CT和MR圖像測量股骨頭缺血壞死病灶體積的研究

李　婧

CT和MR圖像測量股骨頭缺血壞死病灶體積的研究

李婧①

目的：利用CT和MR圖像測量股骨頭壞死病灶體積，探討股骨頭壞死體積與臨床分期關(guān)系。方法：選取本院2011年3月-2014年3月收治的確診為股骨頭壞死患者80例作為研究對象。所選患者均行CT及MR檢查，比較兩種方法測得的股骨頭缺血壞死病灶體積，分析股骨頭缺血壞死病灶體積與臨床分期的關(guān)系。結(jié)果：CT及MR測得的病灶體積比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；隨著股骨頭缺血壞死病灶體積占股骨頭體積百分比的升高，臨床上ARCO分期增加。結(jié)論：CT、MR圖像可幫助醫(yī)師準(zhǔn)確計(jì)算股骨頭缺血壞死病灶的體積，股骨頭缺血壞死病灶體積的大小在臨床分期中具有一定程度的預(yù)測價(jià)值，值得臨床推廣。

CT； MR； 股骨頭缺血壞死； 病灶體積

First-author's address：The Center Hospital of Shanxian，Shanxian 274300，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2015.27.041

股骨頭缺血性壞死是骨科常見的多發(fā)病之一，是由于骨細(xì)胞變性導(dǎo)致骨有活力成分死亡或多種原因引起的股骨頭血供中斷引起的病變，多發(fā)于30～60歲男性［1］。引起缺血的因素分為創(chuàng)傷性和非創(chuàng)傷性。一旦發(fā)生股骨頭缺血性壞死，就會影響髖關(guān)節(jié)功能，嚴(yán)重可致殘，不得不進(jìn)行人工關(guān)節(jié)置換［2］。CT能通過觀察骨小梁星芒結(jié)構(gòu)的異常變化來判斷壞死病灶［3］。MR具有良好的空間分辨率和密度分辨率，能夠顯示病變的解剖形態(tài)的變化［4］。本研究對本院收治的80例股骨頭缺血壞死患者采取CT和MRI測量病灶體積，探討股骨頭壞死體積與ARCO分期的關(guān)系，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1　資料與方法

1.1一般資料 選擇2011年3月-2014年3月本院收治的確診為股骨頭壞死的患者80例作為研究對象。其中男50例，女30例，年齡35～59歲，平均（48.86±12.90）歲；單側(cè)股骨頭缺血性壞死50例，雙側(cè)股骨頭缺血性壞死30例，共110個(gè)壞死髖關(guān)節(jié)。髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良性壞死5例5髖，酒精性壞死12例18髖，創(chuàng)傷性壞死15例22髖，激素性壞死20例30髖，特發(fā)性壞死28例35髖；根據(jù)國際骨循環(huán)研究會（ARCO，Association research circulation osseous）關(guān)于股骨頭壞死標(biāo)準(zhǔn)［5］，聯(lián)合其他標(biāo)準(zhǔn)分為5期，其中I期22例，Ⅱ期23例，Ⅲ期17例，Ⅳ期10例，Ⅴ期8例。

1.2納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合中華醫(yī)學(xué)會骨科分會顯微修復(fù)學(xué)組及中國修復(fù)重建外科專業(yè)委員會骨缺損及骨壞死學(xué)組提出的《成人股骨頭壞死診療標(biāo)準(zhǔn)專家共識（2012年版）》中的診斷標(biāo)準(zhǔn)［6］；（2）未經(jīng)系統(tǒng)治療；（3）病程大于6個(gè)月；（4）患者同意本次研究并簽署知情同意書［7］。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）病程少于6個(gè)月；（2）曾經(jīng)接受股骨頭手術(shù)治療；（3）患者不同意參與本次研究［8］。

1.3分期標(biāo)準(zhǔn) I期：患者CT檢查骨質(zhì)疏松、骨小梁星芒結(jié)構(gòu)增粗變形、斑片狀高密度硬化區(qū)，MR檢查中T1WI呈局限性斑點(diǎn)狀、小囊狀及條狀低信號，部分表現(xiàn)為高信號；Ⅱ期：患者CT檢查骨小梁星芒結(jié)構(gòu)消失，斑片狀骨硬化，囊狀透亮區(qū)，MR檢查T1WI 和GRL序列表現(xiàn)為不規(guī)則低、等、高信號；Ⅲ期：CT檢查結(jié)果在Ⅱ基礎(chǔ)上出現(xiàn)關(guān)節(jié)面微陷、輕度骨碎裂和新月征，MR檢查顯示T1WI和GRL序列表現(xiàn)為片狀低信號，有高信號帶環(huán)繞；Ⅳ期：CT結(jié)果顯示關(guān)節(jié)面塌陷導(dǎo)致股骨頭失去完整性，出現(xiàn)明顯骨碎裂，MR檢查顯示T1WI和GRL序列表現(xiàn)為冠狀面股骨頭明顯塌陷，出現(xiàn)大片狀不規(guī)則形低信號區(qū)；Ⅴ期：患者CT結(jié)果顯示關(guān)節(jié)間隙狹窄、髖臼緣增生及合并股骨頭肥大畸形，MR結(jié)果顯示大片低信號，同時(shí)合并退行性骨關(guān)節(jié)病變，如關(guān)節(jié)肥大畸形［9］。

