發育性髖關節發育不良閉合復位術失敗影響因素的MR評價

高 珊，田德潤，王 植

（1.天津醫科大學人體解剖與組織胚胎學系，天津 300070；2.天津市天津醫院放射二科，天津 300211）

發育性髖關節發育不良（Developmental dysplasia of the hip，DDH）是小兒骨科最常見的髖關節疾病之一，閉合復位術是治療該病的主要方法，然而有些患兒的術后效果并不滿意[1-2]。髖臼發育不良及閉合復位術殘留的髖關節對位不良可能導致青少年或成人階段的髖部疼痛、活動受限以及繼發的骨性關節炎，因此通過影像學檢查早期發現閉合復位術是否成功非常重要[3-4]。

磁共振可以多方位、多層面成像，具有良好的軟組織分辨率，對人體無損傷、無輻射。MRI能夠清晰地顯示非骨化型和骨化型的股骨頭結構，在圖像上可以測量軟骨性髖臼指數、軟骨性中心邊緣角，這些能全面地反映股骨頭與髖臼的發育以及髖關節的對應關系；同時，MRI可以很好地觀察并分析關節軟骨、軟組織發育的情況，并對導致閉合復位失敗的原因、術后的隨訪做出準確的描述，目前已成為診斷該病與評估預后的重要手段之一[5-6]。

本研究的目的是通過MRI來評估DDH患兒閉合復位術是否成功，并探討哪些因素會導致閉合復位術失敗，從而進一步輔助臨床治療。

1 資料與方法

1.1 資料

本研究經天津醫院倫理委員會批準，影像檢查得到了患兒家屬的知情同意。

本研究納入2015年6月—2016年9月確診為DDH的患兒，并排除股骨頸骨折、股骨頭缺血壞死、畸形性以及神經源性髖脫位者，共85例，103髖，其中男11例、女74例，左髖70個、右髖33個，所有患兒均經過閉合復位術并石膏褲外固定治療，術后均行MRI檢查，患兒平均年齡為10.42月（1～30月），其中術前、術后均行MRI檢查者共40例，47髖（男3例，女37例；左髖30個，右髖17個）。

1.2 方法

使用GE公司Discovery MR 750 3.0T超導型全身MR掃描設備（美國），患兒仰臥位，常規采用冠狀面質子密度加權像（Proton Density Weighted Imaging，PDWI）、T2WI及橫斷面PDWI進行雙髖MRI檢查。冠狀面及橫斷面PDWI掃描參數為：FOV 25mm×25mm，層厚 3mm，層間距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 40ms，矩陣 320×224，激勵次數 4，帶寬31.25Hz。冠狀面T2WI掃描參數為：FOV 25mm×25mm，層厚 3mm，層間距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩陣 320×224，激勵次數 4，帶寬 31.25 Hz。所有患兒行MRI檢查前均采用水合氯醛（0.05 g/kg體質量）和生理鹽水10mL一起射肛以鎮靜。

在冠狀面圖像上分別測量每位患兒的軟骨性臼頭 指 數 （Cartilaginous acetabular head index，CAHI），測量方法為：在正中冠狀面圖像上，以股骨頭軟骨最內緣做垂線，測量股骨頭軟骨最外緣與垂線之間的距離與髖臼軟骨最外緣與垂線之間的距離和百分比（圖1）。當CAHI＜80%時，表明外側髖臼覆蓋率不充分[7]，并以此為標準，將所有患兒分為成功組與失敗組：成功組共56例（男7例、女49例），70髖（左髖41個、右髖29個），其中術前術后均行核磁檢查共24例（男2例，女22例），27髖（左髖16個，右髖11個），閉合復位術治療平均年齡為11.54±1.2月（1～30 月）；失敗組共 29 例（男 4 例、女 25 例），33髖（左髖25個、右髖8個），其中術前術后均行核磁檢查共16例（男1例，女15例），20髖（左髖14個，右髖6個）閉合復位術治療平均年齡為10.55±1.5月（1～30 月）。

