股骨頭骨內(nèi)動脈血供分區(qū)的回顧性分析

張 剛，李婷婷

（河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院磁共振室，河南 鄭州 450000）

股骨頭骨內(nèi)動脈血供與股骨頭壞死密切相關(guān)。股骨頭骨內(nèi)動脈血供通常認(rèn)為是分區(qū)域的，上支持帶動脈發(fā)出的外骺動脈是股骨頭的主要供血動脈，供應(yīng)股骨頭的大部分區(qū)域；下支持帶動脈發(fā)出的下干骺動脈供應(yīng)股骨頭干骺端部分區(qū)域；前支持帶動脈和股骨頭韌帶動脈供應(yīng)其他區(qū)域。股骨頭韌帶動脈較細(xì)小，僅分布于鄰近股骨頭凹的很小區(qū)域［1］，隨著年齡增長，股骨頭韌帶動脈有退化的趨勢，韌帶動脈通暢率在60歲以上明顯降低［2］，所以在股骨頭血供中處于次要地位。最近有觀點(diǎn)［3］則認(rèn)為，上支持帶動脈、下支持帶動脈、前支持帶動脈的骺血管分支和韌帶動脈在股骨頭內(nèi)骺板結(jié)構(gòu)的上方相互吻合，連接成網(wǎng)狀形成骺基底部動脈網(wǎng)，上支持帶動脈、下支持帶動脈、前支持帶動脈的干骺血管分支在骺板結(jié)構(gòu)的下方構(gòu)成干骺動脈網(wǎng)，骺基底部動脈網(wǎng)和干骺動脈網(wǎng)共同完成股骨頭動脈血供，骨內(nèi)動脈血供不分區(qū)域?，F(xiàn)回顧性分析2015年2月至2018年5月間我院行前列腺M(fèi)RI動態(tài)增強(qiáng)掃描（DCE-MRI）的患者73例，分析股骨頭不同區(qū)域的強(qiáng)化情況，尤其是股骨頭凹附近強(qiáng)化情況，探討股骨頭骨內(nèi)血供是否分區(qū)及股骨頭韌帶動脈的作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料 73例（146個(gè)股骨頭），年齡36～87歲，其中＜45歲19例（38個(gè)股骨頭）、45～65歲27例（54個(gè)股骨頭）、＞65歲27例（54個(gè)股骨頭）。納入標(biāo)準(zhǔn)：行前列腺增強(qiáng)掃描患者，掃描范圍包括雙側(cè)股骨頭。排除標(biāo)準(zhǔn)：股骨頭骨髓水腫、骨缺血性壞死、骨轉(zhuǎn)移瘤、嚴(yán)重的退行性骨關(guān)節(jié)炎等累及股骨頭骨髓的患者。

1.2 儀器與方法 采用Philips Ingenia 3.0 T超導(dǎo)型MRI機(jī)，患者取仰臥位。常規(guī)掃描冠狀位及矢狀位SPAIR壓脂T2WI、軸位T1WI、T2WI序列。行增強(qiáng)掃描，采用m-Dixon序列軸位掃描，TR 4.6 ms，TE 1.33 ms，翻轉(zhuǎn)角 10°，層厚 3 mm，間隔 1.5 mm。增強(qiáng)掃描前先掃描蒙片，隨后掃描與注射對比劑同時(shí)進(jìn)行，高壓注射器靜脈團(tuán)注Gd-DTPA，劑量0.2 mmol/kg體質(zhì)量，流率2 mL/s，其后靜脈團(tuán)注生理鹽水20 mL，流率2 mL/s，共采集7個(gè)時(shí)相，每個(gè)時(shí)相40.2 s，掃描時(shí)間4 min 41.7 s。

