ONFH早期的磁共振征象與定量壞死體積測量對預(yù)測股骨頭壞死塌陷的臨床意義

趙際童 沈偉中 陳俊峰 曹曉東 駱 園 蔣 忠

股骨頭壞死(OsteonecrosisoftheFemoralHead,ONFH)在臨床上十分常見，若不經(jīng)及時(shí)有效的治療極有可能導(dǎo)致壞死后塌陷，嚴(yán)重影響患者髖關(guān)節(jié)功能，ONFH的臨床檢查手段主要有X線攝片、組織病理學(xué)檢查、放射性核素掃描及選擇性血管造影等[1]，而MRI正因其檢測數(shù)據(jù)的詳盡可靠逐漸得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用[2]。組織病理學(xué)檢查因具侵入性而難以被患者接受；放射性核素檢查特異性較低；X線檢查顯示影像學(xué)改變時(shí)往往已經(jīng)發(fā)生了股骨頭塌陷，不能達(dá)到早期預(yù)防的目的[3]。相較而言MRI不僅可以顯示早期ONFH的范圍和程度，還可反映周圍軟組織及股骨頭內(nèi)部炎癥變化及結(jié)構(gòu)改變[4]。本研究借助MRI技術(shù)對ONFH早期患者的壞死狀況進(jìn)行周密檢測，以考察MRI對壞死體積的定量測量對于評估預(yù)測塌陷的臨床意義，希望推動探尋延緩ONFH病情發(fā)展惡化的對癥治療方法。

1 對象與方法

1.1 研究對象選取2012年7月至2014年7月期間于我院確診的ONFH早期患者65例(共78髖)；其中男性患者47例，女性患者18例；年齡范圍44～72歲，平均年齡58.05±14.29歲。

納入標(biāo)準(zhǔn)：所有患者均符合《中華醫(yī)學(xué)會骨科分會纖維修復(fù)學(xué)組及中國修復(fù)重建外科專業(yè)委員會骨缺損及骨壞死學(xué)組提出的成人股骨頭壞死診療標(biāo)準(zhǔn)專家共識(2012年版)》的診斷標(biāo)準(zhǔn)[5]；采用國際骨循環(huán)研究會(Associationresearch circulationosseous,ARCO)劃定的分期標(biāo)準(zhǔn)，僅納入早期ONFH患者(即ARCO分期Ⅰ、Ⅱ期)。

排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)股骨頸骨折或髖關(guān)節(jié)脫位等原因造成的創(chuàng)傷性股骨頭壞死；(2)曾接受股骨頭減壓術(shù)、植骨術(shù)、截骨術(shù)等手術(shù)治療的患者；(3)患病時(shí)間少于6個(gè)月的患者；(4)影像學(xué)資料不完整者或不能完成隨訪過程者。

1.2 方法所有患者均于確診時(shí)接受雙髖X線攝片和MRI掃描。由X線攝片判定股骨頭塌陷情況，由MRI掃描匯集ONFH早期病情數(shù)據(jù)并詳細(xì)記錄，內(nèi)容包括關(guān)節(jié)腔積液量分級、有無骨髓腔水腫、壞死形態(tài)分類和股骨頭壞死體積百分比。初次檢查后，患者每6個(gè)月來院接受一次X線攝片，檢定股骨頭是否出現(xiàn)塌陷。一旦發(fā)現(xiàn)股骨頭塌陷則該患者研究隨訪結(jié)束，若未發(fā)現(xiàn)股骨頭塌陷則繼續(xù)跟蹤隨訪患者病情發(fā)展，直至2015年6月本次研究數(shù)據(jù)采集結(jié)束時(shí)。所有研究對象的跟蹤隨訪時(shí)間在10～33個(gè)月之間，平均跟蹤20.5±7.5個(gè)月。將隨訪期間內(nèi)出現(xiàn)股骨頭塌陷的患者歸入塌陷組，研究結(jié)束時(shí)未出現(xiàn)塌陷的患者歸入未塌陷組，比較塌陷組和未塌陷組中研究對象ONFH早期的各項(xiàng)MRI掃描數(shù)據(jù)，由此分析各項(xiàng)指標(biāo)與股骨頭塌陷結(jié)局是否存在關(guān)聯(lián)性。。

1.3 影像檢查

1.3.1 X線攝片(MOBILETTXP/MOBILETTXPHybrid，Siemens AG，Germany)：體位采用前后位及蛙式位，由兩名影像科醫(yī)師閱片討論后給出判定結(jié)論，判定標(biāo)準(zhǔn)：股骨頭同心圓范圍超過股骨頭輪廓即視為股骨頭塌陷。

1.3.2 MRI掃描(1.5T PHILLIPSMRI和3.0TSIEMENS MRI共同完成)：參數(shù)如下：1.5TT1W/TSE/COR，TR727ms，TE18ms，層厚3mm層間距0.3mm矩陣400×288，F(xiàn)A90，帶寬231.5HZ/pixel；STIR/longTE,TR2900ms，TE60ms，層厚3mm層間距0.3mm矩陣288×194，帶寬153.6HZ/pixel。3.0TT1W/TSE/COR，TR478ms，TE20ms，層厚3mm層間距0.9mm矩陣265×448，F(xiàn)A150，帶寬248HZ/pixel；T2W/TIRM/CORTR5000ms，TE 29ms，層厚3mm層間距0.9mm矩陣185×320，F(xiàn)A130，帶寬252HZ/pixel。

