MRI 4種不同序列對(duì)ARCOⅠ期股骨頭缺血性壞死診斷比較研究

劉洋，林俊東

非創(chuàng)傷性股骨頭缺血性壞死(avascular necrosis of thefemoral head，ANFH)起病隱匿。國際骨循環(huán)學(xué)會(huì)(Association Research Circulation Osseous,ARCO)分期為Ⅰ期的患者通常無自覺癥狀，在X線及CT圖像上也無異常征象[1]。MRI是ANFH最敏感的無創(chuàng)檢查方法，但不同序列對(duì)ARCOⅠ期ANFH診斷的敏感性不同，常常是通過檢查臨床癥狀體征明顯的一側(cè)時(shí)無意中發(fā)現(xiàn)對(duì)側(cè)有ARCOⅠ期的征象來判斷[2]。DSA是檢查ANFH血管病變的“金標(biāo)準(zhǔn)”[3]。筆者搜集本院32例ARCOⅠ期ANFH臨床和MRI資料，對(duì)照其DSA表現(xiàn)，評(píng)估不同序列對(duì)ARCOⅠ期ANFH診斷的敏感性，旨在提高診斷的準(zhǔn)確率。

材料與方法

1.一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡20～60歲；②研究側(cè)髖關(guān)節(jié)無臨床癥狀、體征，對(duì)側(cè)為ANFH；③研究側(cè)髖關(guān)節(jié)X線及CT檢查無異常表現(xiàn)；④研究側(cè)MRI擬診為ANFH ARCOⅠ期。排除標(biāo)準(zhǔn)：①研究側(cè)髖關(guān)節(jié)外科手術(shù)史；②碘對(duì)比劑使用高危者；③研究側(cè)髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良。據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)搜集2010年4月-2020年11月符合條件患者32例，男22例，女10例，年齡20～60歲，平均(43.7±12.5)歲,均行MRI T1WI TSE序列、T2WI TSE序列、PDWI序列、PDWI-SPAIR序列掃描，一側(cè)確診為ANFH，對(duì)側(cè)(研究側(cè))有ARCOⅠ期ANFH征象，2周內(nèi)行股骨頭滋養(yǎng)動(dòng)脈DSA造影和經(jīng)導(dǎo)管股骨頭滋養(yǎng)動(dòng)脈灌注術(shù)(transcatheter arterial infusion，TAI)治療，有完整的病史采集、髖關(guān)節(jié)查體、髖關(guān)節(jié)MRI、DSA檢查圖像資料及手術(shù)記錄等資料。本研究經(jīng)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(20131110)且獲得患者簽署的知情同意書。

2.DSA造影檢查及TAI手術(shù)情況

患者仰臥于DSA(Siemens Artis ZeeⅢ Ceiling)檢查床上，對(duì)側(cè)腹股溝區(qū)常規(guī)消毒鋪巾，用2%利多卡因局部麻醉后經(jīng)對(duì)側(cè)股動(dòng)脈入路,采用Seldinger技術(shù)置鞘,行逐條股骨頭滋養(yǎng)動(dòng)脈造影，用微導(dǎo)管超選擇插管后行低分子右旋糖酐、罌粟堿、尿激酶、山莨菪堿和丹參混合液灌注，如伴有AVM，先予以栓塞微粒球或彈簧圈栓塞瘺口后再行TAI。詳細(xì)記錄手術(shù)過程以及病變血管名稱、粗細(xì)、幾級(jí)分支及有無異常分流。

