激素性股骨頭壞死與股骨頭、頸部骨髓脂肪含量關系的MRI研究

陳興燦 鄔亞軍 潘永青 張永強 劉淼 何東

激素性股骨頭壞死與股骨頭、頸部骨髓脂肪含量關系的MRI研究

陳興燦 鄔亞軍 潘永青 張永強 劉淼 何東

目的 通過MRI檢查研究激素性股骨頭壞死與股骨頭、頸部骨髓脂肪含量的關系。 方法 對18周歲以上，無任何髖關節疾病及糖皮質激素治療病史的27例患者（其中類風濕性關節炎12例，強直性脊柱炎10例，腎移植5例），在正規糖皮質激素治療前后作MRI檢查并進行隨訪，包括糖皮質激素治療前基礎MRI檢查及糖皮質激素治療后（基礎MRI檢查后）25、50周共2次隨訪MRI檢查。采用GE/AW4．2工作站提供的T1信號值測量軟件對基礎MRI檢查的股骨頭、頸部骨髓進行T1信號值測量；MRI顯示股骨頭壞死者均經活檢病理檢查證實。 結果 4例發生股骨頭壞死（左右側各2例）。所有患者左右側股骨頭、頸部大范圍平均T1信號值均無明顯統計學差異（均P＞0．05）。發生股骨頭壞死者的股骨頭、頸部大范圍平均T1信號值均較無股骨頭壞死者明顯減小，差異均有統計學意義（均P＜0．05）。 結論 激素性股骨頭壞死的發生與激素治療前的股骨頭、頸部骨髓高脂肪含量有關。

激素性 股骨頭壞死 MRI

應用糖皮質激素被認為是非創傷性股骨頭壞死的最常見病因，雖然發病機制不十分清楚，但已有人提出糖皮質激素通過作用于骨髓干細胞，引發股骨頭壞死的病理過程[1-3]。臨床實踐還顯示并非所有用過糖皮質激素治療的患者都發生股骨頭壞死，即便是曾使用大劑量糖皮質激素治療的SARS患者治愈后發生的高比率股骨頭壞死，其發病率仍在70%左右，顯然，股骨頭、頸部

骨髓自身結構的個體差異起著很重要的作用。有文獻報道，在用糖皮質激素治療的患者中，MRI顯示股骨頭壞死患者的股骨頸骨髓脂肪含量高于相仿年齡的無股骨頭壞死者，且骨髓脂肪含量與糖皮質激素劑量呈正相關[4-5]。但是，迄今為止尚未見有關糖皮質激素治療前股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與治療后發生股骨頭壞死關系的研究。對此，我們試圖用MRI檢查方法尋找它們之間的內在聯系，現將結果報道如下。

1 對象和方法

1.1 研究對象 系本院2009-12—2012-12收治的，經影像學檢查提示股骨頭壞死的患者。入選患者年齡＞18周歲，無任何髖關節疾病，從未有糖皮質激素治療史，主要有兩類：（1）診斷明確，需要正規糖皮質激素治療的類風濕性關節炎和強直性脊柱炎患者。類風濕性關節炎患者口服強的松10mg/d，持續1個月后根據病情減到10～5mg/d，再持續3個月，如果ESR及C-反應蛋白仍超過標準，關節腫痛仍然明顯，需繼續用藥，但一般不超過1年。強直性脊柱炎患者口服強的松5mg/d，持續3個月。（2）腎移植患者，術后前3d，靜脈滴注甲強龍500mg/d；術后第4、5天，甲強龍減至240mg/d；術后第6天，甲強龍減至120 mg/d；術后第7天，甲強龍減至80 mg/d；術后第8天起改為口服強的松80mg/d，每日減10mg，至20mg/d，約1～2個月后減至10mg/d，終生維持。納入研究的患者共27例，包括類風濕性關節炎12例，其中男5例，女7例，年齡19～65歲，平均46.8歲；強直性脊柱炎10例，男女各5例，年齡27～59歲，平均43.3歲；腎移植5例，其中男1例，女4例，年齡23～43歲，平均37.4歲。

