兒童股骨頭壞死磁共振早期的定量研究

張 弘 閆鳳玲 胡立偉 徐 琳 潘慧紅 周 宇 孫愛(ài)敏 鐘玉敏

發(fā)育性髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）是髖臼和股骨頭發(fā)育異常的一種疾病，其發(fā)病原因多，包括環(huán)境因素和遺傳因素［1-2］，股骨頭骨骺的缺血性壞死是重要的并發(fā)癥之一。已有研究［3-5］證明，極度外展固定體位可能導(dǎo)致股骨頭骨骺血流減少，進(jìn)而引起股骨頭骨骺生長(zhǎng)軟骨及二次骨化中心等組織的缺血性損壞。Jaramillo等［3］的研究發(fā)現(xiàn)，早期骨骺缺血經(jīng)過(guò)治療是可恢復(fù)的。因此，如果能通過(guò)影像學(xué)檢查早期發(fā)現(xiàn)骨骺缺血情況將具有非常重要的臨床價(jià)值。

傳統(tǒng)上，DDH的診斷主要依靠骨盆正位數(shù)字X線攝影來(lái)提供依據(jù)。但由于DDH病理變化復(fù)雜，軟骨及軟組織的變化也越來(lái)越為人們所重視，在這方面，傳統(tǒng)的X線片提供的依據(jù)有限［6］，不能早期發(fā)現(xiàn)兒童尚未骨化的骨骺軟骨的缺血性改變。MRI作為一種無(wú)輻射的影像診斷方法，具有軟組織對(duì)比優(yōu)良的特點(diǎn)，可以清晰地顯示出髖關(guān)節(jié)內(nèi)各種骨、軟骨、及軟組織結(jié)構(gòu)［7-8］。采用磁共振增強(qiáng)減影技術(shù)評(píng)估DDH患兒復(fù)位后股骨頭血流灌注情況可降低漏診股骨頭壞死的風(fēng)險(xiǎn)［9］。

Tiderius等［10］提出股骨頭灌注可分為4級(jí)：0級(jí)，灌注正常，可見骨骺血管及骨骺；1級(jí)，骨骺不對(duì)稱強(qiáng)化，骨骺血管或骨骺強(qiáng)化程度低于對(duì)側(cè)，或骨骺軟骨整體信號(hào)強(qiáng)度低于對(duì)側(cè)；2級(jí)，局灶性增強(qiáng)減弱，骨骺或骨化中心存在明顯信號(hào)減弱區(qū)；3級(jí)，整體增強(qiáng)減弱.包括骨化中心在內(nèi)的整個(gè)骨骺均無(wú)增強(qiáng)。對(duì)1級(jí)和2級(jí)可不改變治療方案，3級(jí)須立即取下外固定石膏，后期行二次閉合復(fù)位固定或開放復(fù)位［11］。本研究探索通過(guò)對(duì)FHN兒童的患側(cè)和健側(cè)的增強(qiáng)減影圖像進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，驗(yàn)證對(duì)兒童FHN的早期發(fā)現(xiàn)，提高患者的治療效果和生存質(zhì)量。

方 法

1. 臨床資料

本研究為單中心回顧性研究，納入2018年1月—2021年7月在上海兒童醫(yī)學(xué)中心就診，因DDH并發(fā)股骨頭壞死而接受髖關(guān)節(jié)MRI檢查的共41例患兒（男36例，女5例）為研究對(duì)象，收集其常規(guī)圖像和磁共振增強(qiáng)圖像等所有影像資料。入組標(biāo)準(zhǔn)：臨床診斷為單側(cè)DDH并發(fā)股骨頭壞死，復(fù)位術(shù)前和術(shù)后進(jìn)行MRI檢查的病例。排除標(biāo)準(zhǔn)：磁共振圖像質(zhì)量不佳者，灌注減影圖像后處理無(wú)法處理者。經(jīng)排查后最終入組28例（男25例，女3例）。