1.4方法

1.4.1CT圖像采集 采用GE16層多排CT掃描機(jī)，層厚1 mm，間隔為0 mm，螺距1.5，電壓為120 kV，電流為250 mA，mAs 187，窗位300 HU，窗寬2000 HU，矩陣512×512，所有患者均進(jìn)行雙側(cè)髖關(guān)節(jié)CT檢查，掃描范圍從髖臼上緣到股骨頭下緣連續(xù)掃描，掃描時(shí)患者髖關(guān)節(jié)處于0°屈伸，10°外旋，獲得髖關(guān)節(jié)冠狀位、矢狀位、軸位圖像。將換取的圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，對圖像進(jìn)行股骨頭和壞死病灶的識別，使用VTK image data功能三維重建股骨頭，使用軟件中的空間操作提取并重建股骨頭的三維模型，單擊重建操作中的“體積比計(jì)算”得出壞死總面積比。

1.4.2MR圖像采集 采用1.5 T Siemens MRI掃描儀掃描，使用標(biāo)準(zhǔn)體部線圈對雙髖關(guān)節(jié)進(jìn)行掃描，患者取仰臥位。層厚5 mm，間距為0 mm，掃描序列為冠狀位TSE T1WI，冠狀位STIR/longTE，橫軸位TSE T1WI，橫軸位T2WI/SPIR。掃面參數(shù)：T1WI TR 617 ms，TE 18 ms；T2WI TR 3248 ms，TE 100 ms；SPIR T1WI TR 617 ms，TE 18 ms。將獲取的MRI圖像通過MRI后處理工作站測量股骨頭壞死病灶體積。壞死體積的測量是將股骨頭看作數(shù)學(xué)概念上的標(biāo)準(zhǔn)球體，根據(jù)Malizos提出的股骨頭八分法分為8等份，前外上（ASL）、后外上（PSL）、前內(nèi)上（ASM）、后內(nèi)上（PSM）、前外下（AIL）、后外下（PIL）、前內(nèi)下（AIM）、后內(nèi)下（PIM），利用后處理平臺中面積測量工具沿T1WI上的低信號帶外緣包繞區(qū)為界，即為壞死病灶范圍，兩名富有經(jīng)驗(yàn)的放射學(xué)醫(yī)師采用雙盲法測量每一象限的壞死面積，乘以圖像的層厚，計(jì)算出每一層壞死病灶的體積，將各體積相加得出壞死總體積。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析處理，計(jì)量資料以（x-±s）表示，比較采用t檢驗(yàn)，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1CT和MRI測量病灶體積比較CT和MRI測得的病灶體積分別為12.09～33.28cm3、12.32～33.06cm3，平均體積分別為（20.56±3.98）cm3和（21.26±3.84）cm3，兩者平均體積比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=1.3275，P＞0.05）。典型病例：患者男，年齡52歲，雙側(cè)股骨頭壞死，分別行CT和MRI檢查，左側(cè)股骨頭壞死較顯著（圖1）。

圖1　典型病例影像學(xué)檢查圖像

2.2病灶體積與臨床分期的相關(guān)性 隨著股骨頭缺血壞死病灶體積占股骨頭體積百分比的升高，臨床上ARCO分期增加，見表1。

表1　不同臨床分期患者病灶體積測量結(jié)果（±s）

表1　不同臨床分期患者病灶體積測量結(jié)果（±s）

ARCO分期CT結(jié)果（%）MRI結(jié)果（%）t值P值Ⅰ期（n=22）4.68±0.664.89±0.701.0238＞0.05Ⅱ期（n=23）7.02±1.047.13±0.960.3727＞0.05Ⅲ期（n=17）12.15±2.3512.32±2.430.2073＞0.05Ⅳ期（n=10）16.98±3.7517.03±3.870.0293＞0.05Ⅴ期（n=8）27.11±5.4327.20±5.710.0323＞0.05