1.3 圖像處理 觀察常規(guī)掃描圖像，除外雙側(cè)髖關(guān)節(jié)異常病例。將m-Dixon序列原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入星云工作站T1perfusion軟件，選擇ROI后可自動得出信號強(qiáng)度值并生成TIC。以股骨頭開始出現(xiàn)的軸位層面為第1層面，其下分別為第2層面、第3層面……。在TIC上標(biāo)定增強(qiáng)掃描第1時(shí)相開始掃描時(shí)間為t1，第2時(shí)相開始掃描時(shí)間為t2。軸位第3層面單側(cè)股骨頭中心區(qū)域記作ROIP，軸位平股骨頭凹中心水平股骨頭前份區(qū)域記作ROIF，后份區(qū)域記作ROIR，外側(cè)區(qū)域記作 ROIL，ROIF與 ROIR之間記作 ROIC（圖 1）。內(nèi)側(cè)區(qū)域股骨頭凹下記作 ROI1、ROI2、ROI3（圖 2），其中ROI2位于股骨頭凹中心下，ROI1和ROI3旁開約 7 mm，各ROI直徑約3 mm，距離骨皮質(zhì)約2 mm。在TIC上分別確定t1及t2時(shí)間點(diǎn)各ROI的信號強(qiáng)度值。以 ROIP、ROIF、ROI2、ROIR、ROIL的平均數(shù)作為股骨頭周圍帶的血供參數(shù)，以ROIC作為股骨頭中心的血供參數(shù)。

采用以下3個(gè)較常用參數(shù)［4］：①達(dá)峰時(shí)間，為 t1至t2間隔時(shí)間，從開始注射到最大峰值時(shí)間，本研究為40 s；②最大信號強(qiáng)度，為t2時(shí)間點(diǎn)ROI的信號強(qiáng)度；③斜率，為最大信號強(qiáng)度減去t1時(shí)間點(diǎn)ROI的信號強(qiáng)度，再除以達(dá)峰時(shí)間。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 15.0統(tǒng)計(jì)軟件，最大信號強(qiáng)度與斜率以±s表示，2組組間對比行配對資料的t檢驗(yàn)，多組資料的均數(shù)對比行方差分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1 股骨頭周圍帶與中心區(qū)域血供參數(shù) 股骨頭周圍帶和中心區(qū)域的血供參數(shù)最大信號強(qiáng)度及斜率差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）（表1）。分年齡段統(tǒng)計(jì)，≤65歲年齡組股骨頭周圍帶與中心區(qū)域血供參數(shù)最大信號強(qiáng)度及斜率差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；＞65歲年齡組血供參數(shù)則差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 P＞0.05）（表 2）。

表1 股骨頭周圍帶與中心區(qū)域血供參數(shù)（±s）

表1 股骨頭周圍帶與中心區(qū)域血供參數(shù)（±s）

ROI 最大信號強(qiáng)度 斜率周圍帶 40.0±15.58 0.69±0.35中心 42.1±24.09 0.88±0.55 t值 -3.01 -3.45 P值 0.003 0.001

表2 不同年齡股骨頭周圍帶與中心區(qū)域血供參數(shù)（±s）

表2 不同年齡股骨頭周圍帶與中心區(qū)域血供參數(shù)（±s）

斜率＜45歲 45～65歲 ＜45歲 45～65歲 ＞65歲周圍帶 37.32±13.7 38.20±14.0 0.82±0.33 0.74±0.30 0.56±0.37中心 48.24±19.9 45.50±21.2 1.15±0.44 0.94±0.47 0.63±0.60 t值 -2.785 -2.110 -3.755 -2.600 -0.775 P值 0.007 0.037 0.000 0.011 0.440 ROI 最大信號強(qiáng)度＞65歲30.16±17.3 34.50±27.6-0.978 0.330

2.2 股骨頭周圍帶血供 仰臥位掃描時(shí)股骨頭周圍帶不同區(qū)域血供參數(shù)最大信號強(qiáng)度、斜率股骨頭后部最差，內(nèi)側(cè)、前部次之，外側(cè)最好，各部位參數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表 3）。

股骨頭周圍帶不同區(qū)域隨年齡增大血供發(fā)生變化，大多數(shù)血供減少，但各區(qū)域并不一致，股骨頭凹中心部和股骨頭前后部血供參數(shù)變化較小，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 P＞0.05，表 4，5）。