3.MRI檢查方法

采用Philips Achieva 1.5T MRI掃描儀，用體線圈行雙髖關(guān)節(jié)圖像采集。受檢者取仰臥位，雙下肢伸直且稍內(nèi)旋，掃描范圍包括髖骨、股骨上段。掃描序列：①T1WI冠狀面(TR 646 ms，TE 18 ms，層厚3 mm、層距0.5 mm，F(xiàn)OV 285 mm×403 mm，矩陣 114×142)；②T2WI冠狀面(TR 3612 ms，TE 100 ms，層厚3 mm、層距0.5 mm，F(xiàn)OV 285 mm×403 mm，矩陣252×270)；③T2WI橫軸面(TR 3613 ms，TE 100 ms，層厚4 mm、層距0.5 mm，F(xiàn)OV 285 mm×403 mm，矩陣252×270)；④PDWI 橫軸面(TR 2300 ms，TE 30 ms，層厚4 mm、層距0.4 mm，F(xiàn)OV 300 mm×350 mm，矩陣256×234)；⑤PDWI-SPAIR橫軸面(TR 2300 ms，TE 30 ms，層厚4 mm、層距0.4 mm，F(xiàn)OV 300 mm×350 mm，矩陣256×234)；⑥PDWI-SPAIR 冠狀面(TR 2300 ms,TE 30 ms，層厚3 mm、層距0.5 mm，F(xiàn)OV 285 mm×403 mm，矩陣244×240)。所有掃描序列FA 90°，NSA=1，全部圖像均傳送至圖像存檔通信系統(tǒng)(PACS)。

4.ANFH的ARCO分期Ⅰ期中MRI表現(xiàn)

股骨頭有陽性征象，包括股骨頭“雙線征”、線樣或局限性信號(hào)異常、骨髓水腫以及髖關(guān)節(jié)腔內(nèi)積液。ⅠA期股骨頭壞死范圍占股骨頭面積<15%；ⅠB期壞死范圍占股骨頭面積為15%-30%；ⅠC期壞死范圍占股骨頭面積>30%[1，2]。

5.ANFH的DSA定義

股骨頭滋養(yǎng)動(dòng)脈主干扭曲、變細(xì)，分支稀疏、纖細(xì)甚至閉塞或伴有AVM，TAI后10d左右行第二次TAI治療前造影，對(duì)比相同時(shí)相的第一次圖片，血管數(shù)量增多、增粗或者延長，閉塞血管再通，AVM瘺口被栓塞。

6.MRI圖像評(píng)價(jià)

由兩名高年資MRI診斷醫(yī)師經(jīng)同一認(rèn)定培訓(xùn)后采用盲法記錄、閱讀圖像。ARCOⅠ期ANFH的MRI相應(yīng)序列見股骨頭“雙線征”、線樣或局限性信號(hào)異常、骨髓水腫以及髖關(guān)節(jié)腔內(nèi)積液[2]，髖關(guān)節(jié)積液厚度大于同層面的關(guān)節(jié)間隙最狹窄部位認(rèn)定為陽性征象。意見不一致時(shí)通過協(xié)商討論以達(dá)成一致意見。

7.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，不同序列對(duì)股骨頭異常信號(hào)、骨髓水腫、髖關(guān)節(jié)積液的顯示率比較采用X2檢驗(yàn)并運(yùn)用X2分割進(jìn)行兩兩比較。P<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.MRI表現(xiàn)

32例患者研究側(cè)MRI均擬診為ARCOⅠ期ANFH，表現(xiàn)為股骨頭“雙線征”、線樣或局限性信號(hào)異常，髖臼、股骨頭、頸或粗隆間骨髓水腫或髖關(guān)節(jié)腔內(nèi)積液(圖1a～d)。不同序列上股骨頭信號(hào)迥異，如T1WI-TSE序列上股骨頭為等信號(hào)、T2WI-TSE序列上為線樣征、PDWI 序列表現(xiàn)為斑片狀低信號(hào)、PDWI-SPAIR 序列上則為斑片狀高信號(hào)(圖2a～d)。

