動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)磁共振成像與股骨頭壞死患者病程進(jìn)展關(guān)系及療效評(píng)估價(jià)值

陳紹寧, 魏冰

1永康市骨科醫(yī)院放射科(浙江永康 321300)； 2永康市第一人民醫(yī)院骨科(浙江永康 321300)

股骨頭壞死(osteonecrosis of the femeral head，ONFH)是一種致殘性骨關(guān)節(jié)疾病，好發(fā)于中青年人群，具有起病隱匿、病程進(jìn)展快、治療難度大等特點(diǎn)[1-2]。ONFH核心問(wèn)題在于股骨頭血液循環(huán)障礙、有效血供不足[3]，臨床發(fā)現(xiàn)，短期內(nèi)加以有效干預(yù)有助于逆轉(zhuǎn)股骨頭骨骺早期缺血[4]。因此，及時(shí)了解股骨頭血流灌注及微血管滲透性變化對(duì)抑制ONFH病程進(jìn)展、實(shí)施有效干預(yù)措施尤為重要。近年來(lái)，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)憑借無(wú)創(chuàng)、軟組織分辨率高、可重復(fù)性好等優(yōu)勢(shì)逐漸成為ONFH重要檢查方法[5-6]。動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)磁共振成像(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)作為一種MRI灌注加權(quán)成像(perfusion weighted imaging，PWI)，可觀察組織內(nèi)部微血管灌注狀態(tài)，評(píng)估組織血管化程度，從而對(duì)血流狀況及血管通透性等血流動(dòng)力學(xué)信息進(jìn)行定量評(píng)估[7-8]。但目前有關(guān)DCE-MRI定量參數(shù)在ONFN療效中的評(píng)估價(jià)值仍缺乏循證依據(jù)。為此，本研究擬采用DCE-MRI檢查，獲取參數(shù)，觀察其與ONFH患者病程進(jìn)展關(guān)系及療效評(píng)估價(jià)值，旨在為臨床開(kāi)展精準(zhǔn)治療提供一種無(wú)創(chuàng)手段。報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2017年5月至2020年12月我院ONFH患者83例，納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)均符合《成人股骨頭壞死臨床診療指南(2016)》[9]中診斷標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)X線片、MRI等影像學(xué)檢查證實(shí)為ONFH；(2)均為單側(cè)病變。

排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)存在酗酒史、藥物濫用史等潛在影響骨髓滲透性行為者；(2)合并肝腎等重要臟器器質(zhì)性損害者；(3)合并股骨骨折、股骨發(fā)育畸形、股骨頭缺血性壞死等股骨病變者；(4)存在DCE-MRI檢查禁忌證者；(5)近期有髖關(guān)節(jié)外傷、代謝性或骨髓惡性腫瘤病史者；(6)合并自身免疫系統(tǒng)疾病或血液系統(tǒng)疾病者；(7)認(rèn)知功能障礙者。

其中女32例，男51例，年齡45～75歲，平均(57.14±5.06)歲；體質(zhì)指數(shù)19.2～25.6 kg/m2，平均(21.82±1.26)kg/m2；病程3.5～10.9個(gè)月，平均(6.88±1.25)個(gè)月。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意(批號(hào)：2018-05-21)。

1.2 療效判斷標(biāo)準(zhǔn) 采用Harris髖關(guān)節(jié)功能評(píng)分量表(Harris Hip score，HHS評(píng)分)[10]對(duì)術(shù)后3個(gè)月療效進(jìn)行評(píng)估，其中差：<70分；可：70～79分，良：80～89分；優(yōu)：≥90分。

1.3 分組情況 將優(yōu)、良納入有效組(57例)；可、差納入無(wú)效組(26例)。兩組性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)、側(cè)別、病因、基礎(chǔ)疾病比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見(jiàn)表1。

