劉海明，梁輝清，劉萬新，劉日新，黃錦釗，袁國奇

(廣東醫(yī)學院附屬陳星海醫(yī)院放射科，廣東中山528415)

數(shù)字減影CT灌注成像在股骨頭早期缺血性壞死中的應用

劉海明，梁輝清，劉萬新，劉日新，黃錦釗，袁國奇

(廣東醫(yī)學院附屬陳星海醫(yī)院放射科，廣東中山528415)

目的探討數(shù)字減影CT灌注成像(Subtraction CT perfusion imaging，SCTP)在股骨頭早期缺血壞死(Avascular necrosis of femoral head，ANFH)中的應用。方法股骨頭早期缺血性壞死19例，股骨頭灌注前先行平掃，再進行同層面灌注掃描，將灌注圖像經數(shù)字減影后得到一組新灌注圖像。再經工作站灌注軟件后處理，計算出血流量(BF)、血容量(BV)、對比劑平均通過時間(MTT)及相應色階圖，用于ANFH診斷。結果早期ANFH患側(27側)股骨頭BF數(shù)值較健側(11側)BF顯著減少，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)?；紓裙晒穷^BV、MTT數(shù)值對比健側組間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結論SCTP計算出的BF、BV、MTT能反映早期股骨頭缺血的微循環(huán)灌注信息，可以為臨床診斷ANFH提供重要的診斷依據。

灌注成像；數(shù)字減影；股骨頭壞死；X線計算機體層攝影術

股骨頭缺血性壞死(Avascular necrosis of the femoral head，ANFH)早期癥狀并不典型，出現(xiàn)明顯癥狀時往往病變己為中晚期。隨著人們生活水平的提高和臨床醫(yī)師對ANFH防治的重視，ANFH的早期診斷非常重要。股骨頭CT灌注成像技術在ANFH中應用具有可行性，輔以數(shù)字減影技術可避免常規(guī)股骨頭CT灌注成像的缺陷，從而提高早期ANFH檢出率。

1 資料與方法

1.1 一般資料收集2010年3月至2012年10月實施數(shù)字減影股骨頭CT灌注成像(SCTP)32例，選擇臨床資料完整、SCTP檢查成功的26例進行數(shù)據初步分析。依據Froberg的CT 6期分類法[1]，F(xiàn)roberg將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期作為早期股骨頭缺血性壞死，經臨床檢查及CT掃描符合ANFH的病例有19例，其中男性11例，女性8例，年齡21~74歲，中位年齡(41±22)歲。19例患者均有髖部或大腿酸痛不適，6例伴有間歇性跛行，髖關節(jié)活動受限等癥狀。股骨頸骨折7例，因類風濕關節(jié)炎等有長期服用激素史5例，酗酒史2例，其他不明原因5例。38髖關節(jié)中單側發(fā)病11例，雙側髖關節(jié)受累8例。

1.2 檢查方法采用GE Hispeed NX/I螺旋CT掃描，掃描前先選擇股骨頭感興趣層面(靶層面)進行平掃1~2層，層厚6 mm(圖1A)；肘前靜脈注入300 mgI/ml碘海醇100 ml、流速4 ml/s，延遲8 s后開始感興趣區(qū)同層掃描，選擇Cine模式，總共采集45層動態(tài)增強圖像。將灌注后獲得的圖像逐一與同層的平掃圖像進行減影成像，得到一組興趣區(qū)骨組織的無干擾圖像，從而突出顯示骨組織對比劑血流灌注影像。最后將數(shù)據傳送至AW 4.2工作站，用Perfusion 3.0軟件進行后處理分析，得到血流量(BF)、血容量(BV)、對比劑平均通過時間(MTT)等數(shù)據，用于對股骨頭微循環(huán)評價。

1.3 統(tǒng)計學方法應用SPSS20.0統(tǒng)計軟件，將缺血側與健側股骨頭BF、BV、MTT對應組間比較采用獨立樣本t檢驗，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

患側與健側股骨頭各灌注參數(shù)中(見表1)，患側股骨頭BF、BV數(shù)值低于健側股骨頭灌注數(shù)值，患側股骨頭BF數(shù)值顯著減少，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)?；紓裙晒穷^BV較健側稍有增多，MTT較健側無延長或稍有延長，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。3例股骨頸骨折患側較健側BF增多，BV稍增多，MTT無延長。色階圖上正常股骨頭為明亮紅色、藍色、綠色，而患側股骨頭低灌注區(qū)色彩明亮度下降，且出現(xiàn)灌注缺損區(qū)(圖1B，1C)。

