董玉茹，王　宏，馮　虎，穆學(xué)濤，馬　毅，李　娜，劉　勉

磁共振掃描采用Argus和人工法測量股骨頭壞死面積的對比研究

董玉茹，王宏，馮虎，穆學(xué)濤，馬毅，李娜，劉勉

目的：對比分析磁共振掃描采用Argus法和人工法測量股骨頭壞死面積的準(zhǔn)確性和時效性，以探討Argus測量法的臨床應(yīng)用優(yōu)勢。方法：對某院收治的17例（31髖）股骨頭壞死患者的壞死面積分別進(jìn)行Argus法和人工法測量，比較測量結(jié)果及所需時間，同時考察2種評定結(jié)果與患者疼痛程度及股骨頭塌陷程度的相關(guān)性。結(jié)果：人工法和Argus法所測得的股骨頭壞死面積比分別為（33.5±4.08）%和（34.6±4.06）%，2組結(jié)果之間無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）；人工法耗時顯著長于Argus法（（21.3±3.62）min＞（7.89±1.03）min，P＜0.001）。經(jīng)回歸分析，2組壞死面積均與患者疼痛程度呈直線正相關(guān)，但Argus法所得數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)大于人工法（0.807 8＞0.746 9）；此外，隨訪期發(fā)生股骨頭塌陷11例（16髖），2組壞死面積均與患者的塌陷程度呈直線正相關(guān)，但Argus法所得數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)大于人工法（0.783 8＞0.726 7）。結(jié)論：磁共振掃描采用Argus法測量股骨頭壞死面積的精確度和時效性高，值得在臨床推廣。

磁共振掃描；Argus；人工法；股骨頭壞死面積

0　引言

股骨頭壞死系各種原因所致骨細(xì)胞缺血性凋亡的一種疾病，發(fā)展嚴(yán)重者可演化為骨小梁斷裂或股骨頭塌陷。基于其病因復(fù)雜，股骨頭壞死的發(fā)病機制尚未完全明確，但臨床患者的病理特征具有典型的一致性，即血供障礙、骨細(xì)胞變性、水腫和疼痛[1]。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是股骨頭壞死早期診斷的常用工具，其敏感性和特異性均位于各種影像學(xué)診斷方案之首，利用MRI三維分割圖像測定股骨頭壞死面積的方案更是其臨床診斷的一大突破，為壞死面積的定量奠定了堅實基礎(chǔ)。目前，手工分區(qū)和檢測依然是MRI定量股骨頭壞死面積的主要手段[2]，耗時費力，且不同測定者得出的數(shù)據(jù)也略有差異。Argus軟件最初應(yīng)用于心臟容積的測量，后亦應(yīng)用于癌癥病灶的定量[3]。本研究嘗試將其應(yīng)用于股骨頭壞死面積的測定，現(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1　資料和方法

1.1一般資料

選取本院2011年3月至2012年3月收治的17例（31髖）股骨頭壞死患者為研究對象；其中男11例（19髖），女6例（12髖）；年齡為19～71歲，平均年齡（49.5±10.7）歲。病因：激素性3例（6髖），酒精性3例（6髖），特發(fā)性5例（9髖），創(chuàng)傷性6例（10髖）。壞死分期：Ⅰ期4例（7髖），Ⅱ期2例（4髖），Ⅲ期7例（14髖），Ⅳ期4例（6髖）。

1.2壞死面積測量方法

1.2.1人工測量方法

患者取仰臥位，采用Siemens Trio TIM 3.0T超導(dǎo)型MRI掃描儀進(jìn)行檢查。先行單層激發(fā)快速自旋回波掃描，再行常規(guī)冠狀位快速擾相小角度梯度回波T1WI、快速自旋回波T2加權(quán)脂肪抑制像序列掃描。基本參數(shù)：T1WI：TR 1 025 ms，TE 21 ms，層厚2 mm，無間隔，矩陣265×256，翻轉(zhuǎn)角150°，F(xiàn)OV 380×320。T2WI：TR 6 575 ms，TE 79 ms，層厚2 mm，無間隔，矩陣256×256，翻轉(zhuǎn)角150°，F(xiàn)OV 380×320。

采用Malizos等[4]提出的方法，將股骨頭看成一個球體，分為8個等體積部分。在冠狀位T1WI序列上，以股骨頭正中最大層面中心為圓心畫圓，并借助十字交叉線將其分為4個象限（如圖1所示）。圓心不變，自該層面的矢狀位再次等直徑畫圓，并借助十字交叉線將其分為4個象限。此時，將股骨頭看成一個球體，以2個垂直圓切面為界，在三維立體空間上，共有8個象限，分別為前后半圓的左上、左下、右上、右下。由2名經(jīng)驗豐富的放射影像學(xué)醫(yī)師分別利用面積測量工具，手動逐層測量各個象限的壞死面積，計算每個象限的壞死體積占該象限股骨頭體積的百分比。分別將4個象限的層面積相加，各個部位的體積V0=∑Andn，An代表每層的壞死面積，dn為相應(yīng)壞死面積圖像與前一層之間的距離，以該層層厚+層間距計算而得。壞死面積比=V0/球體體積（4/3πR3）。

