髖關(guān)節(jié)病變診斷中多層螺旋CT三維重建技術(shù)聯(lián)合DWI的診斷效能研究

彭 楠

河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院，河南科技大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院影像中心 (河南 洛陽 471003)

髖關(guān)節(jié)是人體負(fù)重量最大的關(guān)節(jié)之一，對維持機(jī)體平衡起到重要作用，也是最容易受損傷的關(guān)節(jié)之一[1]。髖關(guān)節(jié)病變者會出現(xiàn)髖關(guān)節(jié)疼痛，嚴(yán)重者關(guān)節(jié)功能喪失，髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，病變程度、關(guān)節(jié)骨折位置、關(guān)節(jié)腔內(nèi)骨折碎片和骨缺損狀況等都會對患者預(yù)后產(chǎn)生影響[2]。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，早期診斷髖關(guān)節(jié)病變成為保障患者預(yù)后質(zhì)量的關(guān)鍵[3]。多層螺旋CT具備掃描速度快和分辨率高的特征，三維重建技術(shù)的應(yīng)用能直接顯現(xiàn)髖關(guān)節(jié)病變組織解剖結(jié)構(gòu)、分布情況與周圍關(guān)系等，清晰展現(xiàn)病灶細(xì)微變化，在髖關(guān)節(jié)病變診斷領(lǐng)域具備獨(dú)特優(yōu)勢[4]。磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion weighted imaging，DWI)[5]通過對細(xì)胞分子水平微觀運(yùn)動的準(zhǔn)確評估明確機(jī)體病態(tài)下結(jié)構(gòu)改變，是現(xiàn)階段無創(chuàng)檢測組織擴(kuò)散狀況的技術(shù)，隨著成像技術(shù)的不斷發(fā)展，在骨科領(lǐng)域的應(yīng)用越來越豐富。本研究對多層螺旋CT三維重建技術(shù)聯(lián)合磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像在髖關(guān)節(jié)病變診斷的臨床價(jià)值進(jìn)行了分析。

1 資料與方法

1.1 一般資料本院2019年1月至2020年6月期間收治的106例髖關(guān)節(jié)病變者作為研究對象，按照隨機(jī)數(shù)字表法分配為對照組和觀察組，對照組50例，觀察組56例。對照組：男性36例，女性14例；患者年齡20～65歲，平均年齡(45.31±3.82)歲；髖關(guān)節(jié)脫位7例，股骨上骨折4例，髖臼骨折11例，關(guān)節(jié)腔軟組織損傷12例，關(guān)節(jié)腔內(nèi)骨碎片6例，髖關(guān)節(jié)結(jié)核3例，股骨頭壞4例。觀察組：男性病例38例，女性病例18例；患者年齡20～65歲，平均年齡(45.29±3.84)歲；髖關(guān)節(jié)脫位8例，股骨上骨折6例，髖臼骨折11例，關(guān)節(jié)腔軟組織損傷14例，關(guān)節(jié)腔內(nèi)骨碎片7例，髖關(guān)節(jié)結(jié)核5例，股骨頭壞5例。兩組患者性別、年齡、髖關(guān)節(jié)病變類型等一般資料相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)。

1.2 檢查方法所有患者均行髖關(guān)節(jié)多層螺旋CT掃描[6]。CT設(shè)備選用東芝320排Aquilion ONE掃描儀[7]?；颊呷⊙雠P位，掃描范圍髖骨體平面至坐骨體平面，先進(jìn)行CT定位掃描，再行多層連續(xù)容積螺旋掃描[8]。選擇層面3mm，層間距3mm，球管電流200mA，螺距1.5mm，電壓120kV[9]。掃描結(jié)束后行1.5mm薄層重建，將掃描圖像傳送至工作站借助軟件進(jìn)行多平面和三維重建[10]，采用全范圍和多角度旋轉(zhuǎn)進(jìn)行病變區(qū)域、部位、解剖結(jié)構(gòu)與周圍組織關(guān)系的分析。