2. 檢查方法

檢查設(shè)備為Discovery 3.0 T超高場(chǎng)磁共振成像儀（GE，美國(guó)）及8通道心臟相控陣線圈（GE，美國(guó)）。

MR常規(guī)檢查參數(shù)：使用8通道心臟相控陣線圈覆蓋雙側(cè)髖關(guān)節(jié)平掃，冠狀面T1脂肪飽和（FS）快速自旋回波（FSE）序列，F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，層厚2.5 mm，層間距0.2 mm，TR 400 ms，TE 10.8 ms?；夭ㄦ滈L(zhǎng)度=6，掃描矩陣288×192，激勵(lì)次數(shù)=2，化學(xué)位移法脂肪抑制，層數(shù)=20。

MRI增強(qiáng)檢查參數(shù)：注射造影劑釓雙胺注射液（商品名：歐乃影）0.2 mL/kg，注射后掃描，并保持掃描定位體位不變。延遲5 min［12］后行冠狀面T1 FS FSE+C序列（延時(shí)掃描），F(xiàn)OV 24 cm×24 cm，層厚2.5 mm，層間距0.2 mm，TR 400 ms，TE 10.8 ms，回波鏈長(zhǎng)度=6，掃描矩陣288×192，激勵(lì)次數(shù)=2，化學(xué)位移法脂肪抑制，層數(shù)=20。

減影處理：通過(guò)GE ADW4.7 workstation工作站將增強(qiáng)后冠狀面T1 FS FSE+C序列減去增強(qiáng)前冠狀面T1 FS FSE圖像，得到減影后的髖關(guān)節(jié)圖像（圖1）。

3.股骨頭減影信號(hào)強(qiáng)度和骺軟骨面積測(cè)量

利用Segment（Medviso AB，瑞典）軟件測(cè)量減影信號(hào)強(qiáng)度和骨骺軟骨面積。選取2~3層股骨頭顯示較為清晰的減影圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)，偽彩圖的強(qiáng)弱即表示血流灌注的效果。分別計(jì)算股骨頭減影信號(hào)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差?；紓?cè)股骨頭血流灌注區(qū)域測(cè)量所占面積和健側(cè)血流灌注區(qū)域所占面積的圈畫（圖2A），反映股骨頭壞死血流灌注信號(hào)的平均值測(cè)量（圖2B）和標(biāo)準(zhǔn)差測(cè)量（圖2C）。測(cè)量骺軟骨區(qū)域3個(gè)掃描層面，分別在每層圖像的患側(cè)和健側(cè)的骺軟骨區(qū)域圈畫（圖3），測(cè)量骺軟骨面積進(jìn)行對(duì)照，圈畫3層后利用ROI分析測(cè)量出這3層6個(gè)畫圈區(qū)域的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

4. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 22.0專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。比較股骨頭壞死患兒磁共振增強(qiáng)減影圖像，患側(cè)組和健側(cè)組各3個(gè)掃描層面信號(hào)強(qiáng)度，2組數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，分別進(jìn)行t檢驗(yàn)；如符合非正態(tài)分布，使用連續(xù)變量的Mann-WhitneyU檢驗(yàn)。P＜0.05時(shí)認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

2.1 DDH并發(fā)股骨頭壞死患兒的相關(guān)檢測(cè)結(jié)果

本次研究選取的28例DDH并發(fā)股骨頭壞死的患兒，男25例，女3例；年齡2~4歲，平均年齡（3±1.0）歲；復(fù)位術(shù)后20例，復(fù)位術(shù)前8例；左側(cè)股骨頭壞死11例，右側(cè)股骨頭壞死17例?；純夯紓?cè)股骨頭T1加權(quán)增強(qiáng)圖像減影后的信號(hào)強(qiáng)度低于健側(cè)股骨頭，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.026）；患兒患側(cè)股骨頭經(jīng)勾畫的骨骺軟骨面積也少于健側(cè)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。詳見表1。

