方軍杰 李峰 孫微 王小會 許佳穎 干放 吳丹 陳良 張景峰

股骨頭壞死是骨科常見的難治性疾病。對任何年齡段、任何分期的患者，作出適合其個人的規(guī)范診療方案非常重要[1]。股骨頭壞死塌陷的整個過程是不可逆的，是疾病進展非常重要的征象[2]。因此，準確的臨床分期對疾病治療和患者預后都具有重要意義。臨床上股骨頭壞死的分期方法較多，而國際骨循環(huán)研究學會（Association Research Circulation Osseous，ARCO）的臨床分期應用較廣，并在2019年根據(jù)臨床治療方案的進展進行了調(diào)整，使該分期方案能更好地服務于臨床[3]。但該分期是臨床分期，需要根據(jù)MRI、CT 或X 線影像學表現(xiàn)綜合判斷。雖然MRI 檢查是最有效的診斷工具，特別是發(fā)現(xiàn)早期壞死較敏感[4]，但有學者認為常規(guī)MRI 檢查很難在塌陷周圍期準確地進行股骨頭壞死分期[5-7]。而CT 檢查發(fā)現(xiàn)早期壞死的敏感性較差，且許多患者尚在育齡期，需考慮輻射對性腺的影響。而隨著MRI 檢查的普及和圖像質(zhì)量的提升，使基于MRI 影像的分期成為可能，但目前為止，關(guān)于ARCO 分期對應的MRI 表現(xiàn)解讀報道較少。本研究旨在分析使用常規(guī)MRI 雙髖檢查對股骨頭壞死ARCO 分期的可行性，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 回顧2019年1月至2022年6月寧波市第二醫(yī)院治療隨訪的股骨頭壞死137 例（180 側(cè)）患者，男76 例，女61 例，年齡21～85（57.7±14.9）歲。單側(cè)病變94 例，雙側(cè)病變43 例，其中右髖92 側(cè)，左髖88 側(cè)；激素應用史67 例，酗酒23 例，股骨頸骨折史14 例，未知原因33 例。納入標準：（1）在半個月內(nèi)接受了雙髖MRI檢查和CT 檢查；（2）未經(jīng)髓內(nèi)釘及微骨折手術(shù)等有創(chuàng)性治療。排除標準：（1）只行MRI 檢查，未行CT 檢查；（2）有微骨折或髓內(nèi)釘?shù)戎委熣?；?）股骨頸骨折畸形愈合者；（4）圖像偽影影響觀察。本研究經(jīng)本院醫(yī)學倫理委員會批準（PJ-NBEY-KY-2018-042-01）。

1.2 方法 采用1.5T（德國西門子公司，型號：AG）及3.0T（德國西門子公司，型號：Magnetom Prisma）MRI 儀使用相控陣體線圈進行大視野（field of view，F(xiàn)OV）常規(guī)雙髖掃描。掃描方案：仰臥位，雙側(cè)髂前上棘處于同一水平線，掃描序列分別是橫斷位和冠狀位T1WI-快速自旋回波序列（turbo spin echo，TSE）序列、橫斷位T2WI-脂肪抑制（fat saturated，F(xiàn)S）-TSE 序列、冠狀位質(zhì)子密度加權(quán)成像（proton density weighted imaging，PDWI）-FS-水脂分離技術(shù)（Dixon）序列。掃描參數(shù)：T1WI-TSE 序列TR/TE 為650/10～11 ms，T2WI-FS-TSE序列TR/TE 為3 000～3 600/67～89 ms，PDWI-FS-Dixon序列TR/TE 為2 500/35～40 ms，層厚3.0～4.0 mm，層間距0.5～1.0 mm，F(xiàn)OV 360 mm×360 mm。CT 采用西門子SOMATOM Defifinition AS 掃描儀，掃描參數(shù)：管電壓120 kV，自動管電流調(diào)制（90～130 mAs），F(xiàn)OV 320 mm×320 mm，層厚0.6 mm。同時掃描包括兩側(cè)髖關(guān)節(jié)，掃描范圍為從髖臼頂部到股骨小轉(zhuǎn)子。在PACS 系統(tǒng)中進行冠狀面和矢狀面重建，層厚2～3 mm。