觀察組行髖關(guān)節(jié)多層螺旋CT掃描和三維重建后行DWI序列掃描[11]。核磁設(shè)備選用Siemens skyra 3.0T超導(dǎo)磁共振?；颊呷⊙雠P位，行常規(guī)T1WI和T2WI平掃并進(jìn)行擴(kuò)散加權(quán)成像，序列厚度序列層厚8mm，層間距2mm，TR 2200ms，F(xiàn)SPGR序列T1WI，F(xiàn)RFSE(RT)序例T2WI；SE-EPI序列擴(kuò)散加權(quán)成像[12]，頻帶寬62.5kHZ，矩陣128×128。選定彌散敏感系數(shù)b值為300s/mm2和500s/mm2，選定視野400mm×400mm[13]，以清晰顯示髖關(guān)節(jié)輪廓b值對應(yīng)的ADC值作為測量最終參考結(jié)果，取各區(qū)域ADC測量點(diǎn)均值作為最終值。正常組織與髖關(guān)節(jié)感興趣區(qū)(ROI)大小范圍30～50mm2。選取ROI應(yīng)保持髖關(guān)節(jié)軟骨中心位置，以較小ROI放大倍數(shù)后測量圖像降低測量誤差，避免將關(guān)節(jié)腔積液納入ROI，防止其高ADC值影響結(jié)果，盡量選擇低閾值避免信息損失。相同層面髖臼分前、中、后三部分測量ADC值并取平均值，股骨頭軸位等分取ADC值并獲取均值，避開韌帶、骨皮質(zhì)區(qū)等易偽影區(qū)域，感興趣區(qū)40～60mm2。

多層螺旋CT三維重建與DWI掃描圖像均由1名3年以上工作經(jīng)驗(yàn)和1名副主任醫(yī)師共同閱片，并借助軟件進(jìn)行圖像處置，對審片結(jié)果不一致的兩人商討得出最終意見，意見仍存在分期由科室主任給出最終意見[14]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以(±s)表示，采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以[n(%)]表示，采用χ2檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 多層螺旋CT掃描結(jié)果髖關(guān)節(jié)病變類型不同，患者的CT圖像結(jié)果存在差異。股骨頭缺血性壞死者，患者股骨頭完整或有輕微碎裂，存在點(diǎn)狀硬化灶或局部增生，病變區(qū)域陰影呈低密度和不規(guī)則狀，裂隙邊緣模糊，有囊狀透光影，晚期則出現(xiàn)塌陷骨或囊變[15]。骨折患者髖臼內(nèi)可見不規(guī)則骨折線，臼底可見小碎骨片影，或髖關(guān)節(jié)強(qiáng)內(nèi)有小碎骨片。關(guān)節(jié)腔軟組織損傷者，可見周圍軟組織明顯腫脹，關(guān)節(jié)腔狹窄[16]。髖關(guān)節(jié)結(jié)核病變者，關(guān)節(jié)面有廣泛骨質(zhì)破壞，可見小死骨或伴長時(shí)間感染誘發(fā)骨質(zhì)硬化，可侵犯大小轉(zhuǎn)子或股骨頭，關(guān)節(jié)周化膜囊膿液積留與骨質(zhì)破壞區(qū)呈鈣化灶，骨關(guān)節(jié)不同程度肌肉萎縮，晚期可見纖維性病變，內(nèi)收畸形[17]。

2.2 不同病變類型ADC值比較ADC髖關(guān)節(jié)病變組織ADC值高于正常組織，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)；不同類型髖關(guān)節(jié)病變DWI序列檢查病灶部位ADC值不同，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。b=300×10-3mm2/s時(shí)，DWI圖像清晰度最佳，信噪比最高，以其對應(yīng)的ADC值作為最終取值，見表1。

表1 不同髖關(guān)節(jié)病變ADC值比較

2.3 多層螺旋CT聯(lián)合DWI髖關(guān)節(jié)病變診斷效果對照組單獨(dú)應(yīng)用多層螺旋CT檢查對髖關(guān)節(jié)病變的診斷準(zhǔn)確率為91.86%，特異性為88.32%，靈敏度為81.35%；觀察組對髖關(guān)節(jié)病變診斷準(zhǔn)確率為95.38%，特異性為96.28%，靈敏度為94.85%。繪制ROC曲線，CT單獨(dú)診斷與CT聯(lián)合DWI的曲線下面積(ROC)值分別為0.813和0.938，表明聯(lián)合檢測的結(jié)果更佳準(zhǔn)確，見圖1和表2。觀察組對髖關(guān)節(jié)病變的診斷準(zhǔn)確率與對照組相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)，特異性與靈敏度高于對照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