表1 DDH并發(fā)股骨頭壞死患兒（n=28）股骨頭血流灌注情況

2.壞死股骨頭減影信號(hào)強(qiáng)度和骨骺軟骨面積的相關(guān)性

DDH復(fù)位術(shù)后，發(fā)生壞死股骨頭的減影信號(hào)與術(shù)前相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.632）；復(fù)位術(shù)后壞死股骨頭的骨骺軟骨面積與術(shù)前相比，差異也無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.539）。不論復(fù)位術(shù)后還是復(fù)位術(shù)前，減影信號(hào)強(qiáng)度和軟骨面積都有很好相關(guān)性（P＜0.001）。詳見表2。

表2 發(fā)生壞死股骨頭的減影信號(hào)強(qiáng)度與骨骺軟骨面積的相關(guān)性

討 論

自1991年Fisher等首次引入后，磁共振檢查技術(shù)在DDH疾病研究與診治中的應(yīng)用已有20余年的歷史。近年來(lái)，這些方面的研究也越來(lái)越受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視，目前的研究方向主要有三：①利用MRI檢查研究DDH患兒髖關(guān)節(jié)的形態(tài)學(xué)改變［10-11］；②利用MRI對(duì)DDH診治進(jìn)行指導(dǎo)；③利用MRI檢查早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防股骨頭壞死。隨著磁共振技術(shù)的不斷提高，減影定量越來(lái)越受到重視，為兒童股骨頭血流灌注定量分析提供更好基礎(chǔ)。磁共振減影的早期定量評(píng)估DDH復(fù)位后股骨頭的循環(huán)障礙影響骨骺軟骨的發(fā)育是我們的研究主要目的。

早期有學(xué)者使用磁共振彌散加權(quán)成像評(píng)估股骨頭壞死早期，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞壞死后，水分子彌散受限降低及毛細(xì)血管再生再灌注使ADC值升高。急性缺血后ADC變化可能反映缺血和繼發(fā)性壞死演變。Wingstrand等［13］通過(guò)試驗(yàn)證明正常髖關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)囊內(nèi)壓力明顯低于發(fā)育不良髖關(guān)節(jié)，而股骨頭血流量隨著髖關(guān)節(jié)內(nèi)壓力的增高而持續(xù)下降，導(dǎo)致股骨頭動(dòng)脈灌注不足、髖關(guān)節(jié)處?kù)o脈回流受阻，骨細(xì)胞長(zhǎng)期處于缺血缺氧狀態(tài)，最終導(dǎo)致股骨頭壞死可能。利用體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)技術(shù)觀察發(fā)育性髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良閉合復(fù)位后股骨頭骺端供血情況，發(fā)現(xiàn)低f、高ADCshow和低ADCfast提示患側(cè)股骨頭骨骺存缺血。之前的研究和我們本次研究的效果基本一致。

從本次研究的初步結(jié)果來(lái)看，我們發(fā)現(xiàn)磁共振減影在兒童股骨頭灌注定量信號(hào)強(qiáng)度反映了股骨頭局部的微循環(huán)障礙影響骨骺軟骨的發(fā)育，有助于兒童股骨頭壞死的早期診斷和治療。本次研究發(fā)現(xiàn)發(fā)生壞死股骨頭的減影信號(hào)強(qiáng)度與骨骺軟骨面積存在相關(guān)的量化改變，也進(jìn)一步驗(yàn)證了該指標(biāo)對(duì)于早期定量評(píng)估兒童股骨頭壞死疾病有指導(dǎo)意義。

本次研究也還存在一些局限性：首先，數(shù)據(jù)樣本來(lái)自單中心同一設(shè)備，缺乏大樣本的研究數(shù)據(jù)；其次，通過(guò)采用患兒自身的股骨頭壞死健側(cè)和患側(cè)的比較來(lái)反映股骨頭壞死的減影效果，數(shù)據(jù)中還要排除患兒自身兩側(cè)都存在壞死的情況，則符合標(biāo)準(zhǔn)的入組數(shù)據(jù)有限。

磁共振灌注的方法能對(duì)兒童股骨頭壞死的早期定量評(píng)估提供有力的依據(jù)，證明兒童股骨頭血供微循環(huán)和骨骺軟骨生長(zhǎng)有必然聯(lián)系。