在雙髖關節冠狀面圖像上分別測量骨性髖臼指數（Bone acetabular index，BAI）、 軟骨性髖臼指數（Cartilaginous acetabularindex，CAI）：骨性/軟骨性髖臼外上緣至Y形軟骨中點的連線與H線（兩側Y形軟骨中心連線）的夾角（圖2）；中心邊緣（CE）角、軟骨性中心邊緣（CCE）角：股骨頭中心至骨性/軟骨性髖臼外上緣的連線，與經股骨頭中心的垂線所形成的夾角（圖3），同時觀察兩組圖像中髖臼軟骨、盂唇、圓韌帶的情況。所有測量均由2名從事骨肌系統影像診斷的醫師獨立進行，意見不一致時經會診達成一致意見。

圖1 軟骨性臼頭指數：表示髖臼軟骨對股骨頭軟骨的覆蓋率。女，1歲，雙側發育性髖關節發育不良閉合復位術后行雙髖MR掃描，從冠狀面圖像測得雙側軟骨性臼頭指數，發現右側閉合復位術成功，左側閉合復位術不成功（冠狀位T2WI：FOV 25mm×25mm，層厚 3mm，層間距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩陣 320×224，激勵次數 4，帶寬 31.25 Hz）。 圖 2a 髖臼指數（AI）：兩側Y形軟骨中心連線與髖臼面上下緣連線形成的夾角（冠狀位T2WI：FOV 25mm×25mm，層厚3mm，層間距0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩陣320×224，激勵次數4，帶寬31.25Hz）。 圖2b 髖臼軟骨指數（CAI）：兩側Y形軟骨中心連線與髖臼軟骨面上下緣連線形成的夾角（冠狀位 T2WI：FOV 25mm×25mm，層厚 3mm，層間距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩陣 320×224，激勵次數 4，帶寬 31.25Hz）。Figure 1.Cartilage acetabular index：shows the coverage of acetabular cartilage on the femoral head cartilage.A one-year-old girl with bilateral developmental dysplasia of the hip is treated with closed reduction.Double hip MR scans are used to measure bilateral acetabular index from coronal images.Closed reduction of the right side is successful and the left side is a failure(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slicegap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,bandwidth 31.25Hz).Figure 2a.Acetabular In dex(AI)：the angle between the center line of the Y shaped cartilage and the upper and lower edges of the acetabulum(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).Figure 2b.Acetabular Cartilage Index(CAI)：the angle between the center line of the Y cartilage and the upper and lower edge of the acetabular cartilage(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).

應用SPSS 23統計軟件進行統計學分析，分別對兩組的 BAI、CAI、CE、CCE 及進行閉合復位術的年齡進行獨立樣本t檢驗，對兩組中性別、側別以及發現髖臼軟骨內出現高信號區、盂唇肥大及內翻、圓韌帶延長肥厚的概率進行χ2檢驗。為了進一步完善研究，分別對兩組患兒治療前的 BAI、CAI、CE、CCE進行獨立樣本t檢驗以及發現髖臼軟骨內出現高信號區、盂唇肥大及內翻、圓韌帶延長肥厚的概率進行χ2檢驗。P＜0.05認為差異有統計學意義。

圖3a CE角：股骨頭中心至髖臼外上緣的連線，與經股骨頭中心的垂線所形成的夾角（冠狀位T2WI：FOV 25mm×25mm，層厚3mm，層間距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩陣 320×224，激勵次數4，帶寬31.25 Hz）。 圖3b CCE角，股骨頭中心至髖臼軟骨外上緣的連線，與經股骨頭中心的垂線所形成的夾角（代表髖臼與股骨頭之間的位置關系）（冠狀位 T2WI：FOV 25 mm×25 mm，層厚3mm，層間距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩陣 320×224，激勵次數 4，帶寬 31.25Hz）。Figure 3a.CE angle：the angle between the connection of the center of the femoral head to the upper edge of the acetabulum and the center of the femoral head and the vertical line(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125 ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25 Hz).Figure 3b.CCE angle,the angle between the connection of the center of the femoral head to the upper edge of the acetabular cartilage and the center of the femoral head and the vertical line(representing the relationship between the acetabulum and the femoral head)(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).