2.3 股骨頭凹附近血供參數(shù)（表6，7） 隨年齡增大，股骨頭凹中心下骨內(nèi)血供參數(shù)改變較小，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。股骨頭凹中心旁開7mm處血供參數(shù)ROI1、ROI3的斜率及ROI3的最大強(qiáng)度值變化較大，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），表現(xiàn)為≤65歲時(shí)，股骨頭凹中心下骨內(nèi)血供相對旁開7 mm處骨內(nèi)血供參數(shù)接近，＞65歲組則相對鄰近部位血供參數(shù)增大。

表3 股骨頭不同區(qū)域血供參數(shù)（±s）

表3 股骨頭不同區(qū)域血供參數(shù)（±s）

注：ROIP，股骨頭中心區(qū)域；ROIF、ROIR、 ROIL分別為半股骨頭凹中心水平股骨頭前份區(qū)域、后份區(qū)域和外側(cè)區(qū)域；ROI2，股骨頭凹中心區(qū)域。

ROI 最大信號強(qiáng)度 斜率ROIP 40.91±28.25 0.77±0.51 ROIF 33.51±24.10 0.67±0.56 ROI2 30.14±23.42 0.59±0.46 ROIR 22.60±20.01 0.47±0.44 ROIL 47.83±25.17 0.97±0.50 F值 23.37 20.77 P值 0.000 0.000

3 討論

表4 不同年齡股骨頭不同區(qū)域最大信號強(qiáng)度±s）

表4 不同年齡股骨頭不同區(qū)域最大信號強(qiáng)度±s）

F值 P值ROIP 45.37±26.4 46.11±25.3 32.57±30.7 3.89 0.023 ROIF 33.92±18.4 35.01±20.6 31.72±30.4 0.257 0.774 ROI2 30.16±19.6 30.65±24.5 29.61±25.2 0.026 0.974 ROIR 25.39±19.5 24.76±17.5 18.46±22.3 1.86 0.159 ROIL 51.76±22.4 54.44±23.2 38.44±26.4 6.548 0.002 ROI ＜45歲 45～65歲 ＞65歲

表5 不同年齡股骨頭不同區(qū)域斜率±s）

表5 不同年齡股骨頭不同區(qū)域斜率±s）

F值 P值ROIP 0.98±0.46 0.87±0.52 0.58±0.64 6.278 0.002 ROIF 0.81±0.55 0.70±0.45 0.53±0.63 3.211 0.043 ROI2 0.60±0.41 0.60±0.41 0.57±0.55 0.058 0.944 ROIR 0.53±0.42 0.51±0.35 0.38±0.51 1.824 0.165 ROIL 1.15±0.50 1.09±0.47 0.72±0.59 12.519 0.000 ROI ＜45歲 45～65歲 ＞65歲

表6 不同年齡股骨頭凹附近最大強(qiáng)度值變化（±s）

表6 不同年齡股骨頭凹附近最大強(qiáng)度值變化（±s）

F值 P值ROI1 41.89±24.6 34.31±22.3 28.90±33.1 2.524 0.084 ROI2 30.15±19.6 30.65±24.5 29.61±25.2 0.026 0.974 ROI3 31.29±28.5 25.70±25.3 17.03±18.2 4.204 0.017 ROI ＜45歲 45～65歲 ＞65歲

表7 不同年齡股骨頭凹附近斜率變化（±s）

表7 不同年齡股骨頭凹附近斜率變化（±s）

F值 P值ROI1 0.85±0.39 0.71±0.41 0.47±0.71 6.064 0.003 ROI2 0.60±0.41 0.60±0.41 0.57±0.55 0.058 0.944 ROI3 0.65±0.50 0.52±0.40 0.37±0.49 4.130 0.018 ROI ＜45歲 45～65歲 ＞65歲

