于肌肉但低于脂肪；在T2WI上红骨髓的信号强度增高，类似皮下脂肪。黄骨髓的信号与皮下脂肪类似。

三、关节

滑膜关节在Ｘ线片上可见：①关节间隙（joint space） 为两个骨端的骨性关节面之间的透亮间隙，是关节软骨、关节盘和关节腔这些软组织密度结构的投影。②骨性关节面（bony articular surface）：Ｘ线片上表现为边缘锐利光滑的线样致密影，通常凹侧骨性关节面较凸侧厚（图9-2）。③关节囊（joint capsule）：由于其密度与周围软组织相同，一般平片上不能显示，有时在关节囊外脂肪层的衬托下可见其边缘。④韧带（ligament）：某些大关节，如膝、髋和踝关节周围的韧带，可在脂肪组织的对比下被显示，如髌韧带。⑤关节内外脂肪层 关节内脂肪在关节囊内外层之间，见于大关节，如肘关节囊前后两个脂肪块及膝关节的髌下脂肪垫。关节外脂肪层位于关节囊和周围肌肉之间，层次清楚，可衬托出关节囊的轮廓。

CT能很好显示关节骨端和骨性关节面, 后者表现为线样高密度影。关节软骨常不能显示。在适当的窗宽和窗位时，可见关节囊、周围肌肉和囊内外韧带(intra/extra-capsular ligaments)的断面，这些结构均呈中等密度影。正常关节腔内的少量液体在CT上难以辨认。关节间隙为关节骨端间的低密度影。

MRI能较好地显示关节的各种结构。关节软骨位于关节骨端的最外层，为一厚约1~6mm的弧形中等或较高信号影，信号较均匀，表面光滑。关节软骨下的骨性关节面为一薄层清晰锐利的低信号影。骨性关节面下的骨髓腔在T1WI和T2WI均为高信号。关节囊的纤维层表现为光滑连续的低信号。关节囊内外韧带和关节盘在各种加权图像上均为低信号。关节腔内的少量滑液在T1WI呈薄层低信号影，在T2WI表现为高信号。（图9-3）

图9-3

正常膝关节矢状位MR T1WI表现

儿童期的骨、关节处在发育阶段，在Ｘ线解剖上与成人骨有所不同。

骨骺（Epiphysis）：除股骨远端骨骺在出生时已有骨化中心形成外，其它骨骺随着年龄的增长逐渐骨化，最后与骨干愈合。根据正常男女各骨骨化中心的出现及其形态的变化和骨骺与干骺端结合时期的差别范围可制定一个正常骨龄标准，用这个标准估计骨的发育情况即骨龄判断，虽不够准确，但简便易行，为较多人采用。

干骺端（metaphysis）：是骨骼生长最活跃的部位。干骺端骺侧为一不规则的致密线，即先期钙化带，由骺板软骨内钙化的软骨基质和初级骨小梁所组成。

骨骺板(epiphyseal plate)和骨骺线(epiphyseal line)：是干骺端和继发骨化中心之间的软骨的投影。儿童期显示为一较宽的透亮带，称骨骺板（盘）；随年龄增长，骨骺板逐渐变窄，以至表现为一透亮线，称为骨骺线。

骨干（diaphysis）：表现与成人相似。

关节间隙：儿童骺软骨未完全骨化，“关节软骨”较厚，关节间隙较成人宽。

四、脊柱

在正位X线片上，椎体呈长方形，从上向下依次增大，主要由松质骨构成，周围为一薄层骨皮质，密度均匀，轮廓光滑。椎体上下缘的致密线状影为终板(end plate)，彼此平行，其间的透亮间隙为椎间隙(intervertebral space)，是椎间盘(intervertebral disc)的投影。