2 結果

經χ2檢驗得，閉合復位術成功組中患兒的性別及側別與失敗組相比均無明顯統計學差異（χ2=0.028，P=0.866；χ2=2.878，P=0.09；表 1）；經獨立樣本t檢驗得，閉合復位術成功組患兒治療時的年齡與失敗組相比無明顯統計學差異（F=1.188，P=0.279）。

表1 閉合復位成功組與失敗組的統計學比較

通過測量得閉合復位術成功組中BAI平均值為（31.22±0.6）°，CAI平均值為 （15.48±0.4）°，CE 角 平均值為（13.73±0.7）°，CCE 角平均值為（17.83±0.8）°；閉合復位術失敗組中BAI平均值 為 （35.51±1.2）°，CAI 平 均 值 為（19.36±0.9）°，CE 角平均值為（1.36±0.6）°，CCE 角平均值為（1.91±0.8）°。經獨立樣本t檢驗得，兩組患兒BAI、CAI之間差異無統計學意義（F=0.03，P=0.863）、（F=2.517，P=0.116）； 而閉合復位術成功組患兒的CE角、CCE角明顯大于失敗組患兒的CE角、CCE角，差異有統計學意義（F=11.764，P=0.001；F=4.606，P=0.034；表 2）。其中閉合復位術成功組患兒治療前BAI平均值為（35.83±0.7）°，CAI平均值為（23.49±0.7）°，CE 角平均值為（1.04±0.7）°，CCE 角平均值為（1.37±1.0）°；閉合復位術失敗組患兒治療前BAI平均值為（37.61±1.2）°，CAI平均值為（26.16±1.1）°，CE 角平均值為（0.42±0.3）°，CCE 角平均值為（0.76±0.5）°。經獨立樣本t檢驗得，治療前兩組患兒BAI、CAI之間差異無統計學意義（F=0.312，P=0.579；F=3.467，P=0.069）；CE角、CCE角之間差異無統計學意義（F=2.340，P=0.133；F=0.261，P=1.295）（表 3）。

表2 閉合復位成功組與失敗組的統計學比較

表3 成功組與失敗組閉合復位前的統計學比較

我們又分別觀察了兩組患兒髖關節中髖臼軟骨、盂唇、圓韌帶情況，發現閉合復位術成功組的70個髖中：2個髖臼軟骨內出現高信號區，31個盂唇有肥大、內翻，4例圓韌帶延長并肥厚；失敗組的33個髖中：7個髖臼軟骨內出現高信號區，33個盂唇有肥大、內翻，24個圓韌帶延長并肥厚。經χ2檢驗得，閉合復位術失敗組患兒髖臼軟骨內出現高信號區、盂唇有肥大內翻、圓韌帶延長并肥厚的個數明顯多于成功組的個數（表4）。其中，在治療前MR圖像上發現成功組27個髖中：1個髖臼軟骨內出現高信號區，18個盂唇有肥大、內翻，2個圓韌帶延長并肥厚；失敗組20個髖中：3個髖臼軟骨內出現高信號區，20個盂唇有肥大、內翻，12個圓韌帶延長并肥厚。經χ2檢驗得，治療前失敗組盂唇有肥大內翻、圓韌帶延長并肥厚的個數明顯多于成功組的個數；而治療前兩組患兒髖臼軟骨內出現高信號區之間差異無統計學意義（χ2=1.883，P=0.17）（表 5）。

表4 閉合復位成功組與失敗組的統計學比較

表5 成功組與失敗組閉合復位前的統計學比較

3 討論

閉合復位術并石膏褲外固定是治療DDH的重要方法之一，然而有時術后效果并不滿意，早期發現和進一步的手術治療對髖關節正常關系的重建至關重要[4]。本研究發現閉合復位術失敗組的CE角、CCE角與成功組相比明顯變小，而BAI、CAI與成功組相比并無明顯變化。同時，閉合復位術失敗組中患兒髖臼軟骨內出現高信號區、盂唇肥大及內翻、圓韌帶延長肥厚個數明顯多于成功組出現的個數。