1.3 圖像評估 股骨頭壞死的診斷標準參考《中國成人股骨頭壞死臨床診療指南》，分期采用2019 版ARCO分期系統(tǒng)[1，3]。由1 位骨肌專業(yè)放射科副主任醫(yī)師（15年工作經(jīng)驗）和1 位關(guān)節(jié)外科主任醫(yī)師（20年工作經(jīng)驗）對照結(jié)合MRI 和CT 影像資料，及臨床癥狀、體征、術(shù)中情況（部分患者）等進行綜合判斷后分期，設為標準組。由2 位骨肌專業(yè)放射科主治醫(yī)師根據(jù)（觀察者A 有10年工作經(jīng)驗，觀察者B 有9年工作經(jīng)驗），在未知分期結(jié)果的情況下，對全部患者根據(jù)MR 影像特征描述進行ARCO 分期。

ARCO 各期MRI 影像征象具體如下。（1）ARCOⅠ期：髖關(guān)節(jié)間隙正常，股骨頭光整；股骨頭前上部負重區(qū)在T1WI 上顯示低信號線樣影，T2WI 上顯示為高信號條帶或“雙線征”；線樣包繞區(qū)信號同正常骨髓信號（圖1）。（2）ARCOⅡ期：髖關(guān)節(jié)間隙正常，股骨頭光整；股骨頭前上部負重區(qū)在T1WI 上有低信號帶圍繞的不均勻低信號區(qū)，在T2WI 上為不均勻高信號區(qū)；病灶區(qū)可見小范圍骨質(zhì)水腫（圖2A、B）。（3）ARCO ⅢA 期：髖關(guān)節(jié)間隙正常，股骨頭皮質(zhì)線出現(xiàn)裂隙；或出現(xiàn)輕微塌陷、階梯狀改變，幅度≤2 mm；T2WI 部分可見裂隙中高信號積液進入；股骨頭頸部可出現(xiàn)大片骨髓水腫；髖關(guān)節(jié)積液（圖2C、D）。（3）ARCO ⅢB 期：髖關(guān)節(jié)間隙正常，股骨頭變扁；皮質(zhì)骨折塌陷深度＞2 mm，成明顯階梯狀改變；T2WI 可見裂隙中關(guān)節(jié)積液進入（圖3）。（4）ARCO Ⅳ期：髖關(guān)節(jié)間隙狹窄；骨質(zhì)壞死塌陷，股骨頭明顯變扁；髖關(guān)節(jié)出現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎改變（圖4）。股骨頭塌陷測量方法沿用于X線的測量方法：在冠狀位或斜矢狀位（如有）的股骨頭中點畫同心圓，測塌陷區(qū)與圓圈最近邊距離，測2次取平均值（圖5）。

圖1 45 歲女性患者左側(cè)股骨頭壞死ARCOⅠ期影像圖（A、B：左側(cè)股骨頭負重區(qū)見清晰的T1WI 低信號，T2WI 高信號“雙線征”，壞死區(qū)信號同正常黃骨髓信號；C：CT 檢查對照，股骨頭未見明確密度異常，骨皮質(zhì)光整）

圖2 53 歲女性患者雙側(cè)股骨頭壞死ARCO Ⅱ～ⅢA 期影像圖（A、B：Ⅱ期，MRI 檢查發(fā)現(xiàn)右側(cè)股骨頭負重區(qū)條狀T2WI 高信號，邊界略模糊，壞死區(qū)T2WI 信號不均勻增高，CT 檢查可見略高密度線影，股骨頭皮質(zhì)尚光整；C、D：ⅢA 期，MRI 檢查發(fā)現(xiàn)左側(cè)股骨頭壞死區(qū)T2WI 信號混雜，見不均勻高信號，皮質(zhì)下可見條狀T2WI 高信號線，皮質(zhì)線欠連續(xù)，股骨頭頸部出現(xiàn)骨質(zhì)水腫，髖關(guān)節(jié)積液。CT 檢查出現(xiàn)負重區(qū)密度減低，局部皮質(zhì)裂隙，塌陷＜2 mm）

圖3 39 歲男性患者左側(cè)股骨頭壞死ARCO ⅢB 期影像圖（A：壞死區(qū)MRI 信號更加混雜，呈明顯T2WI 高信號，皮質(zhì)低信號線局部塌陷，股骨頭水腫及髖關(guān)節(jié)積液明顯；B：CT 檢查見股骨頭下骨質(zhì)密度減低，皮質(zhì)塌陷，幅度＞2 mm）