圖1 女，55歲，右側(cè)股骨頭ARCOⅠ期ANFH。a)T1WI像示右側(cè)股骨頭小斑片狀稍低信號(hào)(箭)；b)T2WI像示右側(cè)股骨頭多發(fā)小斑片狀低信號(hào)并見“雙線征”(長箭)，髖關(guān)節(jié)腔內(nèi)少量積液(箭)；c)PDW像示右側(cè)股骨頭多發(fā)小斑片狀低信號(hào)并見“雙線征”(箭)；d)PDW-SPAIR 像示 右側(cè)股骨頭病灶呈多發(fā)小斑片狀高信號(hào)(箭)，并見股骨頭頸部骨髓水腫(長箭)、髖關(guān)節(jié)腔內(nèi)少量積液(箭頭)；e)微導(dǎo)管超選擇造影見右側(cè)旋股內(nèi)測動(dòng)脈主干紆曲(箭)，分支纖細(xì)(長箭)；f)右側(cè)旋股內(nèi)測動(dòng)脈起始處造影見臀下動(dòng)脈、閉孔動(dòng)脈、陰部內(nèi)動(dòng)脈均與之交通(箭)。

2.TAI術(shù)及DSA診斷結(jié)果

32例患者研究側(cè)DSA造影顯示30例有一支或多支血管異常改變，表現(xiàn)為股骨頭的旋股內(nèi)側(cè)動(dòng)脈、旋股外側(cè)動(dòng)脈或閉孔動(dòng)脈主干扭曲，分支等滋養(yǎng)血管僵直、變細(xì)、狹窄、閉塞、纖細(xì)側(cè)枝形成(圖1e)，以及與鄰近血管形成交通支，在關(guān)節(jié)囊周圍見網(wǎng)狀側(cè)枝形成(圖1f)，滋養(yǎng)動(dòng)脈主干或分支AVM(圖2e)。第二次TAI術(shù)前造影，對(duì)比第一次相同時(shí)相的圖片，扭曲的主干舒展，滋養(yǎng)血管柔順、數(shù)量增多、增粗并延長，閉塞及痙攣的血管再通或建立側(cè)支循環(huán)血管，原動(dòng)靜脈分流道被栓塞。2例在PDW-SPAIR序列上見股骨頭斑片狀高信號(hào)，其滋養(yǎng)動(dòng)脈DSA造影未見異常而排除了診斷，未做二次DSA檢查。

圖2 男，45歲，左側(cè)股骨頭ARCOⅠ期ANFH。a)T1WI冠狀位面像示左側(cè)股骨頭未見明顯異常信號(hào)；b)T2WI冠狀面像示左側(cè)股骨頭線樣低信號(hào)(箭)，髖關(guān)節(jié)腔內(nèi)少量積液(長箭)；c)PDW像示左側(cè)股骨頭內(nèi)上象限關(guān)節(jié)面下局限性低信號(hào)(箭)；d)PDW-SPAIR 冠狀面像示左側(cè)股骨頭小斑片狀高信號(hào)并骨髓水腫(箭)，髖關(guān)節(jié)腔內(nèi)少量積液(長箭)；e)左側(cè)旋股外側(cè)動(dòng)脈升支AVM(箭)，血流匯入股深靜脈，未見滋養(yǎng)左側(cè)股骨頭。

3.MRI各個(gè)序列對(duì)ARCOⅠ期ANFH檢出的主要征象比較

30例DSA證實(shí)為ARCOⅠ期ANFH中，1例見髖關(guān)節(jié)積液和骨髓水腫，1例僅見髖關(guān)節(jié)積液，另1例僅見骨髓水腫，其股骨頭信號(hào)均未見異常。PDW-SPAIR序列對(duì)股骨頭信號(hào)異常、骨髓水腫、關(guān)節(jié)積液的檢出均高于其它3種序列(表1)。以DSA 為金標(biāo)準(zhǔn)，T1WI序列診斷的符合率為50.00%，靈敏度46.67%，特異度100.00%，陽性預(yù)測值100.00%，陰性預(yù)測值11.11%；T2WI序列上述數(shù)值分別為75.00%，73.33%，100.00%，100.00%，20.00%；PDW序列為78.13%，76.67%，100.00%，100.00%，22.22%；而PDW-SPAIR序列為90.63%，96.43%，50.00%，93.10%，66.67%。診斷效能統(tǒng)計(jì)學(xué)分析顯示T1WI序列與T2WI、PDW、PDW-SPAIR序列之間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，T2WI、PDW與PDW-SPAIR序列間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而T2WI、PDW序列間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