閉合復位術適用于3歲以下的患兒，一般而言，行閉合復位術治療的年齡越小，效果越令人滿意。本研究發現，年齡對閉合復位術成功與否并無明顯影響，同時患兒的性別、側別也不會影響術后結果。

髖臼發育不良、髖關節半脫位、髖關節脫位是DDH的主要類型，BAI和CE角可以用來評價術后髖臼的發育狀況和髖關節的對位關系[8]。骨盆平片可以測量這些角度，但卻無法顯示軟骨性結構，因此無法準確評估髖臼的發育狀況。近年來，CAI越來越廣泛地用于評估髖臼的發育，Ryoko等提出如果髖臼軟骨充分骨化形成骨性髖臼，可以避免進一步的手術治療[9]。盡管如此，仍然有部分學者認為髖臼軟骨并不總會反映髖臼的發育好壞，即使髖臼軟骨發育尚可，仍然可以由于一些原因導致軟骨的骨化不佳[8]。本研究發現，閉合復位術成功組與失敗組的BAI與CAI相比較并無明顯統計學差異，因此不能用此來判斷閉合復位術的結果。

CE角及CCE角是觀察DDH的重要指標。Ryoko等研究發現對于DDH患兒的術后評估，CCE角比CAI更可靠、意義更大[9]。本次研究發現，閉合復位術成功組的CE角及CCE角明顯大于閉合復位術失敗組的角度值，因此可以用來作為觀察閉合復位術是否成功的重要指標。然而，有學者表明，CE角及CCE角的測量僅對＞5歲的兒童有意義，因為年紀小時（尤其是合并DDH的兒童），股骨頭中心很難確定[8]；另外CE（CCE）角的測量取決于髖和下肢擺放的體位，所以不能完全依靠CE（CCE）角來預測閉合復位術成功與否。同時，2歲以上的兒童髖臼軟骨才具有骨化潛能，有時髖臼骨化情況與CCE角可以無關，所以需要進一步的觀察股骨頭和髖臼發育的改變以及兩者對應關系的一致性。

年齡小的兒童，髖關節軟骨成分比重很大，對髖臼軟骨的定性評價對預測髖臼的生長非常重要[10]，本研究著重觀察髖臼軟骨的形態及信號。Wakabayashi等[11]研究發現當DDH患兒髖臼軟骨負重區T2WI上出現高信號區（High signal intensity areas，HSIA）時（圖4），髖臼的發育較差，而高信號區的出現與股骨頭的異常應力負荷有關。本研究表明，閉合復位失敗組中髖臼軟骨內出現高信號區的個數明顯高于閉合復位成功組的個數，與Wakabayashi等的研究結果相符，說明閉合復位術后HSIA陽性會導致復位失敗，需要進一步的治療。

髖臼盂唇是髖關節內的環形纖維軟骨結構，可以加深髖臼窩，有助于維持髖關節的穩定性[12-13]。正常盂唇在MRI上顯示為邊緣光滑的三角形低信號區，DDH患兒髖臼盂唇的形態、位置及信號可能會異于正常。T?nnis指出關節盂唇增生、內翻嵌于股骨頭和髖臼間隙內（圖5），會阻擋同心圓復位，同時肥大、內翻的盂唇會增加關節內的壓力、導致股骨頭壞死的發生[14]。本研究發現，失敗組中盂唇全部出現肥大、內翻，因此可以用來作為評估閉合復位術復位結果的指標之一。

股骨頭圓韌帶起自髖臼橫韌帶，止于股骨頭小凹，可以協助維持髖關節的穩定，對抗過大的外力防止髖關節半脫位[15]。圓韌帶的肥厚（圖6）會限制股骨頭與內側髖臼壁之間的聯系，妨礙同心圓復位。本次研究發現，閉合復位術失敗組股骨頭圓韌帶肥厚的發生率明顯高于成功組，提示圓韌帶肥大可以導致治療效果不滿意。

