X线及CT是较为传统的影像学技术，可以提供清晰且精确的骨骼结构图像，在评估骨关节炎所引起的骨骼结构改变方面，具有显著优势，对于关节损伤所造成的较大骨赘及碎骨游离体等具有相对较高的敏感度和特异度^［7］。但在早期的关节软骨损伤中，由于并未出现明显的关节结构改变，X线往往难以发现，容易导致疾病早期诊断出现延误^［8］。而CT可以通过检测关节软骨下骨的大体形态、微观结构、骨骼适应度以及关节腔情况等，更准确地评估骨关节炎早期的软骨损伤^［9］。目前，CT发展出的一项新技术——低剂量CT，可以通过减低辐射暴露，减少图像噪声，更清晰地展现骨侵蚀或韧带骨赘与周围组织的对比，该技术更有利于在疾病早期检测出轻微的骨关节损伤^［10］。另一项新技术——双能CT，更优于骨髓水肿的检测，同时可以减少金属伪影，这为MRI评估早期骨关节炎补充了更多额外信息^［11］。尽管X线和CT具有辐射和软组织检测较差等不足，但在诊断骨关节炎患者出现关节破坏时依旧具有重要地位。

MRI在肌肉骨骼病变的成像方面，具有卓越的检测能力，由于更高的图像分辨率及更广的组织对比范围，目前已发展为诊断骨关节炎不可或缺的检查方式，可以用于检测骨关节炎软组织的病理变化^［12］。与X线和CT相比，MRI在检测软骨损伤及滑膜炎症方面具有更高的敏感度，并且可在发病早期识别出部分组织的病理改变^［13］。通过半定量、定量和成分分析，MRI可以更完善地评估骨关节炎滑膜炎症和软骨损伤的进展^［14］。其中MRI可通过使用灌注成像、炎症范围、信号变化以及对比增强T1等定量检测指标，客观标准地评估滑膜炎的进展。此外，通过蛋白多糖丢失、胶原蛋白破坏和游离水含量增加等软骨成分分析，MRI也可以在软骨发生结构改变之前，在骨关节炎早期检测出软骨变性退化^［15］。MRI针对骨关节炎的不同病变，现已发展出各种不同的检测序列，在临床中可以检出早期骨关节炎以及全面评估骨关节炎的病情进展，但对于疾病早期的组织代谢变化等方面依旧具有一定的局限性。

肌骨超声具有成像快、可重复性高以及实时动态成像等优势，近年来在骨关节炎的诊断中受到越来越多的重视，它可以有效地评估骨关节炎病程中的关节积液的情况、滑膜炎症以及微小骨赘等各种病变^［16］。通过二维超声可以更清晰直接地观察到滑膜炎导致的滑膜增厚，同时还可以检测骨关节炎早期形成的微小骨赘和软骨组织的回声变化^［17］。多普勒成像技术可以显示炎症区域的血流情况，进而反映出炎症是否处于活动期，达到实时监测炎症进展的目的^［18］。超声造影技术可以检测到炎症区域更加细小的新生血管，通过定量分析新生血管区的信息，可以更精确地检测炎症病变的活动性，进一步检测血管翳是否开始侵蚀软骨^［19,20］。肌骨超声可特异性地检出微小骨赘，在骨关节炎早期软骨损伤评估中具有很大优势，并且通过造影技术可以实时动态地监测炎性组织的活动性以及血管翳的侵蚀程度，为临床治疗提供了更明确的分期诊断。

光声成像是近年迅速崛起的一种新兴成像技术，通过脉冲激光照亮靶组织，生色团吸收光能，进而转化为热能，产生热弹性膨胀，从而产生声信号，凭借光学激发与声学检测的结合，光声图像可以对吸收光的生色团进行结构成像，这意味着其可以在深层组织中以更高的超声分辨率提供光学对比度（图1）^{［21,22,23］}。这种成像技术不仅可以提供深部组织及其微观结构的详细信息，还可以实时监测组织内的动态变化，极大地提高对组织病理变化及代谢变化的观测能力^［24］。目前，光声成像技术已应用于全身多部位的研究中，其中在甲状腺、乳腺、皮肤以及四肢等的成像研究中应用较为广泛^［25］。研究表明，光声成像能够更有效地区分病变和正常组织，提供更清晰的病理特征图像，这对早期诊断骨关节炎具有重要意义^［26］。在骨关节炎的应用中，光声成像不仅可以对骨骼肌肉组织进行显像，还可以识别出与关节炎症相关的各种病变。光声成像可以绘制出外周关节中软骨、滑膜以及血管的二维及三维图像，同时可以更精细地检测病变组织的微血管生成和血氧饱和度^［27,28］。研究表明，光声成像可以在疾病早期检测出局部组织不同程度的血氧饱和度情况，并且与临床综合分级高度一致^［29］。这表明，相对于X线、CT和MRI等传统影像学诊断，光声成像不仅能够多维度地精细成像，还可以特异性地检测微血管形成和组织血氧饱和度情况，这对诊断早期骨关节炎患者关节滑膜发生代谢异常具有重要作用，为临床实现骨关节炎患者早期治疗提供难以替代的诊断依据。