表1 比較兩組基線資料

1.4 方法 (1)基線資料收集：采用調(diào)查問(wèn)卷收集所有研究對(duì)象的性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)、側(cè)別、病因、基礎(chǔ)疾病、病程進(jìn)展[國(guó)際骨循環(huán)協(xié)會(huì)(ARCO)分期[11]、髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)[12]、骨髓水腫分級(jí)[13]]等內(nèi)容，其中：①ARCO分期0期為僅骨組織活檢呈陽(yáng)性，其他檢查均呈陰性，Ⅰ期為經(jīng)X線檢查未發(fā)現(xiàn)異常，經(jīng)MRI或骨核素檢查可發(fā)現(xiàn)，Ⅱ期為經(jīng)X線檢查呈陽(yáng)性，股骨頭未塌陷，髖臼未發(fā)生改變，Ⅲ期為經(jīng)X線檢查顯示新月征，股骨頭塌陷，Ⅲ期為股骨頭變扁，髖關(guān)節(jié)退行性改變，累及髖臼，關(guān)節(jié)間隙變窄，關(guān)節(jié)面毛糙。②髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)：0級(jí)為未發(fā)現(xiàn)明顯骨髓水腫，或水腫僅位于病灶內(nèi)部，1級(jí)為骨髓水腫累及股骨頭區(qū)，2級(jí)為骨髓水腫累及股骨頭、頸區(qū)，3級(jí)為骨髓水腫累及股骨頭、頸、轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子下、股骨干上段。③骨髓水腫分級(jí)：0級(jí)為無(wú)髖關(guān)節(jié)積液，1級(jí)為輕度少量髖關(guān)節(jié)積液，均位于股骨頭、頸一側(cè)，2級(jí)為中度髖關(guān)節(jié)積液，位于股骨頭、頸兩側(cè)，關(guān)節(jié)囊、隱窩未發(fā)現(xiàn)擴(kuò)張情況，3級(jí)為重度髖關(guān)節(jié)積液，位于股骨頸兩側(cè)或股骨頭一周，且發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)囊、隱窩顯著擴(kuò)張。(2)DCE-MRI檢查：所有研究對(duì)象均于治療前采用GE1.5T進(jìn)行檢測(cè)。行仰臥位，首先開(kāi)啟髖關(guān)節(jié)常規(guī)平掃，序列參數(shù)如下：①軸位T1WI：重復(fù)時(shí)間(TR)/回波時(shí)間(TE)868/10 ms，視野330 mm，矩陣512×384，層厚3.5 mm，采集時(shí)間為50 s；②軸位T2WI：TR/TE 3 600/77 ms，視野330 mm，矩陣384×288，層厚3.5 mm，采集時(shí)間2 min 4 s；③冠狀位T2WI抑脂序列：TR/TE 2300/33 ms，視野38 mm，矩陣384×288，層厚3.5 mm，采集時(shí)間2 min 32 s)；④PWI序列中T1原始圖(翻轉(zhuǎn)角度2°/15°)：TR/TE 4.09/1.39 ms，視野330 mm，矩陣80×56，層厚3.5 mm，采集時(shí)間43 s；動(dòng)態(tài)軸位T1WI-TWIST序列(翻轉(zhuǎn)角度12°)：TR/TE 4.83/1.87 ms，層厚3.5 mm，視野330 mm，矩陣192×132，采集時(shí)間5 min 26 s，共掃描75個(gè)時(shí)相。灌注掃描第5個(gè)時(shí)相時(shí)以高壓注射器團(tuán)注0.2 mol/kg對(duì)比劑釓噴替酸葡甲胺，流速控制在2.5 mL/s，注射完畢后推注生理鹽水(15 mL)。采用自帶工作站后處理PWI原始數(shù)據(jù)，選擇病變最大層面繪制感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，注意避開(kāi)完全壞死、囊變區(qū)及正常組織結(jié)構(gòu)，自動(dòng)計(jì)算ROI的容量轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)、速率常數(shù)(Kep)、初始時(shí)間-濃度曲線下面積(iAUC)。上述操作均由2名放射科主治醫(yī)師采用盲法進(jìn)行。(3)治療方法：所有研究對(duì)象均予以髓芯減壓植骨治療。