為進一步完善研究，本研究分別對閉合復位成功與失敗組治療前的一些數據進行比較，發現治療前失敗組盂唇肥大內翻、圓韌帶延長并肥厚的例數明顯多于成功組的個數，進一步提示盂唇肥大內翻、圓韌帶延長并肥厚可導致治療效果不滿意；同時發現盡管失敗組中CE角、CCE角明顯小于成功組，以及失敗組中髖臼軟骨出現高信號區的個數明顯多于成功組，但在治療前差異并無統計學意義，該原因可能由于太小的兒童核磁檢查前需水合氯醛射肛以及經濟方面因素，使得術前MRI資料相對較少，對結果造成一定影響。本課題設計著重于閉合復位術后的MRI比較，在今后的研究中會搜集更多資料，進一步關注術前術后的MRI對比。

圖4 女，8月，雙側DDH閉合復位術后行雙髖MR掃描發現左側髖臼軟骨內出現高信號區（冠狀位T2WI：FOV 25mm×25mm，層厚 3mm，層間距0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩陣320×224，激勵次數 4，帶寬 31.25 Hz）。 圖5 男，6月，左側DDH閉合復位術后行雙髖MR掃描，發現左髖臼盂唇肥厚、內翻（冠狀位 T2WI：FOV 25mm×25mm，層厚 3mm，層間距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩陣 320×224，激勵次數4，帶寬31.25Hz）。 圖6 男，2月，右側DDH閉合復位術后行雙髖MR掃描發現右側圓韌帶較對側迂曲、延長、肥厚（冠狀位T2WI：FOV 25 mm×25mm，層厚 3mm，層間距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩陣 320×224，激勵次數 4，帶寬 31.25Hz）。Figure 4.An 8-month girl with developmental dysplasia of the bilateral hip who undergoes bilateral hip MR scan after closed reduction.High signal area appears in the left acetabular cartilage(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).Figure 5.A 6-month boy who undertakes bilateral hip MR scan after closed reduction of developmental dysplasia of the left hip.The left acetabulum is hypertrophic and inverted(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).Figure 6.A 2-month girl who undergoes bilateral hip MR scan after closed reduction of the developmental dysplasia of the right hip.The right round ligament is tortuous,prolonged and hypertrophic compared with the contralateral(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).

骨盆X線片是評測DDH患兒閉合復位術后髖關節發育情況的重要方法，可以顯示髖臼有無變淺以及對股骨頭覆蓋情況，然而由于石膏外固定的遮擋，一些結構可能顯示不清；另外X線有輻射、為重疊影像、無法顯示軟骨及軟組織情況，因此有一定的局限性。髖關節X線造影可以用于觀測及評估術后髖臼覆蓋情況，但屬于侵入性檢查、對人體有傷害，并很難觀察三維結構。CT對顯示髖臼的形態、深度以及股骨頭與髖臼的關系非常有用，CT三維重建可以顯示DDH患兒的骨性立體結構變化，但仍不能很好顯示關節軟骨和周圍軟組織結構，小于6月的嬰兒和骨化延遲的患兒，由于股骨頭內為軟骨，無法直接在CT圖像上顯示。而MRI具有明顯優勢，屬于非侵入性檢查，對人體無放射傷害，可以全方位、多層面成像，還可以區分發育尚不成熟的髖部骨性和軟骨性結構，并很好顯示軟組織情況，近年來已經作為觀察DDH患兒術后改變以及評價預后的重要方法[16-17]。

檢查前體位的擺放以及個別圖像質量的因素可能會對測量結果有一定影響；同時本研究尚存在以下不足：①納入的患兒數量不足，可能會使結果造成一定的偏移，在今后的工作中，會增加樣本的數量，進一步去細化、研究。②目前國內、外尚未形成判斷閉合復位術成功與否的統一標準，因此用本研究采用的標準的結果，還需要將來的隨訪進一步觀察。

CE（CCE）角代表髖臼與股骨頭間的對應關系，可作為判斷閉合復位術是否成功的重要指標之一。同時髖臼軟骨內高信號區的出現、盂唇肥大及內翻、圓韌帶延長并肥厚會阻擋同心圓復位，導致治療效果不滿意。早期發現意義重大，可以指導臨床的進一步治療，防止并發癥的出現。