3.1 參數(shù)選擇 DCE-MRI是一種可靠的、非侵入性的、準(zhǔn)確性高的評價(jià)股骨頭骨內(nèi)血供方法，可敏感地反映對比劑從動脈、毛細(xì)血管進(jìn)入細(xì)胞外間隙的過程，從而顯示局部組織的微循環(huán)灌注特點(diǎn)及血流動力學(xué)改變［5］。注射順磁性對比劑后信號強(qiáng)度改變與局部血流灌注、細(xì)胞外間隙容量及毛細(xì)血管通透性相關(guān)。DCE-MRI對比劑首過效應(yīng)主要由組織的微血管數(shù)目和灌注狀態(tài)決定，在TIC上表現(xiàn)為最大信號強(qiáng)度和基線信號強(qiáng)度之間的快速上升階段，在參數(shù)指標(biāo)上表示為最大斜率，該指標(biāo)反映對比劑從動脈血管網(wǎng)快速進(jìn)入組織細(xì)胞外間隙的過程。對比劑首次通過組織，信號強(qiáng)度達(dá)到首次峰值后會出現(xiàn)微小下降，隨后又上升達(dá)到最大強(qiáng)度值，此時(shí)毛細(xì)血管網(wǎng)和細(xì)胞外間隙對比劑濃度達(dá)到平衡。首次峰值主要反映微血管腔內(nèi)的血流灌注，即微血管數(shù)目。最大峰值主要與細(xì)胞外間隙有關(guān)，細(xì)胞外間隙容積越大，最大峰值越高。首次通過組織的時(shí)間與體循環(huán)時(shí)間相關(guān)，為17～20 s［6］。由于本研究中每個(gè)時(shí)相掃描時(shí)間較長，2次采集時(shí)間間隔為40.2 s，信號已達(dá)到首次峰值，甚至最大峰值，故以第2時(shí)相的信號強(qiáng)度值為峰值強(qiáng)度值，除以2個(gè)時(shí)相的掃描時(shí)間間隔40.2 s為最大斜率，以最大程度反映股骨頭動脈血供情況。

3.2 股骨頭骨髓成分對血供參數(shù)的影響 25歲以后人體骨髓表現(xiàn)為成年型，股骨頭內(nèi)分布有紅骨髓和黃骨髓，紅骨髓主要分布在生物力線區(qū)，其余部分為黃骨髓，且黃骨髓比例隨年齡增長而增多。骨髓成分不同主要表現(xiàn)在位于生物力線區(qū)的中心區(qū)域和周圍帶之間，周圍帶則均為黃骨髓。紅骨髓內(nèi)毛細(xì)血管由豐富的竇狀毛細(xì)血管組成，數(shù)量多［6］，管徑粗，對比劑首次通過血流灌注量大，首過最大強(qiáng)化峰值高，斜率大。黃骨髓的毛細(xì)血管較紅骨髓管徑細(xì)、數(shù)量少，首過最大強(qiáng)化峰值高，斜率大。Wang等［5］研究顯示，隨著脂肪成分增多，骨髓內(nèi)微血管滲透性降低。本研究中心區(qū)域血供參數(shù)包括最大強(qiáng)化峰值和斜率均較周圍帶好，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），說明位于股骨頭生物力線區(qū)的中心區(qū)域紅骨髓相對含量多，血供相對周圍帶好?！?5歲時(shí)，周圍帶和中心區(qū)域的血供參數(shù)差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），＞65歲時(shí)，參數(shù)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），說明隨著患者年齡增大，骨髓內(nèi)脂肪組織增多，股骨頭周圍帶和中心區(qū)域的血供差別趨于減小。