2 結(jié)果

2.1 兩組ARCO分期、骨髓水腫分級(jí)、髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)比較 兩組ARCO分期、骨髓水腫分級(jí)、髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表2。

表2 兩組ARCO分期、骨髓水腫分級(jí)、髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)比較 例(%)

2.2 兩組DCE-MRI參數(shù)比較 Ktrans、Kep、iAUC組間比較，無(wú)效組>有效組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表3、圖1～2。

注：A：術(shù)前DCE-MRI影像；B：術(shù)后DCE-MRI影像。術(shù)前 Ktrans 值、iAUC值、Kep 值均較術(shù)后 6個(gè)月顯著減小

表3 比較兩組DCE-MRI參數(shù)

2.3 DCE-MRI參數(shù)與病程進(jìn)展的相關(guān)性 Ktrans、Kep、iAUC與ARCO分期、髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)、骨髓水腫分級(jí)均呈正相關(guān)(P<0.05)，見(jiàn)表4。

表4 DCE-MRI參數(shù)與病程進(jìn)展的相關(guān)性

2.4 ONFH療效影響因素 多元線性回歸分析，將ARCO分期、髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)、骨髓水腫分級(jí)等其他因素控制后，Ktrans、Kep、iAUC與ONFH治療無(wú)效(HHS評(píng)分)顯著相關(guān)(P<0.05)。見(jiàn)表5。

表5 ONFH療效的logistic多因素回歸分析

2.5 DCE-MRI參數(shù)評(píng)估ONFH療效價(jià)值 以無(wú)效組為陽(yáng)性樣本，有效組為陰性樣本，繪制ROC曲線，結(jié)果顯示，Ktrans、Kep、iAUC評(píng)估ONFH治療無(wú)效的曲線下面積(AUC)分別為0.844、0.866、0.819，Ktrans、Kep、iAUC聯(lián)合評(píng)估ONFH治療無(wú)效的AUC為0.928，診斷價(jià)值較單獨(dú)診斷顯著提高(P<0.05)，見(jiàn)表6、圖3。

注：A：術(shù)前DCE-MRI影像；B：術(shù)后DCE-MRI影像。術(shù)前 Ktrans 值、iAUC值、Kep 值值均較術(shù)后 6 個(gè)月減小幅度不及圖1