表1 32例受檢者不同序列MRI征象比較 n(%)

討 論

新修訂的ARCO分期為4分期體系，Ⅰ和Ⅱ期為塌陷前病變，Ⅲ期分為早、晚期，X線片出現(xiàn)關(guān)節(jié)間隙變窄、髖臼改變和關(guān)節(jié)破壞的骨關(guān)節(jié)炎表現(xiàn)歸入Ⅳ期，并沒有對(duì)早期ANFH的MRI表現(xiàn)與組織學(xué)間進(jìn)行同步化研究，對(duì)ANFH治療指導(dǎo)和預(yù)后判斷的價(jià)值有待進(jìn)一步驗(yàn)證[4]。股骨頭的脂肪細(xì)胞死亡，纖維組織替代脂肪和造血細(xì)胞時(shí)MRI即可發(fā)現(xiàn)信號(hào)異常，故MRI是診斷ANFH最早、最敏感的無創(chuàng)檢查技術(shù)[5]。ARCOI期ANFH可無臨床癥狀和體征，MRI表現(xiàn)常不典型而漏診，錯(cuò)失早期治療的機(jī)會(huì)[3]。據(jù)ANFH單側(cè)起病，最后累及雙側(cè)股骨頭的特點(diǎn)[6]，筆者通過已確診一側(cè)的MRI圖片，尋找對(duì)側(cè)可能存在ARCOI期的MRI征象，再經(jīng)DSA造影證實(shí)，評(píng)估各序列診斷的敏感性。

MRI不同序列的成像側(cè)重點(diǎn)不同。T1WI上組織解剖結(jié)構(gòu)清晰，T2WI對(duì)組織病理改變敏感，PDW序列信號(hào)主要來自組織中水分子和(或)脂肪中的氫質(zhì)子[2]。PDW-SPAIR則是PHILIPS公司獨(dú)特的脂肪抑制技術(shù)，更好地顯示骨髓、軟骨、水腫及積液等病變，圖像解剖結(jié)構(gòu)清晰，層次豐富[7]。ARCOⅠ期ANFH的MRI表現(xiàn):①病灶邊緣見硬化反應(yīng)，T1WI上見局限性黑色線狀低信號(hào)。②T2WI上低信號(hào)線內(nèi)側(cè)見一條高信號(hào)線，即雙線征。③PDW序列上為局限性高信號(hào)、低信號(hào)及等信號(hào)。④病灶在PDW-SPAIR序列上為黑色背景下的高信號(hào)，顯示最為敏感。本研究也表明PDW-SPAIR對(duì)股骨頭信號(hào)異常診斷陽性率達(dá)90.63%，在所有檢查序列中最高，是診斷ARCOⅠ期ANFH的優(yōu)選序列。但PDW-SPAIR序列可能存在偽影[8]，而且還需要排除臥床、肥胖、運(yùn)動(dòng)、機(jī)體缺血缺氧、脂肪和水比例改變?cè)斐晒撬栊盘?hào)異常[9，10]，本組2例PDW-SPAIR序列上發(fā)現(xiàn)股骨頭局限性高信號(hào)，擬診ARCOⅠ期ANFH，經(jīng)DSA造影修訂了診斷，推測是受檢者肥胖引起股骨頭骨髓局限性信號(hào)異常，造成誤判。

