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）是因多種原因導致的足部感染、潰瘍和（或）深層組織的損傷，包括神經病變、繼發感染的創傷、血液免疫系統疾病及動脈閉塞性疾病等。國外流行病學調查指出，糖尿病患者1 年內新發足部潰瘍的幾率是2.5%，每年約＞100,000 DF 患者因未及時治療愈合最終導致截肢［1］。我國DF 患者1 年內新發潰瘍的幾率為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，而截肢風險更是單純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 例診斷為神經性骨關節病，余68 例患者中有28 例（24 例有骨髓炎，4 例無骨髓炎）經一次或多次手術（包括截肢或骨清創術）證實，40 例未接受手術的患者，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：根據病變情況進行橫軸位、矢狀位及冠狀位及掃描，掃描序列包括T1WI、脂肪抑制T2WI 及短時反轉恢復（short time inversion recovery，STIR）T2WI。選擇專用線圈進行掃描。（2）CTA 檢查方法：掃描范圍L3 水平至足底；先進行常規平掃，再經靜脈注射非離子型對比劑，采用造影劑追蹤技術監測感興趣區，設定閾值100 Hu，延遲10 s 后掃描，實施全下肢血管掃描。將數據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 位主治醫師以上的診斷醫師在不知道病理結果的前提條件下對DF 患者的X 線、MRI 影像學資料進行分析，按發病部位分為前足、中足和后足，評估內容包括骨關節病變（骨髓T2WI 信號增高，T1WI 信號減低、骨軟骨改變、骨質破壞、骨折、關節脫位）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：下肢動脈分為總共7 個節段，分別為髂總外動脈、股動脈、腘動脈、脛前動脈、脛后動脈、腓動脈及足背動脈；每段血管狹窄程度分為4 級：A 級：血管正常或輕度狹窄（狹窄度＜40%）；B 級：血管中度狹窄（狹窄度≥40%，＜70%）；C 級：血管重度狹窄，但未見血管節段性完全閉塞（狹窄程度≥70%）；D 級：血管完全閉塞。

1.4 統計學分析 采用SPSS 24.0 統計學方法。計數資料用卡方檢驗或Fisher 精確檢驗；多因素分析采用二元Logistic 回歸。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 X 線、CTA、MR 影像學特點 70 例DF 患者有2例患者考慮為神經性關節病，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 線各影像學特征的敏感度不如MR；而在MR 檢查中T2WI信號增高、T1WI 信號減低、骨質破壞、潰瘍在骨髓炎患者中更為常見（P＜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 例進行CTA 檢查，均有雙下肢不同程度狹窄（見圖1）。下肢動脈中重度狹窄及閉塞主要以膝下動脈（脛前動脈、脛后動脈、腓動脈及足背動脈）多見。DFO 患者雙側下肢動脈多發鈣化斑塊形成，并伴有雙下肢動脈硬化閉塞癥及局部側支血管形成，將下肢動脈分為膝上動脈、膝下動脈，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）；雙下肢局部動脈閉塞（粗箭頭）及側支循環形成（短箭頭）