表6 ROC曲線分析

圖3 DCE-MRI參數(shù)對(duì)ONFH療效的評(píng)估價(jià)值

3 討論

DCE-MRI是一種無(wú)創(chuàng)性功能成像方法，通過(guò)建立多個(gè)藥代動(dòng)力學(xué)模型，計(jì)算分析信號(hào)強(qiáng)度-時(shí)間曲線，獲得Ktrans、Kep、iAUC等多個(gè)評(píng)估微血管滲透性的參數(shù)，有效判斷組織微環(huán)境內(nèi)血管滲透性及血流灌注情況[14-16]。馬偉麗等[17]通過(guò)30例高危股骨頭、30例正常股骨頭發(fā)現(xiàn)，DCE-MRI有助于評(píng)估ONFH高危人群股骨頭微循環(huán)灌注的變化及正常人群股骨頭內(nèi)血流灌注異質(zhì)性，為超早期ONFH提供影像學(xué)依據(jù)。Ktrans、Kep表示單位時(shí)間內(nèi)對(duì)比劑進(jìn)出血管外細(xì)胞外間隙的量，能反映組織內(nèi)血流量、毛細(xì)血管滲透性及其表面積[18-19]。iAUC表示對(duì)比劑注入后起始1 min內(nèi)時(shí)間-濃度曲線下面積，與組織血供有關(guān)[20]。本研究中，ONFH治療無(wú)效者Ktrans、Kep、iAUC均大于治療有效者，結(jié)合武峰等[21]觀點(diǎn)考慮機(jī)制可能與新生毛細(xì)血管增多且血管管壁較薄、微血管滲透性增加有關(guān)。提示DCE-MRI定量參數(shù)有助于及時(shí)監(jiān)測(cè)ONFH血流灌注情況，為臨床評(píng)估治療效果提供一定參考依據(jù)。另外，隨ONFH病程進(jìn)展，炎癥因子長(zhǎng)期刺激關(guān)節(jié)軟骨，可引起充血水腫，提高流體靜水壓，誘發(fā)骨髓水腫，促進(jìn)髖關(guān)節(jié)積液產(chǎn)生。黃雪潔[22]認(rèn)為，髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)、骨髓水腫分級(jí)與ARCO分期密切相關(guān)，可作為評(píng)估ONFH病程進(jìn)展的主要指標(biāo)。本研究經(jīng)Spearman相關(guān)性檢驗(yàn)可知，Ktrans、Kep、iAUC與ONFH患者ARCO分期、髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)、骨髓水腫分級(jí)均存在正相關(guān)關(guān)系。張海平等[23]研究亦表明，DCE-MRI參數(shù)iAUC、Ktrans值與ARCO分期有較高相關(guān)性，可為ONFH血流動(dòng)力學(xué)臨床研究提供影像學(xué)依據(jù)。這可能歸因于隨ONFH病程進(jìn)展，骨內(nèi)壓增高，靜脈回流受阻，血流瘀滯加重、灌注減少，造成股骨頭內(nèi)血管滲透性改變，繼而加重髓內(nèi)血管損傷，從而導(dǎo)致Ktrans、Kep、iAUC升高。提示DCE-MRI有望為臨床判斷ONFH病程進(jìn)展提供一種客觀手段。

本研究經(jīng)多元線性回歸分析還顯示，將ARCO分期、髖關(guān)節(jié)積液分級(jí)、骨髓水腫分級(jí)等其他因素控制后，Ktrans、Kep、iAUC與ONFH治療無(wú)效(HHS評(píng)分)仍顯著相關(guān)，再次佐證了DCE-MRI有助于指導(dǎo)臨床評(píng)估ONFH療效。然而單一Ktrans、Kep、iAUC評(píng)估ONFH療效敏感度較低，存在一定局限性，故本研究嘗試?yán)L制聯(lián)合ROC曲線，結(jié)果表明，Ktrans、Kep、iAUC聯(lián)合評(píng)估ONFH治療無(wú)效的AUC值最大，敏感度、特異度均有所改善。由此可見(jiàn)，DCE-MRI具有成為判斷ONFH病程進(jìn)展、評(píng)估療效的客觀手段的潛力，有利于指導(dǎo)臨床實(shí)施精準(zhǔn)干預(yù)措施。

綜上所述，DCE-MRI參數(shù)Ktrans、Kep、iAUC與ONFH患者病程進(jìn)展密切相關(guān)，采用DCE-MRI檢查有望為臨床選擇治療方案、評(píng)價(jià)治療效果提供循證支持。但本研究?jī)H探討了ONFH患者股骨微血管滲透性及血流灌注改變情況，未將股骨頭內(nèi)骨小梁密度及脂肪含量等因素納入考慮范圍，研究結(jié)果可能存在一定偏倚，今后需進(jìn)一步深入分析。

利益相關(guān)聲明：論文內(nèi)容不涉及相關(guān)利益沖突，該研究未涉及任何廠家及相關(guān)雇主或其他經(jīng)濟(jì)組織直接或間接的經(jīng)濟(jì)或利益的贊助。

作者貢獻(xiàn)說(shuō)明：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為陳紹寧和魏冰，實(shí)驗(yàn)實(shí)施為陳紹寧和魏冰，魏冰進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估，陳紹寧執(zhí)筆，魏冰審校。