糖尿病足合并骨髓炎的X線、MR及CTA影像分析

王秀 錢琦 李陽

糖尿病足（diabetic foot，DF）是因多種原因?qū)е碌淖悴扛腥?、潰瘍和（或）深層組織的損傷，包括神經(jīng)病變、繼發(fā)感染的創(chuàng)傷、血液免疫系統(tǒng)疾病及動(dòng)脈閉塞性疾病等。國外流行病學(xué)調(diào)查指出，糖尿病患者1 年內(nèi)新發(fā)足部潰瘍的幾率是2.5%，每年約＞100,000 DF 患者因未及時(shí)治療愈合最終導(dǎo)致截肢［1］。我國DF 患者1 年內(nèi)新發(fā)潰瘍的幾率為8.1%［2］，DF 合并骨髓炎（diabetic foot osteomyelitis，DFO）占入院DF 患者的44%～68%，是臨床截肢的主要原因之一，而截肢風(fēng)險(xiǎn)更是單純DF 潰瘍患者的4 倍［3］。本文分析糖尿病足合并骨髓炎（DFO）患者常規(guī)X 線、MR 及CTA 的影像特征。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2019 年7 月至2021 年12 月瑞安市人民醫(yī)院DF 患者70 例，男50 例，女20 例，年齡40～85（65±10）歲。糖尿病病程1～30 年，其中1 例為腹膜透析性糖尿病，病程約3 年，行MRI 左足27 例，右足42 例，雙足1 例。70 例患者，其中2 例診斷為神經(jīng)性骨關(guān)節(jié)病，余68 例患者中有28 例（24 例有骨髓炎，4 例無骨髓炎）經(jīng)一次或多次手術(shù)（包括截肢或骨清創(chuàng)術(shù)）證實(shí)，40 例未接受手術(shù)的患者，以臨床治療后的最終診斷用于確定是否存在骨髓炎。根據(jù)患者有無骨髓炎分為2 組。

1.2 檢查方法（1）MRI 掃描方案：根據(jù)病變情況進(jìn)行橫軸位、矢狀位及冠狀位及掃描，掃描序列包括T1WI、脂肪抑制T2WI 及短時(shí)反轉(zhuǎn)恢復(fù)（short time inversion recovery，STIR）T2WI。選擇專用線圈進(jìn)行掃描。（2）CTA 檢查方法：掃描范圍L3 水平至足底；先進(jìn)行常規(guī)平掃，再經(jīng)靜脈注射非離子型對(duì)比劑，采用造影劑追蹤技術(shù)監(jiān)測(cè)感興趣區(qū)，設(shè)定閾值100 Hu，延遲10 s 后掃描，實(shí)施全下肢血管掃描。將數(shù)據(jù)上傳至后處理工作站，行容積重建（VR），最大密度投影（MIP）、曲線平面重建（CRP）、多平面重建（MRP）等。

1.3 圖像分析 （1）X 線、MRI 圖像分析：由≥2 位主治醫(yī)師以上的診斷醫(yī)師在不知道病理結(jié)果的前提條件下對(duì)DF 患者的X 線、MRI 影像學(xué)資料進(jìn)行分析，按發(fā)病部位分為前足、中足和后足，評(píng)估內(nèi)容包括骨關(guān)節(jié)病變（骨髓T2WI 信號(hào)增高，T1WI 信號(hào)減低、骨軟骨改變、骨質(zhì)破壞、骨折、關(guān)節(jié)脫位）及軟組織病變（軟組織水腫積液、軟組織膿腫、潰瘍、竇道、肌肉萎縮）。（2）CTA 圖像分析：下肢動(dòng)脈分為總共7 個(gè)節(jié)段，分別為髂總外動(dòng)脈、股動(dòng)脈、腘動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈、脛后動(dòng)脈、腓動(dòng)脈及足背動(dòng)脈；每段血管狹窄程度分為4 級(jí)：A 級(jí)：血管正常或輕度狹窄（狹窄度＜40%）；B 級(jí)：血管中度狹窄（狹窄度≥40%，＜70%）；C 級(jí)：血管重度狹窄，但未見血管節(jié)段性完全閉塞（狹窄程度≥70%）；D 級(jí)：血管完全閉塞。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 24.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。計(jì)數(shù)資料用卡方檢驗(yàn)或Fisher 精確檢驗(yàn)；多因素分析采用二元Logistic 回歸。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 X 線、CTA、MR 影像學(xué)特點(diǎn) 70 例DF 患者有2例患者考慮為神經(jīng)性關(guān)節(jié)病，余68 例患者中，33 例患者合并骨髓炎，35 例患者未合并骨髓炎（見表1）。X 線各影像學(xué)特征的敏感度不如MR；而在MR 檢查中T2WI信號(hào)增高、T1WI 信號(hào)減低、骨質(zhì)破壞、潰瘍?cè)诠撬柩谆颊咧懈鼮槌Ｒ姡≒＜0.05），其敏感度分別為93.9%、78.8%、48.5%、81.8%；特異度分別為54.3%、82.9%、82.9%、51.4%。在68 例DF 患者中有26 例進(jìn)行CTA 檢查，均有雙下肢不同程度狹窄（見圖1）。下肢動(dòng)脈中重度狹窄及閉塞主要以膝下動(dòng)脈（脛前動(dòng)脈、脛后動(dòng)脈、腓動(dòng)脈及足背動(dòng)脈）多見。DFO 患者雙側(cè)下肢動(dòng)脈多發(fā)鈣化斑塊形成，并伴有雙下肢動(dòng)脈硬化閉塞癥及局部側(cè)支血管形成，將下肢動(dòng)脈分為膝上動(dòng)脈、膝下動(dòng)脈，狹窄程度分為＜50%，≥50%，見表2。