圖1　人工測量壞死面積

1.2.2Argus測量方法

將MRI掃描所得圖像裝載入Argus瀏覽器，利用半自動繪圖模式逐層繪出各層壞死組織，可手動校正輪廓（如圖2所示）。對繪制結(jié)果滿意后啟動容積分析程序，可直接獲得壞死總面積。Argus法亦由2名經(jīng)驗豐富的醫(yī)師分別測定，取平均值。

圖2　Argus測量壞死面積

1.3指標(biāo)評價方法

1.3.1疼痛程度

采用視覺模擬疼痛評分法，以一根10 cm直尺為衡量工具，刻度0和10分別代表無痛和難以承受的極度疼痛，由患者自行評分。

1.3.2塌陷程度

根據(jù)改良Nishii分級法，采用雙髖正位X線片測量塌陷程度。以同心圓模板測得股骨頭半徑，股骨頭塌陷程度=股骨頭半徑-中心點到股骨頭頂距離。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法

采用統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS16.0統(tǒng)計數(shù)據(jù)，計量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，行兩獨立分組的t檢驗；相關(guān)性分析采用簡單線性回歸；P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學(xué)意義，P＜0.001表示差異極有統(tǒng)計學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.12種方法的測量時間和測量面積

人工法和Argus法測得的壞死面積比分別為（33.5±4.08）%和（34.6±4.06）%，2組之間無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）；但人工法耗時顯著長于Argus法（P＜0.001）。具體結(jié)果見表1。

表1　2種方法的測量時間和測量面積比較

2.22種測量結(jié)果與疼痛評分及塌陷程度的相關(guān)性

經(jīng)回歸分析，2組壞死面積均與患者疼痛程度呈直線正相關(guān)，但Argus法所得數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)大于人工法（0.807 8＞0.746 9）（如圖3所示）。此外，患者完成18～26個月隨訪，平均隨訪22.6個月，隨訪期共發(fā)生股骨頭塌陷11例（16髖），經(jīng)回歸分析，2組壞死面積均與患者的塌陷程度呈直線正相關(guān)，但Argus法所得數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)大于人工法（0.7838＞0.726 7）（如圖4所示）。

圖3　2種測量方法所得壞死面積比與疼痛評分的相關(guān)性考察

圖4　2種測量方法所得壞死面積比與股骨頭塌陷程度的相關(guān)性考察

3　討論

股骨頭壞死的致病因素較為廣泛，雖然不同病因?qū)е碌墓羌?xì)胞壞死機制有所差異，但最終病變均能導(dǎo)致股骨頭上支持帶動脈的堵塞，從而形成共有的病理特征，這也奠定了MRI在股骨頭壞死性病變中定性和定量診斷的基礎(chǔ)[5-6]。目前，MRI診斷股骨頭壞死的主要手段為人工測量各層冠狀面的壞死面積，以其總和與股骨頭體積總和的比值（壞死面積或壞死體積比）作為壞死面積的衡量標(biāo)準(zhǔn)[7]。該診斷方案雖然具備較高的準(zhǔn)確性，但耗時費力，加之人為誤差大，難以形成規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)。特殊醫(yī)學(xué)計算機軟件的發(fā)展使各種缺血性疾病病灶面積的規(guī)范化測量成為可能。Argus軟件最初為心臟專用軟件包[8]，近年，部分學(xué)者指出其可用于股骨頭壞死面積的測量，且精確度與人工測量結(jié)果相差不大。

