磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）作为一种非创伤性的检查方法，具有高分辨、多参数、多平面成像等优点，能够准确反映膝关节软骨形态的改变，对滑膜、韧带、肌腱、软骨下骨的异常也能较好地显示。MRI可以更早、更详细地反映膝关节骨关节炎的病变，对膝关节的评价优于X线。由于MRI检查费用较高，在膝关节骨关节炎诊断中并非常规使用。

骨关节炎MRI检查首先出现关节软骨的改变，主要表现为软骨内出现异常低信号影，软骨变扁，正常的层次结构模糊或消失，严重的软骨缺损以关节的承重面改变为明显。MRI可以对关节软骨的损伤和退变进行分级，有极高的准确性，较传统X线检查更准确。

骨关节炎MRI的Recht分级法，将关节软骨变化分为0～Ⅳ级：

0级：正常关节软骨。软骨弥漫性均匀变薄但表面光滑，仍认为是正常关节软骨；

Ⅰ级：软骨分层结构消失，软骨内出现局灶性低信号区，软骨表面光滑；

Ⅱ级：软骨表面轮廓轻至中度不规则，软骨缺损深度未及全层厚度的50%；

Ⅲ级：软骨表面轮廓重度不规则，软骨缺损深度深达全层厚度的50%以上，但未见完全剥脱；

Ⅳ级：全层软骨缺损、剥脱，软骨下骨质暴露，伴或不伴软骨下骨质信号改变。

骨关节炎MRI的Shahriaree分级法，将关节软骨变化分为0～Ⅲ级：

0级：软骨信号及形态正常；

Ⅰ级：关节软骨内局灶性低信号影，软骨表面光滑；

Ⅱ级：关节软骨内低信号影，致软骨表面不光滑，或软骨变薄、溃疡形成；

Ⅲ级：软骨缺损，软骨下骨质裸露。

MRI检查也可以发现半月板损伤及撕裂，多表现为半月板变形、破损以及完全消失，并且半月板变性明显，多处可见Ⅱ度退变的信号异常改变。部分病例可见韧带退行性改变，表现为韧带松弛、轻度粗细不均，有的可见局部高信号影，提示有慢性轻度损伤及纤维化。韧带断裂很少见。

膝关节骨关节炎MRI还可以见到软骨下骨髓水肿样改变、骨赘形成、滑膜增厚、关节积液等影像。软骨下骨髓水肿样改变主要表现为关节软骨下边界不清晰的T1WI低信号、T2WI高信号。骨赘表现为从骨皮质表面向外延伸的局限性突起。