Common Sequences Content and Clinical Application in MSK‐MRI

25/04/62 

1 

Common Sequences 

and 

Clinical Application in MSK‐MRI 

Pramot Tanutit, MD.

Faculty of Medicine, Prince of Songkla University

Hat Yai, Songkhla, Thailand

April,25th 2019 

Content

• Common MR‐sequences in MSK

• Imaging planes

• Imaging protocols in specific disease and organs 

Common MR‐sequences in MSK

• T1W

• Anatomy

• Fat, subacute blood

• Bone marrow

• Tumor staging

• Gd

• Proteinaceous fluid 

Common MR‐sequences in MSK

• T2W

• Anatomy

• Fluid

• Mass

• Cartilage

• Muscle

T2W‐Fat saturation

T2WI and T2W‐FS

• Non sensitive

• T2W‐non FS: miss some pathology

• T2W‐FS: increase sensitivity

• Very specific

• Assess: tendon, ligament, meniscus

• Pitfall: decreased fluid SI if there is hemorrhage (esp. 3T)  

• Inhomogeneous fat suppression

STIR

1  2 

3  4 

5  6 

25/04/62 

2 

Common MR‐sequences in MSK

• Proton Density (PD) or intermediate weighted

• Anatomy 

• Cartilage

• Labrum

• Ligament

• Tendon/muscle

• Fluid

PD‐Fat Saturation

PDW and PDW‐FS

• PDW‐FS: the most important sequence in MSK imaging

• Very sensitive to define pathology

• Except; sclerosis, fibrosis or fat accumulation‐pathology.

• Inhomogeneous fat suppression esp. in metallic implants due to frequency‐selective fat saturation

STIR 

Common MR‐sequences in MSK

• Gradient echo (GRE)

• Blood

• Cartilage/Disc

• Calcification

• Susceptibility artifactsT2W

GRE

Gradient‐echo (GRE)

• Susceptible to artifact

• Easily imitate or miss pathology

• Evaluate cartilage thickness

• Calcification and hemorrhage

T2WT1W

GRE

7  8 

9  10 

11  12 

25/04/62 

3 

Common MR‐sequences in MSK

• Fluid sensitive sequences: T2W‐FS, PDW‐FS, IR.

STIR sequence

• Homogeneous fat suppression

• Fluid sensitive 

• Lower resolution than PDW‐FS or T2W‐FS

Common MR‐sequences in MSK

• T1W vs PD

• T1‐SE showed bone marrow best but may isointense with marrow fat on PDW (obscured pathology)

• T1 showed anatomy well but menisci and labrum may be artificially bright due to magic angle effect.

• PD is better than T1 for menisci and tendon

Common MR‐sequences in MSK

Gadolinium administration

• Extension of disease

• Activity of disease

• Tumor vascularity

• Post operation: joints, spine

• Helping detection: small joints or small organs

• Alterative in large joints or large organs

Intravenous contrast administration:Necessary ?

• Detect inflammatory change esp. at the enthesis

• Estimate the extent of synovitis and soft tissue tumor extension

• Differentiate solid from cystic lesion

• Identify necrosis

• Identify scar formation

No Gd‐injection

• Patient deny• History of adverse effect

• Pregnancy • Poor renal function; low GFR (< 30)

•Will discuss in some case

13  14 

15  16 

17  18 

25/04/62 

4 

Pulse sequences 

Artifact depends on Hardware Composition: susceptibility of metals

• Bad sequences: GRE, Fat‐saturation, (spin echo)

• Good sequences: FSE, IR

• Bad metals• Stainless steel: large artifacts, plates and screws• Cobalt chrome: moderate artifacts, older hip, bipolar hips and knees

• Good metals• Titanium:minimal artifacts. Newer hips, IM nail

• Oxidized Zirconium: oxinium, moderate artifact 

Imaging planes

• Anatomical position:

• Scout images: landmarks

• Coronal‐Axial‐Transverse: foot, sacrum/ SI joints, hip

MRI Knee

• Flex knee about 10 degree

• Slightly external rotation

19  20 

21  22 

23  24 

25/04/62 

5 

MRI Knee: Coronal‐obliqueBlumensaat’s line

MRI Knee: Coronal‐oblique (inadequate)

MRI Ankle: Sagittal plane MRI Ankle: Coronal‐oblique

MRI Foot:

Axial,TransverseCoronal

25  26 

27  28 

29  30 

25/04/62 

6 

Sacrum and SI joints Elbow

WristHip

Marker

31  32 

33  34 

35  36 

25/04/62 

7 

MRI Protocol

• Depend on clinical question• Depend on institute

• Basic protocols• T1W, T2W non‐FS• Fluid sensitive sequences: T2W‐FS, PDW‐FS, STIR• GRE: tumor, hemorrhage, calcification

Gd‐injection?

Internal derangementTrauma or degeneration 

Knee

• Sagittal: T1W, PDW‐FS. 

• Coronal: PDW‐FS. 