3　討論

股骨頭是全體垂直骨中最長最粗的固體，連接著上體與下肢，是人體的重要組成部分［10］。一旦出現(xiàn)股骨頭缺血壞死，股骨頭的形態(tài)發(fā)生變化，股骨關(guān)節(jié)間隙變窄，將導(dǎo)致患者終生殘疾［11］。創(chuàng)傷、酗酒和皮質(zhì)類固醇激素治療是引起股骨頭缺血壞死的主要原因，可引起向股骨頭的血液供應(yīng)減少［12］。病理改變過程如下：纖維肉芽組織由股骨頸部或股骨頭基底部通過骨小梁間隙滲透進(jìn)入死骨，在修復(fù)期時(shí)，纖維肉芽在骨小梁表面形成新生骨，隨著纖維肉芽的大量增生形成外圍成骨，大量的纖維肉芽在愈合期滲透進(jìn)入死骨區(qū)，導(dǎo)致股骨頭缺血壞死，進(jìn)而導(dǎo)致骨髓細(xì)胞和骨細(xì)胞的壞死，嚴(yán)重者可致殘［13］。

病史和影像學(xué)檢查是股骨頭缺血壞死診斷的主要依據(jù)［14］。由于股骨頭缺血壞死無明顯的臨床表現(xiàn)，早期診斷往往非常困難。盡早診斷是較好的治療股骨頭缺血性壞死的關(guān)鍵［15］。CT能通過觀察骨小梁星芒結(jié)構(gòu)的異常變化來判斷壞死病灶［3］。本研究利用軟件對CT掃描的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和三維重建。根據(jù)修建后的數(shù)據(jù)能夠計(jì)算出股骨頭缺血壞死病灶體積占整個(gè)股骨頭體積的百分比，并且標(biāo)識壞死病灶。對重建的三維立體圖能夠任意旋轉(zhuǎn)，能夠確切得出壞死灶所占的體積比［16］。MR能夠顯示病變的解剖形態(tài)的變化，提供股骨頭壞死位置、范圍及程度等客觀信息，股骨頭缺血壞死MR大多表現(xiàn)為股骨頭前上部邊緣的異常條帶影［17］。由于纖維細(xì)胞、肉芽組織和細(xì)胞碎片取代脂肪，T1WI顯示脂肪髓內(nèi)出現(xiàn)信號減低區(qū)。早期股骨頭缺血壞死出現(xiàn)在T1加權(quán)圖像表現(xiàn)為帶狀低信號包繞脂肪信號，T2加權(quán)圖像呈現(xiàn)“雙線征”［18］。MR測量股骨頭缺血壞死病灶體積是根據(jù)Malizos提出的理論，將股骨頭分為8等份，T1WI上的低信號帶外緣包繞區(qū)為壞死病灶范圍，測量每一象限的壞死面積，乘以圖像的層厚，計(jì)算出每一層壞死病灶的體積，將各體積相加得出壞死總體積［19］。本研究結(jié)果表明，患者經(jīng)CT測量股骨頭缺血壞死病灶體積和MR測量股骨頭缺血壞死病灶體積比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。通過對不同臨床分期股骨頭缺血壞死患者病灶體積比較發(fā)現(xiàn)，隨著股骨頭缺血壞死病灶體積占股骨頭體積百分比的升高，臨床上ARCO分期增加。目前缺乏CT和MR檢查對股骨頭缺血壞死臨床分期的判定標(biāo)準(zhǔn)［20］。本研究結(jié)果表明，CT和MR測量股骨頭缺血壞死病灶體積可作為臨床分期的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，CT、MR圖像可幫助醫(yī)師準(zhǔn)確計(jì)算股骨頭缺血壞死病灶的體積，股骨頭缺血壞死病灶體積的大小在臨床分期中具有一定的預(yù)測價(jià)值，值得臨床推廣。

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Study of CT And MR Imaging on the Measurement of Necrosis Volume of Avascular Necrosis in Femoral Head

/LI Jing.//Medical Innovation of China，2015，12（27）：120-122

Objective： To measure the necrosis volume of avascular necrosis in femoral head by CT and MR imaging and to explore the correlation between the necrosis volume of avascular necrosis in femoral head and its clinical stages.Method：80 patients with avascular necrosis of femoral head in our hospital from March 2011 to March 2014 were selected as the research objects.All the patients were given the examination of CT and MR.The necrosis volumes of avascular necrosis in femoral head measured by CT and MR were compared.The relationship between the necrosis volume of avascular necrosis in femoral head and the clinical stages was analyzed.Result：The difference between the necrosis volume measured by CT and the necrosis volume measured by MR was not statistically significant（P＞0.05）.As the percentage of necrotic volume making up the volume of femoral head ascended，the clinical stage of ARCO increased. Conclusion： CT and MR imaging can help the surgeons calculate the necrosis volume of avascular necrosis in femoral head，the necrosis volume of femoral head can e used to predict the clinical stage of ARCO，it is worth of clinical spreading.

CT； MR； Avascular necrosis of femoral head； Necrosis volume

①山東省單縣中心醫(yī)院 山東 單縣 274300

李婧

（2015-06-11） （本文編輯：王利）