1.2 MRI檢查 （1）糖皮質激素治療前的基礎MRI檢查：使用1.5T GE Signa excite。受檢髖關節置于表面線圈內。冠狀位和橫斷位檢查序列為T1WI、T2WI、STIRE（脂肪抑制）及DWI（彌散成像），T1WI技術參數為TR/ TE=267/20ms，矩陣 256×256，3net，FOV20cm，層厚3mm，間隔1mm。（2）糖皮質激素治療后隨訪MRI檢查：基礎MRI檢查后第25周和第50周，共2次。冠狀位和橫斷位的T1WI、T2WI、STIRE及DWI序列與技術參數同基礎MRI檢查。（3）大范圍T1信號值：采用GE/AW4.2工作站提供的T1信號值測量軟件測定T1信號的數值。測量方法：MR橫斷面T1WI股骨頭以最大層面測量，股骨頸部以最粗層面測量。由2位高級職稱放射學醫師進行雙盲閱片，并對每個研究對象共3次MRI圖像進行自身對照。

1.3 病理學檢查 MRI顯示股骨頭壞死征像時，在DSA引導下，對股骨頭壞死區域行穿刺活檢，作病理學檢查以明確診斷。

1.4 統計學處理 采用SPSS17.0統計軟件，計量資料用表示，組間比較采用t檢驗。

2 結果

2.1 27例患者股骨頭、頸部基礎T1信號值 左側股骨頭大范圍平均T1信號值555.57±200.46，右側股骨頭大范圍平均T1信號值627.17±230.64，兩者無明顯統計學差異（t=1.217，P＞0.05）；左側股骨頸大范圍平均T1信號值502.33±232.68，右側股骨頸大范圍平均T1信號值577.32±249.29，兩者也無明顯統計學差異（t=1.143，P＞0.05）。

2.2 股骨頭壞死檢出情況 所有患者髖關節基礎MRI檢查顯示股骨頭正常，在第25周隨訪時MRI檢查顯示4例發生一側股骨頭壞死，隨訪至第50周，MRI檢查顯示該4例患者股骨頭壞死形態無明顯改變，發生率為14.81%（4/27）。均在DSA引導下對股骨頭壞死區域行穿刺活檢，并經病理學檢查證實診斷。4例患者中男3例，女1例，年齡23～59歲；左側2例，右側2例，均無明顯臨床表現。包括類風濕性關節炎1例，男，52歲；強直性脊柱炎2例，男女各1例，年齡52、59歲（圖1）；腎移植患者1例，男，23歲（圖2）。

圖1 59歲女性強直性脊柱炎患者左側股骨頭MRI檢查所見（a：治療前未見明顯異常；b：治療后第25周顯示左側股骨頭壞死，箭頭所示）

圖2 23歲男性腎移植患者右側股骨頭MRI檢查所見（a：移植前未見明顯異常；b：移植后第25周顯示右側股骨頭壞死，箭頭所示）

2.3 股骨頭壞死和非股骨頭壞死患者的股骨頭、頸部基礎T1信號值比較 25個右側正常股骨頭大范圍平均T1信號值652.19±220.19，2個右側壞死股骨頭大范圍平均T1信號值314.37±90.23，兩者有明顯統計學差異（t= 2.123，P＜0.05）；25個右側正常股骨頸大范圍平均T1信號值608.49±223.19，2個右側壞死股骨頭的股骨頸大范圍平均T1信號值187.77±71.70，兩者也有明顯統計學差異（t=2.52，P＜0.05）。同樣，25個左側正常股骨頭大范圍平均T1信號值587.69±169.76，2個左側壞死股骨頭大范圍平均T1信號值154.08±70.63，兩者有明顯統計學差異（t=3.535，P＜0.05）；25個左側正常股骨頸大范圍平均T1信號值531.98±214.96，2個左側壞死股骨頭的股骨頸大范圍平均T1信號值131.73±45.42，兩者也有明顯統計學差異（t=2.58，P＜0.05）。