• Coronal‐oblique: PDW (parallel to ACL or PCL)

• Axial: T2W, PDW‐FS.

Sagittal PDW‐FSMarrow edema/bruise 

Lipohemarthrosis

Grade2 chondral injury RADIAL MENISCAL TEAR

37  38 

39  40 

41  42 

25/04/62 

8 

JUMPER’S KNEEInternal derangementTrauma or degeneration 

Hip

• Coronal: T1W, PDW‐FS, T2W. 

• Transverse: T2W. 

• Sagittal: PDW‐FS. 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes.

AVN and Subchondral fractureInternal derangementTrauma or degeneration 

Ankle

• Sagittal: T1W, PDW‐FS

• Axial: PDW‐FS, T2W 

• Coronal: PDW‐FS 

• Coronal‐oblique: PDW (parallel to calcaneus on Sagittal plane) 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes

Technique • Coronal PD‐FS

• Sagittal T1W, PD‐FS

• Axial PD‐FS

• Note: avulsion fracture             Lack of marrow edema : GRE (calcification sensitive) and thin slice T1W (SE, fat marrow evaluation)

• Transverse oblique; helpful in assessment of anterior tibiofibular and fibulocalcaneal ligaments. 

Technique • Supine with neutral position; semidorsiflexion of foot.

• Prone position with plantar flexion• Decreased magic angle artifact

• Decreased motion artifact

• Helpful in diagnosis of Morton’s neuroma 

43  44 

45  46 

47  48 

25/04/62 

9 

65 years‐old female Internal derangementTrauma or degeneration 

Foot

• Prone position (prefer)

• Coronal (parallel to metatarsal bones): T1W, PDW‐FS. 

• Transverse (short‐axis): T2W, PDW‐FS. 

• Sagittal: PDW‐FS. 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes.

Internal derangement: Shoulder 

Position of shoulder and arm 

Internal Rotation shoulder • Neutral to slightly external rotation

Imaging Planes: coronal  

Imaging Planes:Sagittal   Sequences: • Marrow and Muscle: T1W

• Detection: water sensitive sequences; STIR, T2W‐FS, PDW‐FS

• Characterization: T1W, T2W, GRE

• Routine PSU protocols:• Axial; PDW‐FS

• Coronal; T1W, PDW‐FS

• Sagittal; T2W

• Contrast injection: need 

49  50 

51  52 

53  54 

25/04/62 

10 

Full thickness tear of supraspinatus tendon

Internal derangementTrauma or degeneration 

Elbow

• Coronal T1W, PDW‐FS. 

• Coronal‐oblique: PDW‐FS (collateral ligament)

• Sagittal PDW‐FS. 

• Axial T2W, PDW‐FS. 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes.

Internal derangementTrauma or degeneration 

Wrist, Hand, Finger

• Coronal T1W, PDW‐FS. 

• Axial T2W, PDW‐FS. 

• Sagittal PDW‐FS. 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes.

Sternum and sternoclavicular joint

Prefer prone position

• Coronal T1W, T2W, STIR. 

• Axial T2W, PDW‐FS. 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes.

Trauma: soft tissue, bone

• Coronal: T1W, STIR. 

• Sagittal: T1W, STIR.

• Axial: T2W, PDW‐FS, GRE.

Depend on bone or organ

Tumor: soft tissue

• Axial T1W, T2W, GRE. 

• Coronal T1W, PDW‐FS. 

• Sagittal PDW‐FS. 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes.

55  56 

57  58 

59  60 

25/04/62 

11 

38 years‐old female: myxoid liposarcoma

Tumor: bone

• Sagittal T1W, STIR (T2W‐FS or PDW‐FS). 

• Coronal T1W, STIR (T2W‐FS o PDW‐FS). 

• Axial T1W, T2W, GRE. 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes.

• Included whole bone length and proximal joint

Arthritis

• Sagittal T1W, PDW‐FS (STIR). 

• Coronal T1W, PDW‐FS (STIR). 

• Axial T1W, T2W, GRE. 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes.

Spine: trauma, degeneration

• C‐spine: Sagittal T1W, T2W, STIR. Axial T2W, 3DGRE (1.5 mm). Coronal T2W. MR‐myelography.

• Thoracic spine, TL‐spine, LS‐spine: • Sagittal T1W, T2W, STIR. 

• Axial T2W. 

• Coronal T2W. 

• MR myelography.

61  62 

63  64 

65  66 

25/04/62 

12 

Spine: inflammation, infection, tumor

• Sagittal T1W, T2W, STIR. 

• Axial T2W. 

• Coronal T2W. 

• Post Gd‐T1W‐FS in 3 planes.

Tbc spondylitis

Level labelling 

Right renal artery levelL1/2 disc

Mid body

Screening or scout sagittal whole spine Iliolumbar ligament: L5 level

Sagittal planeshould cover costovertebral joint Conclusion

• Common MR‐sequences in MSK

• Imaging planes

• Imaging protocols in specific disease and organs 

67  68 

69  70 

71  72 

25/04/62 

13 

Thank you for your attention

73  74