3.3 股骨頭血供 股骨頭血供由骺板結(jié)構(gòu)上方的骺基底部動脈網(wǎng)和骺板結(jié)構(gòu)下方的干骺動脈網(wǎng)共同完成，兩者相互獨(dú)立，又通過上支持帶動脈、下支持帶動脈、前支持帶動脈相互勾通［3］。如果股骨頭動脈循環(huán)可充分代償，動脈血供不分區(qū)，增強(qiáng)掃描時(shí)股骨頭血供表現(xiàn)具有時(shí)間及空間的一致性，即股骨頭不同區(qū)域血供參數(shù)應(yīng)保持一致，隨年齡增大血供發(fā)生變化時(shí)不同區(qū)域血供參數(shù)的變化也保持同步。本研究顯示，同為黃骨髓的周圍帶不同區(qū)域之間血供差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），在仰臥位掃描時(shí)股骨頭后部最差，內(nèi)側(cè)、前部次之、外側(cè)最好，并不存在股骨頭血供空間的一致性。隨年齡增大，股骨頭周圍帶血供發(fā)生變化時(shí)，各區(qū)域變化存在差異，股骨頭周圍帶大多數(shù)區(qū)域血供減少，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），而股骨頭凹中心部血供參數(shù)變化較小（P＞0.05），即不存在股骨頭血供時(shí)間的一致性。該結(jié)果提示，盡管股骨頭內(nèi)支持帶動脈與韌帶動脈共同構(gòu)成動脈血管網(wǎng)，但可能無法提供充分的循環(huán)代償。因此，當(dāng)股骨頭供血動脈屬支受損，如股骨頸骨折損傷支持帶動脈時(shí)，由于循環(huán)代償不充分，可引起股骨頭局部供血不足，影響股骨頭局部微循環(huán)，造成股骨頭缺血性壞死。Dyke等［7］研究發(fā)現(xiàn)，股骨頸移位骨折時(shí)股骨頭特定象限，如外上或外下象限動脈灌注降低，也印證了這一觀點(diǎn)。

李小明等［8］研究發(fā)現(xiàn)，髖關(guān)節(jié)極度外展30 min后，股骨頭血流灌注明顯減少。Jaramillo等［9］研究認(rèn)為，外展固定時(shí)股骨頭骨骺前部的缺血與大血管的阻塞有關(guān)，而后部的缺血與髖臼對股骨頭的直接壓迫有關(guān)。本研究結(jié)果與此類似，股骨頭后部血供參數(shù)較其他區(qū)域減少，考慮股骨頭周圍帶與髖臼接觸，仰臥位時(shí)以后部受壓最明顯，考慮股骨頭周圍帶后部血供減少與此相關(guān)。

3.4 股骨頭凹附近血供 Sevitt等［10］認(rèn)為股骨頭韌帶動脈血供作用個(gè)體差異較大，有的僅存在于圓韌帶內(nèi)，并不進(jìn)入股骨頭內(nèi)，進(jìn)入股骨頭者大多數(shù)僅供養(yǎng)股骨頭凹附近的骨質(zhì)，且隨著年齡的增長韌帶動脈會逐漸退化。Kalhor等［11］研究28具新鮮尸體的35個(gè)股骨頭，認(rèn)為股骨頭韌帶動脈對股骨頭不具有重要的血供意義。本研究結(jié)果與這一觀點(diǎn)不符，隨年齡增大，股骨頭凹中心下骨內(nèi)血供參數(shù)發(fā)生改變較小，股骨頭凹中心旁開7 mm處血供參數(shù)變化較大，表現(xiàn)為股骨頭凹附近血供形式隨年齡增大發(fā)生變化，年齡較輕患者股骨凹中心下骨內(nèi)血供與鄰近部位血供類似，年齡較大患者以股骨頭凹中心下骨內(nèi)血供較好，而鄰近部位血供較差。這一結(jié)果提示，隨年齡增大，股骨頭支持帶動脈血供減少時(shí)，股骨頭韌帶動脈可能存在一定程度的代償供血，年齡較大的患者，韌帶動脈對于維持股骨頭動脈供血可能存在較大意義。

總之，盡管支持帶動脈和韌帶動脈在股骨頭內(nèi)相互吻合構(gòu)成動脈網(wǎng)，但不同區(qū)域股骨頭動脈血供仍然存在空間和時(shí)間的差異，股骨頭內(nèi)動脈網(wǎng)不足以提供充足的循環(huán)代償。當(dāng)股骨頭動脈血供減少時(shí)，股骨頭韌帶動脈可能存在一定程度的代償供血。

圖1 ，2 均為ROI標(biāo)示圖 圖1股骨頭凹中心水平股骨頭前份區(qū)域記作ROIF，后份區(qū)域記作ROIR，外側(cè)區(qū)域記作 ROIL，ROIF與 ROIR之間記作ROIC 圖2 內(nèi)側(cè)區(qū)域股 骨 頭 凹 下 記 作 ROI1、ROI2、ROI3，其中ROI2位于股骨頭凹中心下，ROI1和ROI3旁開約7 mm