目前，在骨关节炎的诊断中，光声成像以检出滑膜微血管和检测局部血氧饱和度水平为主，对滑膜病变区域微血管的形成和血氧指数的检测，可以反映骨关节炎的疾病进展程度，作为临床评估疾病活动度的补充，完善临床对于骨关节炎患者的疾病分期^［30］。研究表明，光声成像在检测发炎增厚的滑膜和肌腱微血管的生成情况中具有高度的敏感度。光声成像可以通过高空间分辨率实时评估不同疾病状态下骨关节炎的微血管生成程度，通过定量检测微血管的形态，测量微血管增殖的面积和光声信号强度，光声成像对病变区域的检测与临床分级呈现高度正相关性。并且与传统大体评估、X线、CT及MRI技术相比，光声成像更敏感，其可在病程早期观察到微血管信号^［31］。此外，光声成像可以根据氧饱和度的信号聚类分析，将所检测组织的氧合状态分为高氧、中氧和缺氧3类，与多普勒超声评分和临床疾病活动指数相比，光声成像可以准确地检出骨关节炎滑膜缺氧状态，并且与疾病活动度有较高的相关性^［32］。基于光声成像评分判断的组织氧合程度与临床评分高度一致，表明了光声成像可以了解滑膜组织的氧合状态，不仅可以据此深入了解疾病的活动程度，还可以根据氧合状态的改善情况来判断疾病的预后程度^［33］。但目前，光声成像的临床应用较少，仍需在更大和更多样化的患者群体中进一步研究，以证实光声成像诊断骨关节炎的有效性，以及相对于其他影像学成像的优越性。此外，光声成像需利用声波作为成像载体，因此对于骨骼、气体等的成像效果较差，同时，超声换能器的灵敏度也决定其对深部组织信号的检测效果，研制高性能的超声换能器，对于提高光声成像的性能也十分重要。

光声成像与纳米技术结合，也是目前研究人员更为关注的研究方向，造影剂通过结合纳米颗粒，能够更有针对性地分布在关节炎症组织中，对病变区域的微血管生成可进行实时有效地检测^［34］。虽然体内的部分内源性因子可以作为光声成像造影剂，如血红蛋白、脂质以及黑色素等，但这些因子在疾病早期没有明显变化^［35］。因此，开发金属纳米粒子、聚合物纳米粒子以及有机小分子等外源性光声成像造影剂在疾病早期诊断中尤为重要，其中半导体聚合物因具有较高的光吸收能力，可作为光声成像造影剂^［36］。金纳米粒子可以在软骨组织表面富集并进一步表现出局部等离子体共振耦合效应，增强光热转换为声信号的效率，有利于光声成像监测早期关节软骨退化^［37］。此外，由于光声成像可以特异性地进行深部组织的检测识别，可以为靶向递送药物起到稳定精准且实时监测的作用。通过将抗风湿靶向药与聚合物纳米颗粒偶联，可在光声成像的监测下观察药物靶向递送的具体情况，为药物的靶向治疗提供新的递送方案^［38］。研究表明，通过制备血管上皮因子靶向微泡，利用光声成像在骨关节炎病变部位检测，可以检测到注射靶向微泡后光声成像信号显著增强，这表明光声成像可以检测炎症部位中血管内皮生长因子的表达，有助于对关节炎的进一步评估^［39］。这些纳米技术在一定程度上提升了光声成像在骨关节炎中的应用，使其对深层组织及微血管的检测更加灵敏，并且更精准地实施靶向递送。但外源性材料的生物降解性差，人体代谢较困难，容易聚集到肝、肾中造成肝、肾损害。近年来出现的仿生纳米技术，展现出更好的生物相容性以及低毒性^［40］。巨噬细胞膜制备的仿生纳米颗粒，可以增强siRNA以及普鲁士蓝颗粒在体内的稳定性、生物相容性和靶向能力，通过光声成像检测，可以观察到仿生纳米颗粒大量积累在深层滑膜组织中，这对于检测仿生纳米颗粒是否到达病变核心区域起到更直观的作用，也为治疗后监测病变区域的范围改变提供更直观的监测^［41］。中性粒细胞膜制备的仿生纳米颗粒也具有同样的作用，通过光声成像检测，其可以将精氨酸纳米颗粒带到发炎的软骨细胞中。光声成像长时间动态观察：仿生纳米颗粒在注射早期在骨关节炎浅层组织及周围血管中积聚，随着时间延长，光声成像信号逐步增强，直至出现在整个关节中，这证实了中性粒细胞膜仿生纳米颗粒是通过从血管到细胞间质再到炎症细胞的整个靶向过程，同时光声成像可以检测整个组织，从组织浅层到深层全程监测仿生纳米颗粒的活动，实现整个治疗过程的可视化^［42］。

纳米技术的引入丰富了光声成像的应用，纳米造影剂使光声成像微血管的检测更加精细。不同材质的纳米颗粒均可以通过光声成像检测到，且光声成像可以实时动态观测生成组织的特性，可以全程监测纳米颗粒的整个靶向过程。