圖4 61 歲女性患者左側(cè)股骨頭壞死ARCO Ⅳ期影像圖（A、B、C：MRI 和CT 檢查均可顯示髖關(guān)節(jié)間隙狹窄；股骨頭骨質(zhì)壞死塌陷，形態(tài)明顯變扁；髖關(guān)節(jié)出現(xiàn)骨關(guān)節(jié)炎改變）

圖5 42 歲男性患者右側(cè)股骨頭壞死（ARCO ⅢB 期）影像圖（A、B：CT 和MRI 測量股骨頭壞死塌陷深度方法，股骨頭中點畫同心圓，測塌陷區(qū)與圓圈最近邊距離，圖示測量距離約3.7～3.8 mm）

1.4 統(tǒng)計學處理 采用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件。計量資料以表示。采用Kappa 分析評估標準組和觀察組、觀察者A 與觀察者B 的診斷一致性，Kappa＜0.20 為一致性差，0.21≤Kappa＜0.40 為一致性一般，0.41≤Kappa＜0.60 為一致性中等，0.61≤Kappa＜0.80 為一致性較好，0.81≤Kappa＜1.00 為一致性好。

2 結(jié)果

標準組中Ⅰ期17 側(cè)，Ⅱ期37 側(cè)，ⅢA 期43 側(cè)，ⅢB期33 側(cè)，Ⅳ期50 側(cè)。觀察組中，觀察者A 單純采用常規(guī)MRI 掃描檢查的分期準確率Ⅰ期為76.5%（13/17），Ⅱ期為78.4%（29/37），ⅢA 期為93.0%（40/43），ⅢB 期為93.9%（31/33），Ⅳ期為96.0%（48/50），總體準確率為89.4%（161/180）。觀察者B 的準確率Ⅰ期為82.4%（14/17），Ⅱ期為86.5%（32/37），ⅢA 期為90.7%（39/43），ⅢB 期為90.9%（30/33），Ⅳ期為98.0%（49/50），總體準確率為91.1%（164/180）。標準組與觀察者A 的Kappa 值為0.865，標準組與觀察者B 的Kappa 值為0.886，兩者一致性好。見表1、2。

表1 觀察者A 相對于標準組的診斷準確率情況

表2 觀察者B 相對于標準組的診斷準確率情況

以Ⅰ～Ⅱ期作為早期（塌陷前期），觀察者A 塌陷前期的分期準確率為90.7%（49/54），只有5 例診斷為ⅢA 期；觀察者B 塌陷前期的分期準確率為92.6%（50/54），只有4 例診斷為ⅢA 期。

3 討論

股骨頭壞死的影像診斷主要有X 線、CT、骨核素掃描及MRI 等檢查，但不同檢查方法都有優(yōu)缺點。自從Ficat 等[8]在1980年首先依據(jù)X 線標準平片對股骨頭缺血性壞死分為4 期以來，臨床上已有多種針對股骨頭壞死的臨床分期，但絕大多數(shù)是基于X 及CT 檢查，或輔以MRI 檢查。目前臨床常用的分期標準為ARCO 1992年制定的分期標準，后來幾年又在此基礎(chǔ)上進行修訂[9]，該標準把股骨頭缺血性壞死分為0～Ⅳ期，由MRI、X 或CT 檢查進行聯(lián)合判斷。2019年ARCO分類系統(tǒng)作了進一步修改，去掉了0 期診斷，并簡化了一些定量數(shù)值的測量，因此該分期方法可行性更強，但在Ⅰ～Ⅱ期的判斷上仍需結(jié)合MRI 及X 線檢查，而Ⅲ～Ⅳ主要由X 線檢查來完成[10]。