圖1 A. DF下肢病變分布；B. DF下肢病變比例分布；C. CTA：雙下肢可見彌漫鈣化斑塊形成（長箭頭）；雙下肢局部動(dòng)脈閉塞（粗箭頭）及側(cè)支循環(huán)形成（短箭頭）

表1 X線、MR的影像學(xué)表現(xiàn)

表2 下肢動(dòng)脈CTA狹窄比較

2.2 二元Logistic 回歸分析 T1WI 信號(hào)減低為診斷骨髓炎的主要因素（P＜0.05）。見表3。在MR 檢查中T2WI信號(hào)增高、T1WI 信號(hào)減低、骨質(zhì)破壞、潰瘍四種影像學(xué)特征ROC 分別為74.1%；83.8%；65.7%；65.2%，預(yù)測(cè)概率88.1%。見圖2。

圖2 四種MR特征診斷骨髓炎的ROC曲線

表3 二元Logistic回歸分析

3 討論

DFO 一般是由于DF 潰瘍的感染，或炎癥由軟組織蔓延、穿透骨皮質(zhì)并侵襲骨髓而形成的［3］，是DF 的主要并發(fā)癥之一，鑒別DFO 與單純DF 潰瘍對(duì)于治療方法的選擇非常重要，如蜂窩組織炎一般只要2 周靜脈內(nèi)抗感染治療，骨髓炎則需＞4 周的靜脈內(nèi)抗感染治療或手術(shù)治療［4］。具有組織病理學(xué)的骨骼活組織檢查是診斷骨髓炎的金標(biāo)準(zhǔn)，能確定感染的病菌及其抗生素敏感度。較多臨床醫(yī)師認(rèn)為骨骼活組織檢查是一種侵入性手術(shù)，有播種和/或損害的風(fēng)險(xiǎn)；此外，骨活檢可能由于先前的藥物治療或標(biāo)本的缺陷而導(dǎo)致假陰性結(jié)果［5］。研究表明，MRI 是診斷DF 骨髓炎最好的無創(chuàng)成像方法，有96.4%的敏感度（95%CI：90.7～98.7）及83.8%特異度（95%CI：76.0～89.5）［6］。本資料顯示，MRI 多種特征的陽性率及敏感度明顯高于DR，其中T2WI 信號(hào)增高、T1WI 信號(hào)減低、骨質(zhì)破壞及潰瘍這四種MRI 表現(xiàn)對(duì)于DFO 具有診斷意義，尤其是T1WI 信號(hào)減低是主要的診斷因素。有文獻(xiàn)表明骨髓炎主要的MRI 表現(xiàn)是T1WI 脂肪信號(hào)減低，液體敏感序列（脂肪抑制T2WI 或STIR 的T2加權(quán)/PD 加權(quán)）信號(hào)增加，以T1WI 脂肪信號(hào)被抑制后明顯，原因是炎癥所導(dǎo)致的靜脈充血、水腫、滲出及壞死引起骨髓水分的增加所致［7］。有研究顯示，T2WI信號(hào)增高診斷骨髓炎的敏感度較高，但特異度相對(duì)較低，原因是反應(yīng)性骨髓水腫、與身體負(fù)重改變有關(guān)的應(yīng)激變化、近期手術(shù)和神經(jīng)性骨關(guān)節(jié)病等均能顯示骨髓水腫，這些表現(xiàn)與骨髓炎在T2WI 成像上相似，從而降低特異度，因此伴隨T1WI 上脂肪信號(hào)被抑制才能診斷為骨髓炎［8-9］。但DURYEA 等［10］對(duì)46 例DF 潰瘍的MRI 檢查進(jìn)行分析，當(dāng)患者僅有T2WI 信號(hào)增高被診斷為單純性骨炎時(shí)，約61%患者最終進(jìn)展為骨髓炎（T1WI信號(hào)減低）。因此，即使骨髓T2WI 高信號(hào)特異度不高，但仍需要密切監(jiān)測(cè)。TOLEDANO 等［11］認(rèn)為，診斷骨髓炎確切的辦法是找出骨質(zhì)異常周圍是不是存在潰瘍、竇道等，或在潰瘍和竇道周圍判斷骨信號(hào)的異常改變，在90%患者中，骨髓炎是由于皮膚感染的直接傳播而發(fā)生的，通常發(fā)生在壓力異常的部位，并隨之產(chǎn)生皮膚潰瘍、蜂窩織炎、膿腫及竇道。