圖1 CT單獨(dú)診斷與聯(lián)合DWI診斷的ROC曲線

表2 CT與聯(lián)合檢測的AUC值

3 討 論

髖關(guān)節(jié)由髖骨、坐骨、股骨頭和恥骨組成的一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的杵臼關(guān)節(jié)，是人體最重要的持重關(guān)節(jié)，髖臼窩填充滿脂肪，髖臼邊緣關(guān)節(jié)盂附著，髖臼切跡上橫架有髖臼橫韌帶與切跡圍成小孔有神經(jīng)和血管通過[18]。髖關(guān)節(jié)活動廣泛，創(chuàng)傷率高切損傷類型多，主要病變類型包括股骨頭壞死、髖關(guān)節(jié)結(jié)核、髖臼骨折、髖關(guān)節(jié)腔軟組織損傷和髖關(guān)節(jié)脫位等[19]。股骨頭壞死多發(fā)于股骨頭前上部，早期髓腔內(nèi)脂肪細(xì)胞壞死并保持基本結(jié)構(gòu)，纖維肉芽組織沿骨小梁滲透并于壞死表面出現(xiàn)新骨，達(dá)到骨皮質(zhì)吸收后在重力作用下在病灶邊緣形成骨折線。隨著病情進(jìn)展，病變四周骨折線增生，吸收松骨質(zhì)外圍成骨，并逐步包繞壞死區(qū)域[20]。髖關(guān)節(jié)結(jié)核則是慢性炎癥性疾病，結(jié)核桿菌經(jīng)血液傳播分散至組織，脊椎結(jié)核和髖關(guān)節(jié)結(jié)核是最常見病變表現(xiàn)，肉芽組織增生并滲出，隨著病情進(jìn)展影像學(xué)掃描結(jié)果有所差異，表現(xiàn)為軟組織膿腫或軟骨受損和間隙減小，或出現(xiàn)死骨、骨質(zhì)破壞和肌肉萎縮等，最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)畸形脫位[21]。髖關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相互重疊的骨塊在外力作用下已受損，骨折性質(zhì)、骨折程度和碎骨位置關(guān)系等都會對髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。X線平片是臨床長期以來髖關(guān)節(jié)損傷診斷的主要依據(jù)，但是髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，X線平片對不同類型病變的診斷準(zhǔn)確率不高[22]。多層螺旋CT三維重建技術(shù)借助計(jì)算機(jī)軟件將CT圖像信息轉(zhuǎn)變立體圖像，通過多層重建技術(shù)的運(yùn)用直觀立體地反映軟組織病變特征和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對髖關(guān)節(jié)術(shù)前骨折類型分類和評估等提供影像學(xué)參考[23]。王亞捷等[24]在研究中指出，MRI 1.0mm薄層掃描后三維重建能清晰準(zhǔn)確地顯現(xiàn)髖關(guān)節(jié)骨折部位的小骨折紋理，為多方位髖關(guān)節(jié)測量提供了影像學(xué)參考，也為骨折類型確定和手術(shù)方案的選擇提供了幫助。本研究結(jié)果顯示，多層螺旋CT掃描三維重建技術(shù)能較為準(zhǔn)確地區(qū)分髖關(guān)節(jié)病變類型，對病變的診斷準(zhǔn)確率與CT相當(dāng)，靈敏度與特異性顯著優(yōu)于CT單獨(dú)檢測，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。聯(lián)合檢測的AUC為0.938，CT單獨(dú)檢測的AUC為0.813，表明聯(lián)合檢測的效果更佳。

髖關(guān)節(jié)病變時(shí)目標(biāo)區(qū)域組織炎性變化，水分子擴(kuò)散增強(qiáng)，表現(xiàn)為DWI圖像的高信號，導(dǎo)致ADC值增加。ADC水平可以反映組織間隙水分子運(yùn)動狀況，而髖關(guān)節(jié)病變時(shí)組織炎性反應(yīng)導(dǎo)致組織水腫，水分子含量增加，擴(kuò)散水平增強(qiáng)，ADC值增高，DWI可為不同類型髖關(guān)節(jié)病變的分類和評價(jià)提供參考。擴(kuò)散敏感系數(shù)(b值)是DWI的重要參數(shù)，現(xiàn)階段大多MRI可提供的b值范圍為1～10000s/mm2，b值越大，對水分子擴(kuò)散敏感性越高，越有利于病灶檢出，但隨著b值增加圖像信噪比降低，選擇合適b值對成像質(zhì)量提高意義重大。陳焱君等[25]在研究中指出表觀擴(kuò)散系數(shù)值在強(qiáng)直性脊柱炎患者髖關(guān)節(jié)活動性病變臨床評價(jià)中有突出價(jià)值，病變組織ADC值均高于正常組織且不同類型病變ADC值差異較大。在既往研究基礎(chǔ)上本文選定b值300s/mm2和500s/mm2，結(jié)果顯示，髖關(guān)節(jié)病變組織ADC值高于正常組織，不同類型髖關(guān)節(jié)病變DWI序列檢查病灶部位ADC值不同，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。其中，髖關(guān)節(jié)結(jié)核病變的ADC值最大為(7.62±0.72)×10-3mm2/s，股骨壞死的ADC值最小為(2.76±0.25)×10-3mm2/s，兩者ADC數(shù)值均大于正常組織，且兩組間對比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

綜上所述，多層螺旋CT聯(lián)合DWI序列可有效提高對髖關(guān)節(jié)病變診斷的臨床效果，為準(zhǔn)確評估髖關(guān)節(jié)病變類型、組織損傷、病變與周圍組織關(guān)系等提供影像學(xué)資料，為手術(shù)方案的確定指明方向。