本組資料表明股骨近端骨髓水腫是ARCOⅠ期ANFH常見征象，以PDW-SPAIR序列最為敏感，陽性率達(dá)68.75%，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)DSA造影時(shí)骨髓水腫區(qū)血管增多或存在異常交通支，筆者認(rèn)為是因?yàn)榇藭r(shí)ARCOⅠ期ANFH患者的機(jī)體啟動(dòng)代償機(jī)制，病變周圍側(cè)支循環(huán)建立和潛在的交通支開放使相應(yīng)區(qū)域灌注增加，完成股骨頭壞死灶的營養(yǎng)供給及代謝產(chǎn)物的運(yùn)輸，即骨髓水腫與該區(qū)域過度灌注有關(guān)，是ARCOⅠ期ANFH可逆轉(zhuǎn)的病理生理過程。Koo等[11]也對(duì)股骨近端骨髓水腫患者進(jìn)行相關(guān)血管造影觀察，結(jié)果顯示患者股骨近端滋養(yǎng)血管擴(kuò)張；應(yīng)用核素掃描提示患者股骨近端核素?cái)z取增加，表明該區(qū)域血流增加或毛細(xì)血管通透性增高，說明骨髓水腫是相應(yīng)區(qū)域血流灌注增加所致，不是股骨頭塌陷的先兆[12]。本研究表明髖關(guān)節(jié)積液是ARCOⅠ期ANFH僅次于股骨頭信號(hào)異常的常見影像特征，同樣以PDW-SPAIR序列最為敏感，陽性率高達(dá)84.38%，筆者推測上述的相應(yīng)區(qū)域過度灌注促使髖關(guān)節(jié)囊分泌關(guān)節(jié)液進(jìn)入關(guān)節(jié)腔，形成髖關(guān)節(jié)積液，并參與壞死區(qū)代謝物交換，從而使早期壞死灶得以修復(fù)，即ARCOⅠ期ANFH的髖關(guān)節(jié)積液也是機(jī)體的代償表現(xiàn)。本研究3例僅見髖關(guān)節(jié)積液或/和骨髓水腫，股骨頭信號(hào)無異常，DSA發(fā)現(xiàn)其旋股內(nèi)側(cè)動(dòng)脈變細(xì)，臀下動(dòng)脈側(cè)支循環(huán)建立而診斷為ARCOⅠ期ANFH，經(jīng)1次TAI后造影，上述MRI表現(xiàn)消失。故筆者認(rèn)為ARCOⅠ期ANFH的滋養(yǎng)血管可以是代償性增加，一旦致病因素消失或經(jīng)過有效治療可逆轉(zhuǎn)影像學(xué)改變,反之，則出現(xiàn)ANFH典型的DSA及MRI征象。

ANFH分期體系應(yīng)能定位和定量分析壞死區(qū)域，反應(yīng)ANFH的病理演變，指導(dǎo)治療方案的選擇和評(píng)估預(yù)后。然而，本研究表明ARCOⅠ期ANFH的壞死灶可先位于對(duì)缺血缺氧敏感的骨髓而不累及股骨頭表面，甚至在MRI各序列上股骨頭均無病灶，僅見骨髓水腫和/或關(guān)節(jié)積液，因此，據(jù)股骨頭壞死范圍占股骨頭面積來進(jìn)行分期有明顯缺陷。況且，新修訂ANFH ARCO分期體系未闡明骨髓水腫及股骨頭滋養(yǎng)血管改變的臨床意義，值得商榷，相信這些不足之處在將來會(huì)得到不斷修訂和完善。

本研究的局限性：① 回顧性單中心資料，限制了統(tǒng)計(jì)學(xué)效能；② 基于對(duì)側(cè)為ANFH的研究，難以避免樣本選取的偏倚；③ 以DSA診斷ANFH，缺乏病理學(xué)依據(jù)。

總之，T2WI、PDW及PDW-SPAIR序列均可用來檢出ARCOⅠ期ANFH，PDW-SPAIR序列是最佳序列,從而有效指導(dǎo)臨床早期診斷及治療。在一側(cè)MRI圖像上發(fā)現(xiàn)ANFH時(shí)，對(duì)側(cè)盡可能行DSA造影檢查有助于提高ARCOⅠ期ANFH診斷的準(zhǔn)確率，避免漏診，為可能介入治療創(chuàng)造條件。