3 討論

3.1 激素性股骨頭壞死的研究現狀及存在的問題 臨床實踐表明糖皮質激素治療意味著骨壞死的可能，SARS患者治愈后高比率股骨頭壞死的出現，使人們對激素性股骨頭壞死的發生機制、早期診斷和治療更為關注[6-8]。目前主要有以下幾種發病學說：脂肪栓塞學說、微血管損傷學說、骨內壓增高和靜脈淤滯學說、骨細胞脂肪變性壞死學說、骨質疏松及負重學說、血管內凝血學說、免疫學說等等，但是其確切的發病機制仍然不明，脂肪代謝的改變被懷疑在股骨頭壞死的發病過程中發揮了重要作用[9]。實驗研究顯示激素可引起骨髓基質細胞的基因發生變化，使其向脂肪細胞分化，從而造成骨髓腔內脂肪細胞堆積，壓力增高，血液循環發生障礙而引起骨壞死。在此過程中還會發生一系列的病理改變，包括股骨頭骨系細胞對低氧狀態的反應，如低氧誘導因子（HIF）、胰島素樣生長因子（IGF）對股骨頭壞死的作用等等[10]。目前，有關激素性股骨頭壞死的研究尚存在以下一些問題：（1）激素性股骨頭壞死的動物模型大多是實驗兔子，而兔子是四肢著地的動物，故與人有很大的差異，同時，用于實驗的激素都是大劑量的，而臨床治病的激素用量遠低于動物實驗用量，兩者是否具有可比性尚有疑問；（2）臨床經驗表明用糖皮質激素治療的患者只有部分發生股骨頭壞死，不清楚糖皮質激素治療與股骨頭壞死之間的關系；（3）早期診斷的方法目前普遍認為是MRI檢查，但不明白早期股骨頭壞死MRI征象與骨髓成份變化之間的關系等。

3.2 T1信號值與T1時間的關系 眾所周知，T1時間即縱向弛豫時間，又稱自旋-晶格弛豫時間，是自旋核與周圍物質相互作用能量交換過程的時間，它反映的是組織縱向磁化的恢復速度，T1時間的大小與氫核所處的分子結構、環境溫度及靜磁場強度等因素有關，通過一個特定的公式可以計算。人體內游離水分子具有較長的T1時間，故T1WI顯示低信號，即低T1信號值，而脂肪組織的T1時間較短，則T1WI顯示高信號，即高T1信號值。T1信號值可以通過設備提供的T1信號值測量軟件測定，因此，T1信號值不等于T1時間，因為它不是一個時間值，但與T1時間具有相同的意義。

3.3 MRI顯示股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與激素性股骨頭壞死關系的重要作用 股骨頭、頸部的結構是發生激素性股骨頭壞死的內因，而糖皮質激素的使用只是發生激素性股骨頭壞死的外因，其原因在于使用治療劑量糖皮質激素發生骨壞死的部位極大多數在股骨頭。已有MRI研究提出激素性股骨頭壞死患者的股骨轉子間骨髓內脂肪含量明顯多于無股骨頭壞死者，但沒有說明股骨轉子間骨髓內脂肪含量增多的原因，即是股骨轉子間骨髓內本來解剖結構的問題，還是經過使用糖皮質激素后脂肪增多的問題，而體外實驗已證明糖皮質激素能使骨髓干細胞向脂肪細胞分化[11]。因此，有必要對壞死發生前的股骨頭、頸部骨髓脂肪含量進行測定。對此可以從兩方面著手，一是用MRI檢測糖皮質激素治療前的股骨頭、頸部骨髓成份；二是用MRI檢測糖皮質激素治療后股骨頭壞死的發生情況，分析股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與股骨頭壞死之間的關系。本研究結果顯示同一個體左右側股骨頭、頸部平均大范圍T1信號值無明顯統計學差異，說明同一個體左右側股骨頭、頸部骨髓脂肪含量基本相同；但發生股骨頭壞死患者的股骨頭、頸部平均大范圍T1信號值明顯小于無股骨頭壞死患者，差異有統計學意義，說明股骨頭壞死患者的股骨頭、頸部骨髓脂肪含量明顯多于無股骨頭壞死患者。雖然，本研究發生股骨頭壞死的病例數較少，但也說明股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與激素性股骨頭壞死具有一定的相關性。另外，本組4例激素性股骨頭壞死病例中，除1例為年青腎移植患者外，其余3例均為年長患者，即年齡都在50歲以上，而且男性多于女性，為3︰1，因此，我們認為男性及年長者比女性、年青者更容易患股骨頭壞死。3.4 本研究存在的不足 （1）股骨頭壞死應該是多種因素綜合作用的結果，但本組病例數偏少，在統計學處理時不能進行多因素分析，需要在今后的研究中積累更多的病例；（2）本組患者中使用糖皮質激素治療的疾病只有3種，即類風濕性關節炎、強直性脊柱炎和腎移植術后，無系統性紅斑狼瘡和抗磷脂綜合征等與股骨頭壞死聯系更密切的疾病，因此，必須擴大研究范圍，才能得到更正確的結果；（3）本研究尚不能充分解釋同一病例為什么只發生單側股骨頭壞死，有待于作進一步研究；（4）本研究的隨訪時間為50周，是否存在遲發的激素性股骨頭壞死尚需進一步觀察。