表1 X線、MR的影像學表現

表2 下肢動脈CTA狹窄比較

2.2 二元Logistic 回歸分析 T1WI 信號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信號增高、T1WI 信號減低、骨質破壞、潰瘍四種影像學特征ROC 分別為74.1%；83.8%；65.7%；65.2%，預測概率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、穿透骨皮質并侵襲骨髓而形成的［3］，是DF 的主要并發癥之一，鑒別DFO 與單純DF 潰瘍對于治療方法的選擇非常重要，如蜂窩組織炎一般只要2 周靜脈內抗感染治療，骨髓炎則需＞4 周的靜脈內抗感染治療或手術治療［4］。具有組織病理學的骨骼活組織檢查是診斷骨髓炎的金標準，能確定感染的病菌及其抗生素敏感度。較多臨床醫師認為骨骼活組織檢查是一種侵入性手術，有播種和/或損害的風險；此外，骨活檢可能由于先前的藥物治療或標本的缺陷而導致假陰性結果［5］。研究表明，MRI 是診斷DF 骨髓炎最好的無創成像方法，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 信號增高、T1WI 信號減低、骨質破壞及潰瘍這四種MRI 表現對于DFO 具有診斷意義，尤其是T1WI 信號減低是主要的診斷因素。有文獻表明骨髓炎主要的MRI 表現是T1WI 脂肪信號減低，液體敏感序列（脂肪抑制T2WI 或STIR 的T2加權/PD 加權）信號增加，以T1WI 脂肪信號被抑制后明顯，原因是炎癥所導致的靜脈充血、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信號增高診斷骨髓炎的敏感度較高，但特異度相對較低，原因是反應性骨髓水腫、與身體負重改變有關的應激變化、近期手術和神經性骨關節病等均能顯示骨髓水腫，這些表現與骨髓炎在T2WI 成像上相似，從而降低特異度，因此伴隨T1WI 上脂肪信號被抑制才能診斷為骨髓炎［8-9］。但DURYEA 等［10］對46 例DF 潰瘍的MRI 檢查進行分析，當患者僅有T2WI 信號增高被診斷為單純性骨炎時，約61%患者最終進展為骨髓炎（T1WI信號減低）。因此，即使骨髓T2WI 高信號特異度不高，但仍需要密切監測。TOLEDANO 等［11］認為，診斷骨髓炎確切的辦法是找出骨質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生的，通常發生在壓力異常的部位，并隨之產生皮膚潰瘍、蜂窩織炎、膿腫及竇道。

由于糖尿病患者常伴有神經性骨關節病和足部其他骨性改變，包括梗死、缺血性壞死、骨軟骨炎、隱匿性骨折及負重改變相關的生物力學應力變化等對DFO的診斷造成困難，除了簡單的T1加權序列，液體敏感序列外，DWI、ADC 及對比動態增強掃描可以進一步幫助放射醫師診斷。在DF 軟組織感染中，炎癥細胞、膿液和細胞廢物減少游離水擴散，導致膿腫和無存活組織的DWI 高信號強度和中至低的ADC 值。在單純水腫患者中，如神經性關節病，由于T2-shine 現象，可見到高信號強度和高ADC 值［12］。有研究表明［13］，DF 的非骨髓炎強化病灶區的Ktrans、Ve 值明顯低于骨髓炎區，動態對比增強掃描可以為臨床提供客觀及準確的定量數值來判斷是否合并骨髓炎。

了解DFO 下肢動脈病變大致范圍、管壁狀況，明確管腔狹窄程度，對臨床決定患者診療方法有著決定性的意義。在對DF 患者下肢血管疾病的影像學檢查中，DSA 是“金標準”，而在臨床實踐中，因DF 患者多為老年患者，常合并多發基礎疾病，DSA 作為有創性檢查，操作風險高，且費用昂貴。MRA 是無創性檢查，其檢測安全系數高，但對鈣化病變的表現不佳，空間分辨率及對膝下動脈病變的顯示效果不如CTA［14］。而CTA 同樣作為無創檢查方法之一，還可以通過多種后處理技術對狹窄部位突出顯示，不僅可以清楚顯示血管形態、大小分支、交通支與走行，還對管腔內的斑塊、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脈段（脛后動脈、脛前動脈及足背動脈），較少累及股腘動脈段，其分布情況與非糖尿病患者明顯不同，同時病變也以中/重度鈣化居多，其原因是下肢供血動脈狹窄易引起DF 患者膝下動脈血流動力學改變。動脈粥樣硬化斑塊脫離后，會發生遠端小動脈栓塞和微循環閉塞，局部缺血壞死，病變范圍廣，呈節段性彌漫性分布；糖尿病病程延長后，患者足背動脈發生管腔狹窄、血流加速、沖刷血管壁，導致血管壁損傷。此外，從股深動脈位置起的下肢血管分支較少，血管間吻合較少［15］。

T1WI 信號減低是診斷糖尿病骨髓炎的有力證據，結合MR 多種特征，如T2WI 信號增高、T1WI 信號減低、骨質破壞、潰瘍可以幫助醫師更準確判斷是否合并骨髓炎；但對DF 患者MR 的分析局限于平掃的T1WI 及T2WI，缺乏對DWI、ADC 及動態增強序列等MR 功能成像的觀察及分析，同時對骨髓炎在T1WI 上的異常表現僅限于信號強度的高低，而缺乏對T1WI 骨髓信號減低的模式以及分布的進一步分析。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，有利于影像醫師對下肢血管進行準確評估分級，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，并采用長期隨訪進行進一步分析。