本研究采用Argus軟件對17例（31髖）股骨頭壞死患者的壞死面積進(jìn)行測量，并與人工測量結(jié)果進(jìn)行對比分析。結(jié)果顯示，人工法和Argus法所測得的股骨頭壞死面積無統(tǒng)計學(xué)差異，但人工法耗時顯著多于Argus法，Argus法具有更高的時效性，初步證實了Argus法測量股骨頭壞死面積的優(yōu)越性。此外，本研究對2種測量方法所得數(shù)據(jù)與患者疼痛程度和預(yù)后股骨頭塌陷程度的相關(guān)性亦做了統(tǒng)計學(xué)考察，結(jié)果顯示2組壞死面積與患者疼痛程度及股骨頭塌陷程度均呈直線正相關(guān)性，但Argus法所得數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)更大。股骨頭壞死系一種進(jìn)展性疾病，股骨頭塌陷是關(guān)系患者預(yù)后病情進(jìn)展的首要因素，預(yù)示了髖關(guān)節(jié)功能障礙的可能性。研究[9]表明，壞死程度與股骨頭塌陷程度直接相關(guān)，壞死區(qū)未達(dá)到軟骨的患者，無論病灶大小，出現(xiàn)塌陷的幾率幾乎為零。本研究結(jié)果顯示，Argus法所測得的壞死面積與患者股骨頭塌陷程度具有更高的相關(guān)性，從某種意義上說明Argus法能夠更為精確地反映患者股骨頭組織的壞死程度。疼痛是股骨頭壞死患者共有的臨床特征之一，查證國內(nèi)外文獻(xiàn)，引發(fā)疼痛的機制主要有2點[10]：（1）缺血區(qū)血管壞死導(dǎo)致靜脈回流障礙，發(fā)生充血性水腫，致使髓腔內(nèi)壓增高，產(chǎn)生壓迫性疼痛；（2）壞死組織釋放細(xì)胞內(nèi)毒素和炎性介質(zhì)，刺激滑膜及關(guān)節(jié)囊產(chǎn)生關(guān)節(jié)積液，引起疼痛?？梢?，引發(fā)疼痛的主要原因是積液和水腫，而積液與水腫與患者的修復(fù)反應(yīng)直接相關(guān)，嚴(yán)重者可引發(fā)軟骨下骨骨折。以往亦有文獻(xiàn)證明骨髓水腫程度與患者的股骨頭壞死體積密切相關(guān)。本研究證實，患者的疼痛程度亦與其壞死面積呈正相關(guān)性，且Argus法所測得的數(shù)據(jù)更為精確。由此，本實驗結(jié)果從某種意義上說明Argus法所得數(shù)據(jù)與患者的預(yù)后有更高的相關(guān)性。

綜上所述，MRI是股骨頭壞死定性和定量診斷的可靠工具，其人工測量和Argus測量可取得相近的結(jié)果。但Argus法測量所需時間更短，且所得數(shù)據(jù)與患者預(yù)后相關(guān)性更高，從這一角度分析，Argus法測量具有更高的精確度和時效性，值得臨床推廣。

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（收稿：2014-09-22修回：2014-12-04）

Comparative study on Argus and artificial methods for MRI scanning of femoral head necrosis area

DONG Yu-ru1,WANG Hong1,FENG Hu2,MU Xue-tao1,MA Yi1,LI Na1,LIU Mian1
(1.Department of MRI,General Hospital of CAPF,Beijing 100039,China; 2.No.1 Department of Orthopedics,General Hospital of CAPF,Beijing 100039,China)

Objective To explore the advantages of Argus method by comparing the accuracy and timeliness of Argus and artificial methods for measuring femoral head necrosis area in MRI scanning.Methods Totally 17 patients(31 hips)were measured with Argus and artificial methods respectively for the necrosis area,and then the measuring results and time were compared,and the correlation was investigated between the results and the patients'pain degree,along with that between the results and the extent of femoral head collapse.Results The necrosis area ratios determined by Argus and artificial methods were(33.5±4.08)%and(34.6±4.06)%respectively,with no statistical difference between the ratios(P＞0.05). The time consumed by artificial method was(21.3±3.62)min,significantly longer than(7.89±1.03)min by Argus method, with P＜0.001.Regression analysis proved that the necrosis areas were positively correlated with the patients'pain degree, and the correlation coefficient by Argus method was 0.807 8,more than 0.740 9 by artificial method.The femoral heads of 11 cases(16 hips)collapsed in the follow-up period,the necrosis areas were positively correlated with the patients collapse level,but the correlation coefficient by Argus method was 0.783 8,more than 0.726 7 by artificial method.Conclusion Argus method gains high accuracy and timeliness when used in MRI scanning of femoral head necrosis area,and thus is worth popularizing clinically.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（5）：70-72，97]

MRI scan;Argus;artificial measurement;femoral head necrosis area

[中國圖書資料分類號]R318；R445.2A

1003-8868（2015）05-0070-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.070

國家自然科學(xué)基金項目（31200838）

董玉茹（1969—），女，副主任技師，主要從事磁共振醫(yī)學(xué)影像技術(shù)方面的研究工作，E-mail:755149554@qq.com。

100039北京，武警總醫(yī)院磁共振科（董玉茹，王宏，穆學(xué)濤，馬毅，李娜，劉勉），骨一科（馮虎）

馮虎，E-mail:897169656@qq.com