由于糖尿病患者常伴有神經(jīng)性骨關(guān)節(jié)病和足部其他骨性改變，包括梗死、缺血性壞死、骨軟骨炎、隱匿性骨折及負(fù)重改變相關(guān)的生物力學(xué)應(yīng)力變化等對(duì)DFO的診斷造成困難，除了簡(jiǎn)單的T1加權(quán)序列，液體敏感序列外，DWI、ADC 及對(duì)比動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描可以進(jìn)一步幫助放射醫(yī)師診斷。在DF 軟組織感染中，炎癥細(xì)胞、膿液和細(xì)胞廢物減少游離水?dāng)U散，導(dǎo)致膿腫和無存活組織的DWI 高信號(hào)強(qiáng)度和中至低的ADC 值。在單純水腫患者中，如神經(jīng)性關(guān)節(jié)病，由于T2-shine 現(xiàn)象，可見到高信號(hào)強(qiáng)度和高ADC 值［12］。有研究表明［13］，DF 的非骨髓炎強(qiáng)化病灶區(qū)的Ktrans、Ve 值明顯低于骨髓炎區(qū)，動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)掃描可以為臨床提供客觀及準(zhǔn)確的定量數(shù)值來判斷是否合并骨髓炎。

了解DFO 下肢動(dòng)脈病變大致范圍、管壁狀況，明確管腔狹窄程度，對(duì)臨床決定患者診療方法有著決定性的意義。在對(duì)DF 患者下肢血管疾病的影像學(xué)檢查中，DSA 是“金標(biāo)準(zhǔn)”，而在臨床實(shí)踐中，因DF 患者多為老年患者，常合并多發(fā)基礎(chǔ)疾病，DSA 作為有創(chuàng)性檢查，操作風(fēng)險(xiǎn)高，且費(fèi)用昂貴。MRA 是無創(chuàng)性檢查，其檢測(cè)安全系數(shù)高，但對(duì)鈣化病變的表現(xiàn)不佳，空間分辨率及對(duì)膝下動(dòng)脈病變的顯示效果不如CTA［14］。而CTA 同樣作為無創(chuàng)檢查方法之一，還可以通過多種后處理技術(shù)對(duì)狹窄部位突出顯示，不僅可以清楚顯示血管形態(tài)、大小分支、交通支與走行，還對(duì)管腔內(nèi)的斑塊、狹窄程度顯示具有較高的特異度。本資料顯示，糖尿病患者主要累及膝下動(dòng)脈段（脛后動(dòng)脈、脛前動(dòng)脈及足背動(dòng)脈），較少累及股腘動(dòng)脈段，其分布情況與非糖尿病患者明顯不同，同時(shí)病變也以中/重度鈣化居多，其原因是下肢供血?jiǎng)用}狹窄易引起DF 患者膝下動(dòng)脈血流動(dòng)力學(xué)改變。動(dòng)脈粥樣硬化斑塊脫離后，會(huì)發(fā)生遠(yuǎn)端小動(dòng)脈栓塞和微循環(huán)閉塞，局部缺血壞死，病變范圍廣，呈節(jié)段性彌漫性分布；糖尿病病程延長后，患者足背動(dòng)脈發(fā)生管腔狹窄、血流加速、沖刷血管壁，導(dǎo)致血管壁損傷。此外，從股深動(dòng)脈位置起的下肢血管分支較少，血管間吻合較少［15］。

T1WI 信號(hào)減低是診斷糖尿病骨髓炎的有力證據(jù)，結(jié)合MR 多種特征，如T2WI 信號(hào)增高、T1WI 信號(hào)減低、骨質(zhì)破壞、潰瘍可以幫助醫(yī)師更準(zhǔn)確判斷是否合并骨髓炎；但對(duì)DF 患者M(jìn)R 的分析局限于平掃的T1WI 及T2WI，缺乏對(duì)DWI、ADC 及動(dòng)態(tài)增強(qiáng)序列等MR 功能成像的觀察及分析，同時(shí)對(duì)骨髓炎在T1WI 上的異常表現(xiàn)僅限于信號(hào)強(qiáng)度的高低，而缺乏對(duì)T1WI 骨髓信號(hào)減低的模式以及分布的進(jìn)一步分析。下肢CTA 檢查可以充分顯示DF 累及的血管，血管橫截面的狹窄程度以及血管壁鈣化程度，有利于影像醫(yī)師對(duì)下肢血管進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估分級(jí)，但并不能幫助臨床診斷是否合并有骨髓炎，可能是由于本研究CTA 入組患者少，缺乏隨訪，需增加樣本量，并采用長期隨訪進(jìn)行進(jìn)一步分析。