1.3.2.1 股骨頭壞死體積百分比：采用Malizos八分法將股骨頭均分為8個(gè)象限：前內(nèi)上ASM，后內(nèi)上PSM，前內(nèi)下AIM，后內(nèi)下PIM，前外上ASL，后外上PSL，前外下AIL，后外下PIL。通過3.0T SIEMENSMRI工作站測量各象限內(nèi)的壞死體積并計(jì)算總壞死體積百分比。

1.3.2.2 關(guān)節(jié)腔積液量分級標(biāo)準(zhǔn)；0級：MRI上未見積液；Ⅰ級：輕度關(guān)節(jié)腔積液，積液位于股骨頭、頸一側(cè)；Ⅱ級：中度關(guān)節(jié)腔積液，積液包繞股骨頸1周，關(guān)節(jié)囊隱窩無擴(kuò)張；Ⅲ級：重度關(guān)節(jié)腔積液，關(guān)節(jié)囊隱窩膨脹擴(kuò)張。見圖1、圖2。

1.3.2.3 骨髓腔水腫判定標(biāo)準(zhǔn)：股骨頭、頸及股骨干上段呈現(xiàn)片狀的T1W1低信號，STIR序列呈高信號即存在骨髓腔水腫。見圖1、圖2。

1.3.2.4 壞死形態(tài)分類：中央型：壞死區(qū)未接觸骨皮質(zhì)，皮質(zhì)下骨質(zhì)仍包繞著股骨頭；周圍型：壞死區(qū)達(dá)軟骨下骨板，皮質(zhì)下骨質(zhì)不能完整包繞股骨頭。見圖1、圖2。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，股骨頭壞死體積百分比以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間比較采用t檢驗(yàn)；骨髓腔水腫結(jié)果和股骨頭壞死形態(tài)分類的組間比較均采用卡方檢驗(yàn)；關(guān)節(jié)腔積液量分級的組間比較采用非參數(shù)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 股骨頭壞死體積百分比根據(jù)隨訪期間出現(xiàn)股骨頭塌陷與否將患者分為塌陷組(32髖)與未塌陷組(46髖)，比較兩組總壞死體積百分比及各象限壞死體積百分比。除PIM象限外，塌陷組其余各象限和總壞死體積百分比均明顯高于未塌陷組，差異有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。見表1。

2.2 關(guān)節(jié)腔積液分級通過分析隨訪結(jié)果比較塌陷組和未塌陷組關(guān)節(jié)腔積液的分級情況。塌陷組0級和Ⅰ級關(guān)節(jié)腔積液例數(shù)明顯少于未塌陷組，而Ⅲ級關(guān)節(jié)腔積液例數(shù)明顯多于未塌陷組，差異有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。詳見表2、圖4。

2.3 骨髓腔水腫結(jié)果和股骨頭壞死形態(tài)分類比較隨訪結(jié)果中兩組骨髓腔水腫病例數(shù)和股骨頭壞死形態(tài)分類發(fā)現(xiàn)，塌陷組(圖1)中出現(xiàn)骨髓腔水腫的病例數(shù)明顯高于未塌陷組，周圍型股骨頭壞死明顯多于中央型壞死；而未塌陷組(圖2)中央型壞死明顯多于周圍型，差異均有顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.01)。詳見表3、圖5、圖6。

表1 塌陷組和未塌陷組各象限和總壞死體積百分比比較

表2 塌陷組和未塌陷組關(guān)節(jié)腔積液程度比較

表3 塌陷組和未塌陷組骨髓腔水腫結(jié)果和股骨頭壞死形態(tài)分類比較

3 討 論

對ONFH患者發(fā)病早期的磁共振征象以及研究期間所有患者的股骨頭塌陷結(jié)局進(jìn)行了關(guān)聯(lián)考察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)MRI技術(shù)對股骨頭壞死的病情進(jìn)展情況及嚴(yán)重程度具有較明確的判斷預(yù)警作用。

研究結(jié)果顯示除后內(nèi)下(PIM)象限外其余各象限塌陷組壞死體積比明顯高于未塌陷組，提示股骨頭壞死體積百分比相對高者更易導(dǎo)致塌陷。有學(xué)者認(rèn)為股骨頸壞死的病理過程除骨質(zhì)分子生物學(xué)方面的改變外，還涉及骨質(zhì)內(nèi)部生物力學(xué)的改變。股骨頭壞死發(fā)生后，骨內(nèi)成骨/破骨修復(fù)過程啟動，破骨細(xì)胞分解壞死骨質(zhì)，成骨細(xì)胞形成新的骨組織重建壞死區(qū)域[6]。骨小梁是股骨頭內(nèi)主要的承重結(jié)構(gòu)，修復(fù)過程中壞死骨小梁骨質(zhì)被分解吸收，新的骨小梁結(jié)構(gòu)尚未形成，導(dǎo)致負(fù)重區(qū)骨小梁難以承受垂直方向的應(yīng)力，最終出現(xiàn)塌陷[7]。而力學(xué)分析結(jié)果表明，股骨頭后內(nèi)下(PIM)方承受的垂直應(yīng)力相對較小[6]，因此該部位骨質(zhì)壞死時(shí)，骨小梁發(fā)生斷裂的概率相對偏低，股骨頭因此出現(xiàn)塌陷的可能性也就相應(yīng)減小。