表1 缺血側股骨頭與健側股骨頭灌注各參數(shù)測量結果及比較

表1 缺血側股骨頭與健側股骨頭灌注各參數(shù)測量結果及比較

BF[ml/(100 g·min)] BV(ml/100 g) MMT(s) 7.24±3.25 2.86±1.84 3.78±1.83 22±14.12 4.27±2.23 2.54±3.58 7.21 1.29 0.96 0.012 0.307 0.255

圖1 股骨頭CT灌注成像

3 討論

ANFH是世界范圍內的骨科常見難治性疾病，發(fā)病率較高，近年來呈逐漸增多趨勢，股骨頭外傷及皮質激素治療后、酗酒為引起ANFH的高危因素。ANFH的早期診斷非常重要，其理想的治療應在早期階段，如果迅速采取有效措施，可防止股骨頭塌陷，保存關節(jié)功能。

3.1 ANFH的CT分期由于CT密度分辨率高，在觀察骨小梁變化、小囊變、關節(jié)面下骨折及塌陷、新生骨等方面有獨特的優(yōu)勢，對疑診ANFH患者行CT灌注前應常規(guī)薄層掃描。Froberg將ANFH CT影像分為6期：0期：正常；Ⅰ期：骨小梁星芒結構增粗、扭曲變形及出現(xiàn)斑片狀高密度硬化或(和)骨質疏松；Ⅱ期，斑片狀骨硬化及囊狀透亮區(qū)，骨小梁星芒狀結構消失；Ⅲ期，在Ⅱ期基礎上出現(xiàn)“新月征”及輕度骨碎裂和關節(jié)面微陷；Ⅳ期：明顯骨碎裂及關節(jié)面塌陷致股骨頭失去完整性；Ⅴ期：合并股骨頭肥大畸形，髖臼緣增生及關節(jié)間隙變窄。Froberg等[1]認為Ⅲ期是診斷和治療ANFH的關鍵期，一旦進入Ⅳ期則會發(fā)生不可逆的病理變化及向Ⅴ期迅速發(fā)展。本組ANFH將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期作為早期ANFH。

3.2 SCTP的原理及臨床應用近年來，有學者在股骨頭灌注成像方面做了大量實驗研究，結果發(fā)現(xiàn)股骨頭CT灌注成像技術可行，可以測定股骨頭血流變化，定量診斷骨壞死[2-4]。但由于股骨頭的血供并不豐富，加上骨組織本身密度較高(如骨折、骨質增生、硬化等)，掩蓋了對比劑注入前后局部骨組織的血流灌注狀態(tài)變化，從而影響常規(guī)股骨頭CT灌注成像準確性。而利用數(shù)字減影技術，將灌注后圖像與灌注前圖像相減，得到一組突出了骨組織對比劑血流灌注新圖像。最后經灌注軟件處理得到有診斷信息的股骨頭微循環(huán)血流動力學參數(shù)，如血流量(BF)、血容量(BV)、對比劑平均通過時間(MTT)及相應色階圖，用于對股骨頭早期缺血性壞死的診斷評估。

本組病例中患側與健側股骨頭各灌注參數(shù)中，患側股骨頭血流量BF、BV減少，其中BF顯著低于健側股骨頭血流量，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。色階圖上正常股骨頭為明亮紅色、藍色、綠色，而患側股骨頭低灌注區(qū)色彩明亮度下降，且出現(xiàn)灌注缺損區(qū)。因為股骨頭血供并不豐富，患側股骨頭BV減少、MTT延長并無顯著差異，灌注成像數(shù)值相對于腦CT灌注數(shù)值偏低。患側股骨頭BF輕度減少，BV無減少或增加，MTT無延長，提示患側股骨頭血流灌注不足，是可逆性損害，此時如經臨床積極治療，可以避免股骨頭缺血壞死?；紓裙晒穷^BF、BV顯著減少伴MTT延長，提示患側股骨頭血流灌注嚴重不足，易導致股骨頭缺血壞死。本組3例股骨頭骨折患側BF增多，BV增多，MTT無延長，提示患側股骨頭血流出現(xiàn)再灌注，可能與股骨頭缺血后產生骨組織修復有關。股骨頭血流量下降與骨壞死程度并不是完全一致，只有血流量下降到一定程度并持續(xù)一段時間才會引起骨細胞壞死這種不可逆的病理變化。因此，早期發(fā)現(xiàn)股骨頭血流異常對股骨頭壞死的早期診斷和預防尤為重要[5]。