總之，筆者認為股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與發生股骨頭壞死有關，當患者需要作糖皮質激素正規治療時，可采用MRI檢查股骨頭、頸部骨髓脂肪含量來預判可能的結局，同時，MRI檢查是診斷早期股骨頭壞死的首選方法。

[1]李冠武,常時新,范敬爭,等．糖皮質激素性骨質疏松模型兔的建立與3．0T磁共振波譜評價[J]．實用放射學雜志,2013,29(2):295-298．

[2]李冠武,常時新,鮑虹,等．骨髓脂肪含量預測骨質疏松性椎體骨折價值的初步應用[J]．實用放射學雜志,2012,28(1):74-77．

[3]劉秀娟,孫娜,姜洪．早期激素性股骨頭缺血壞死CT灌注、三維重建及病理相關性的實驗研究[J]．醫學影像學雜志,2011,21(2):252-254．

[4]Li Hua,Zhang Jian,He Ji-wen．Symptomatic osteonecrosis of the femoral head after adult orthotopic liver transplantation[J]．Chin Med J,2012,125(14):2422-2426．

[5]牛金亮,王峻,李文晉,等．激素治療風濕病患者股骨頭骨壞死風險評估的MRI研究[J]．中國醫學影像學雜志,2012,20(1):5-8．

[6]Tan Gang,Kang Peng-de,PEI Fu-xing．Glucocorticoids affect the metabolism of bone marrow stromal cells and lead to osteonecrosis of the femoral head:a review[J]．Chin Med J,20l2,125 (1):134-139．

[7]黃振國,張雪哲,任安,等．股骨頭缺血壞死大體標本病理與CT對照研究[J]．臨床放射學雜志,2012,31(7):1041-1044．

[8]李鋒,程少榮,王仁法,等．暫時性骨質疏松癥的MRI表現[J]．放射學實踐,2012,27(3):342-345．

[9]Weinstein R S．Glucocorticoid-induced bone disease[J]．N Engl J Med,2011,365(1):62-70．

[10]Xing-can Chen,Jian Weng,Xue-qun Chen,et al．Relationships among magnetic resonance imaging,histological findings,and IGF-I in steroid-induced osteonecrosis of the femoral head in rabbits[J]．Journal of Zhejiang University SCIENCE B,2008,9(9): 739-746．

[11]陳興燦,嚴偉民,俞錦清,等．地塞米松對體外培養成骨細胞生長的影響[J]．浙江醫學,2010,32(1):65-67．

Relationship between bone marrow fat content of femoral head-neck and femoral head osteonecrosis in corticosteroid-treated patients

Objective To investigate the relationship between bone marrow fat content of femoral head-neck and femoral head osteonecrosis in corticosteroid-treated patients． Methods Twenty seven patients aged above 18 years,with rheumatoid arthritis(n=12),ankylosing spondylitis(n=10)or renal transplantation(n=5),who had no history of hip disorders and previous corticosteroid treatment,underwent corticosteroid treatment．MRI examinations were performed before and 25,50 weeks after the initiation of corticosteroid therapy．The bulk T1signal intensity values were measured by GE/AW4．2 work station．If MRI showed femoral head osteonecrosis,the pathology examination was followed．t test was used(P＜0．05)for statistical analysis．Results Four patients developed lateral femoral head osteonecrosis（2 in right and 2 in left）at week 25．The mean base T1value of femoral head-neck before corticosteroid treatment was significantly shorter in femoral head osteonecrosis than that in normal femoral head (P＜0．05)．Conclusion The development of corticosteroid associated femoral head osteonecrosis is correlated with a high fat content in the marrow of femoral head-neck before corticosteroid therapy．

Corticosteroid Femoral head osteonecrosis MRI

2014-01-02）

（本文編輯：沈叔洪）

南京軍區醫學科研基金（06MA169）；浙江省醫藥衛生科研基金（09A181）

310013 杭州，中國人民解放軍第117醫院放射科