在侧位片上，椎体也呈长方形，其上下缘与后缘成直角。椎弓居于后方。椎管在椎体的后方呈纵行半透明区。椎弓板位于椎弓根和棘突之间，棘突指向后下方。上、下关节突分别起于椎弓根与椎弓板连接之上、下方，下关节突在下一脊椎的上关节突的后方，以保持脊柱的稳定，不向前滑。同一脊椎的上下关节突之间为椎弓峡部。脊椎小关节间隙呈线状匀称的半透明影，颈、胸椎小关节侧位显示清楚，腰椎正位清楚。椎间孔(intervertebral foramen)居相邻的椎弓根、椎体、关节突和椎间盘之间，颈椎在斜位上显示清楚，胸腰椎在侧位片上显示清楚。侧位片上可以更好地观察椎间隙，胸椎间隙较窄，自下胸椎起，椎间隙有向下逐渐增宽的趋势，以腰4/5间隙最宽，而腰5/骶1间隙又变窄。在侧位片上椎间隙前后部并不等宽，随脊柱生理弯曲有一定的变化。老年人的椎间隙较年轻人略窄。

在正位脊柱片上还可见一些软组织影，如胸椎旁线和腰大肌影。胸椎旁线是纵隔后部结构与含气的肺的分界面，是一条与胸椎平行的中等密度线样影，以左侧的较常见。腰大肌影起于12胸椎下缘，两侧对称，斜向外下方，其外缘在片上易于辨认。（图9-4）

图9-4

图9-4 成人腰椎平片

CT横断面像上，在经过椎体中部的层面可见由椎体、椎弓根和椎弓板构成椎管骨环，环的两侧有横突，后方可见棘突；椎体的断面几呈后缘向前凹的圆形。在经过椎体上部和下部的层面椎体断面呈后缘前凹的肾形，其后方可见椎间孔和上下关节突。黄韧带为软组织密度，附着在椎弓板和关节突的内侧，厚约2~4mm。硬膜囊（dural sac）居椎管中央，呈软组织密度，其与椎管壁间有数量不等的脂肪组织。在椎间盘层面，可见椎间盘影，其密度低于椎体高于硬膜囊，CT值为50~110Hu。

MRI矢状面和冠状面，可显示脊柱的连续解剖结构。矢状面上椎体后缘中部有短的条状凹陷，为椎基静脉所致。椎间盘在T1WI呈较低的信号，分不清髓核(nucleus pulposus)和纤维环(annulus)；在SE T2WI上髓核呈高信号而纤维环呈低信号。位于椎体前、后缘的前、后纵韧带在各种序列上均呈低信号，与低信号的椎体骨皮质和椎间盘的最外层的纤维层不能区分。MRI还能显示椎管内软组织，包括硬膜外脂肪(epidural fat)、硬膜囊、脑脊液和脊髓等结构。（图9-5）

图9-5

图9-5 腰椎MRI

腰椎矢状位T2WI示椎体呈中等信号，髓核呈高信号而纤维环为低信号；椎管内脑脊液呈高信号而脊髓和马尾神经为中等信号。腰4/5椎间盘变性，故髓核呈低信号

五、软组织

由于骨骼肌肉系统的各种软组织的密度差别不大，缺乏明确的天然对比，在Ｘ线片上无法显示各种软组织的形态和结构，观察受到较大的限制。在一帧对比度良好的Ｘ线平片上，仅可通过较低密度的皮下、肌间和关节囊内外脂肪组织的衬托，观察某些肌肉、肌腱和韧带的轮廓，如跟腱、髌韧带，腰大肌外缘等；此外均表现为一片中等密度的影像。

CT不仅能显示软组织结构横断面解剖，而且可分辨密度差别较小的脂肪、肌肉和血管等组织和器官。

骨关节周围的肌肉、脂肪和纤维组织间隔在MRI上均可清晰显示。骨骼肌在T1WI呈中等偏低信号，在T2WI呈低信号；脂肪在T1WI和T2WI上均为高信号；纤维组织间隔和肌腱、韧带等在各种序列上均为低信号。血管因其内血液的流空现象，在SE T1WI和T2WI上均呈低或无信号的圆形或条状结构，常位于肌间隙内。粗大的神经呈中等信号。