3.3 SCTP技術關鍵及問題技術關鍵：灌注前、后選擇的股骨頭興趣層面必須同層面，掃描矩陣及重建范圍等參數(shù)必須一致，掃描過程中患者平臥，不能移動。否則會導致減影后圖像數(shù)據出現(xiàn)誤差，影響灌注成像BF、BV、MTT及色階圖準確性；灌注后與灌注前數(shù)據相減比率一致，以隱約減去灌注前背景圖像為準；選擇股骨頭興趣區(qū)很重要，要結合灌注前圖像，盡量選擇大的興趣區(qū)。存在問題：目前工作站灌注軟件并非專用于股骨頭灌注開發(fā)的軟件，部分程序需要半自動后處理，過程略顯繁瑣，用時較長；經SCTP后處理的圖像BF、BV值較股骨頭CT灌注成像處理的數(shù)值偏低，但這并不影響臨床的應用價值，因為臨床上主要是需要股骨頭病變區(qū)和非病變區(qū)灌注參數(shù)上兩者的相對比較值及其差異性；經SCTP后處理的圖像層次欠豐富，損失部分解剖信息，可以結合平掃的對應圖像得到解決，不影響ANFH的診斷。

MSCT灌注成像較普通螺旋CT灌注成像具有極大優(yōu)勢，MSCT大幅度提高了Z軸方向的空間分辨率，實現(xiàn)多層同層動態(tài)CT灌注掃描，一次掃描覆蓋股骨頭全范圍，能全面了解股骨頭血流灌注情況?？傊?，SCTP技術為評價股骨頭血供情況、血流動力學狀態(tài)提供了一種直觀、無創(chuàng)性性影像學檢查方法，輔以數(shù)字減影技術可避免常規(guī)股骨頭CT灌注成像的缺陷，在ANFH的早期診斷和治療及術后評價等方面發(fā)揮重要作用。

[1]Froberg PK,Branstein EM,Buckwalter KA.Osteonerosis transient osteoporosis an transient bone marrow edema:current concept[J]. Radiol Clin NorthAm,1996,34(2):273-292.

[2]劉德斌,紀鳳穎,范金玉.早期股骨頭壞死CT灌注成像的實驗研究[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學進展,2008,8(7):1310-1312.

[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(yī)學影像學雜志,2011,21 (2):252-254.

[4]楊秀軍,任其樂,李巍,等.減影CT灌注成像技術及對犬股骨頭壞死作用觀察應用[J].中國醫(yī)學影像技術,2009,25(7): 1131-1133.

[5]Vande Berg BE,Malghem JJ,Labaisse MA,et al.Avascular necrosis of the hip,comparison of contrast-enhanced and nonenhanced mrimaging with histologic correlation[J].Radiology,1992,182(2):445-450.

Application of subtraction CT perfusion imaging in early avascular necrosis of femoral head.

LIU Hai-ming, LIANG Hui-qing,LIU Wan-Xin,LIU Ri-xin,HUANG Jin-zhao,YUAN Guo-qi.Department of Radiology,Chenxinghai Hospital Affiliated to Guangdong Medical College,Zhongshan 528415,Guangdong,CHINA

ObjectiveTo investigate the application of subtraction CT perfusion imaging(SCTP)in early avascular necrosis of femoral head(ANFH).MethodsNineteen patients of ANFH were performed plain CT scan before the perfusion,and then performed perfusion scan at the same levels.The perfusion images were processed by digital subtraction perfusion software to get a group of new perfusion images.Then the images were post-processed by workstation perfusion software,and blood flow(BF),blood volume(BV),mean transit time(MTT)and the corresponding color mapping were calculated for the diagnosis of ANFH.ResultsThe BF value of femoral head at the affected side of early ANFH(n=27)were significantly reduced,compared with that at the healthy side(n=11),P<0.05.There were no statistically significant differences in BV or MTT between the two sides(P>0.05).ConclusionBF,BV,MTT can demonstrate the microcirculation perfusion information ofANFH,which provides an important basis for the clinical diagnosis ofANFH.

Perfusion imaging;Digital subtraction;Necrosis of femoral head;X-ray computed tomography

R445

A

1003—6350（2013）16—2396—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2013.16.0988

2013-06-10)

廣東省中山市科技計劃項目(編號：20102A122)

劉海明。E-mail：630186480@qq.com