研究結(jié)果還指出塌陷組髖關(guān)節(jié)腔內(nèi)積液程度明顯甚于未塌陷組，這說明關(guān)節(jié)腔積液程度亦是對股骨頭壞死塌陷的重要預(yù)測指標(biāo)。關(guān)節(jié)腔積液形成與關(guān)節(jié)周圍血液動力學(xué)有關(guān)[8]。股骨頭壞死時(shí)炎癥刺激及骨內(nèi)結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致滑膜滲出增多、骨內(nèi)壓增高及周圍的靜脈回流不暢，多種因素共同導(dǎo)致關(guān)節(jié)腔積液增多[9]，因此關(guān)節(jié)腔積液程度直接反映了股骨頭壞死的進(jìn)展程度。MRI影像可清晰顯示關(guān)節(jié)腔積液量，這對X線表現(xiàn)不明顯的ONFH病例的早期診斷具有非常重要的臨床意義。

有研究表明，骨髓腔水腫是股骨頭壞死的早期病理改變，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為這一病理過程的發(fā)生與股骨頭壞死導(dǎo)致的內(nèi)部骨小梁應(yīng)力損傷和炎癥反應(yīng)有關(guān)[10]。股骨頭壞死導(dǎo)致骨小梁力學(xué)強(qiáng)度降低，進(jìn)而發(fā)生應(yīng)力骨折，引起股骨頭內(nèi)部的炎癥反應(yīng)，隨著壞死病情的進(jìn)展，最終導(dǎo)致骨髓水腫的發(fā)生[11]。在本次研究中也發(fā)現(xiàn)塌陷組發(fā)生骨髓腔水腫的病例數(shù)明顯多于未塌陷組，這表明骨髓腔水腫與股骨頭壞死塌陷的發(fā)生有一定的相關(guān)性。

對比分析不同股骨頭壞死類型發(fā)生塌陷的情況發(fā)現(xiàn)，周圍型壞死發(fā)生塌陷的概率明顯高于中央型。這是因?yàn)橹醒胄蛪乃郎形吹竭_(dá)股骨頭骨皮質(zhì)，皮質(zhì)下骨質(zhì)完整，其整體力學(xué)支撐作用尚未破壞，而周圍型壞死已破壞軟骨下骨板，力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)不完整，故而更容易發(fā)生塌陷[12]。

雖然取得了一定成果，但本研究仍存在不足之處。研究所納入的病例來自不同的生活階層，隨訪過程無法對其日常活動進(jìn)行詳細(xì)記錄和區(qū)分，因此日?；顒恿繉乃浪莸挠绊懩壳吧袩o法研究分析，在今后的研究中將完善隨訪方式和內(nèi)容，進(jìn)一步細(xì)化相關(guān)的研究內(nèi)容。

綜上所述，通過比較研究期間發(fā)生股骨頭壞死塌陷和未塌陷患者的早期股骨頭壞死體積百分比、關(guān)節(jié)腔積液程度、壞死形態(tài)分類及骨髓腔水腫情況發(fā)現(xiàn)，MRI征象和定量壞死體積測量對股骨頭塌陷的預(yù)測具有重要的臨床價(jià)值，為ONFH的對癥治療、延緩病情惡化提供了參考依據(jù)。

圖1-3 同一患者，圖1（壓脂T2WI橫斷面）及圖3（壓脂T2WI冠狀面）顯示右側(cè)股骨頭高信號大片狀壞死改變（周圍型），關(guān)節(jié)腔中量積液（Ⅱ級），股骨頭塌陷，骨小梁局部斷裂，骨髓水腫，左側(cè)髖關(guān)節(jié)可見少量積液；圖2（T1WI橫截面）顯示右側(cè)股骨頭大片低信號壞死區(qū)，關(guān)節(jié)腔積液亦為低信號，股骨頭塌陷，骨小梁局部斷裂。圖4-6 同一患者，圖4（壓脂T2WI橫斷面）及圖6（壓脂T2WI冠狀面）顯示左側(cè)股骨頭高信號散在小片狀壞死改變（中央型），關(guān)節(jié)腔極少量積液（I級），股骨頭形態(tài)未見塌陷，骨髓水腫；圖5（T1WI橫截面）顯示左側(cè)股骨頭散在小片低信號壞死區(qū)，關(guān)節(jié)腔積液亦為低信號，股骨頭形態(tài)未見塌陷。

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