MRI 檢查對股骨頭壞死的早期診斷有著極高的靈敏度及特異度，已被廣泛認可，而且股骨頭壞死的不同病理階段還可根據(jù)影像學變化來判斷[11]。但筆者發(fā)現(xiàn)ARCO 分期沒有對MRI 征象有詳細的描述，而以CT及X 線為主，這對于MRI日益普及的時代存在一定的反差。有研究提出由于MRI 對軟骨下骨折的診斷價值有限，在分期判斷中，常需要結(jié)合CT 或X 線雙髖檢查來提高塌陷周圍期的準確分期[6]。但國內(nèi)有學者認為，聯(lián)合多種影像征象對于區(qū)分ARCOⅡ期和ⅢA 期的聯(lián)合AUC 為0.967，靈敏度和特異度分別為1.000 和0.887，認為MRI 征象在區(qū)分股骨頭壞死中ARCO Ⅱ期和ⅢA 期方面有很大的價值[12]。本研究觀察者A、觀察者B 在Ⅱ和ⅢA 期的診斷準確率分別為78.4%、86.5%和93.0%、90.7%，也與既往研究類似，表明單純采用MRI 檢查做雙髖檢查，也可以做較好的分期診斷。

本研究中，為了標準組對股骨頭壞死的分期判斷更接近于實際，本研究均有半個月內(nèi)的MRI 和CT 檢查資料；再根據(jù)兩者影像表現(xiàn)，結(jié)合臨床體征或術(shù)中情況進行ARCO 分期，并且由高年資的骨肌組及關(guān)節(jié)外科醫(yī)師來共同判斷，減少了錯誤分期的可能。然后根據(jù)分期標準，總結(jié)各期的MRI 影像特點，進行學習論證，使分期診斷標準更有一致性。在觀察組中，研究發(fā)現(xiàn)單純采用MRI 進行分期判斷，兩組都有較高的診斷分期的準確性，特別是對于Ⅲ～Ⅳ期的分期判斷，準確率較大，超過了90%，并且兩組間的準確率的一致性很好。但在單純采用MRI 進行分期診斷中，也存在一些難點，如對于Ⅰ～Ⅱ期的準確率略低，只有80%左右。這似乎和MRI 對于股骨頭壞死的早期發(fā)現(xiàn)的高靈敏度不符。但發(fā)現(xiàn)率和分期判斷準確率是不同的，這并不說明MRI 對早期股骨頭壞死的檢出率較低，而是單純采用MRI 分期中，由于Ⅰ期、Ⅱ期是個動態(tài)演變過程，Ⅰ期在分期定義中，以出現(xiàn)MRI 條帶和雙線征，而X 線未見密度異常，這說明此時剛剛發(fā)生局部缺血壞死，而壞死區(qū)域內(nèi)尚沒有出現(xiàn)骨的密度改變[13]。這時對照MRI 發(fā)現(xiàn)只有在壞死區(qū)域骨髓信號尚未出現(xiàn)異常信號改變時，X 線才未見異常，在單獨采用MRI 來分期時，判斷存在一定交叉。但如果把Ⅰ～Ⅱ期作為早期（塌陷前期），2 位觀察者診斷分期準確率都超過了90%，有了明顯提高，也證明了MRI 對于早期股骨頭壞死的敏感性。

另一個難點就是對于ⅢA 與ⅢB 期的塌陷深度測量，以塌陷深度2 mm 為界，要求測量準確性非常高，X線、CT 三維重建中的測量方法同樣也可以應用在MRI上測量[14]，比如在冠狀位及斜矢狀位股骨頭中心層面畫同心圓，來判斷塌陷深度，或由對側(cè)正常股骨頭的直徑做對照。但在測量中難免會出現(xiàn)測量誤差，影響其分期的判斷，類似的測量問題也會同樣出現(xiàn)在X 線及CT 的測量上。

股骨頭壞死的病因有多種，但目前公認的是因多種因素影響下股骨頭血供的改變，MRI 可表現(xiàn)為早期的“雙線征”，從病理角度是壞死骨-活骨界面連接帶，主要組成部分是肉芽組織、水腫帶。在修復過程中，死骨、充血、水腫、炎癥細胞浸潤和新骨共存，使信號較為多樣[15-16]。本研究也顯示壞死骨-活骨界面的連接帶會隨著影像分期的增加而增寬，由Ⅰ期的邊界較清楚線影，到Ⅱ期的邊界模糊條帶狀，Ⅲ期后界面處呈片狀水腫，邊界模糊。據(jù)推測，如承重的骨小梁骨被破壞，就會導致軟骨下微骨折，從而出現(xiàn)充血和水腫反應相對嚴重。所以MRI 影像征象在股骨頭壞死分期診斷上有一定的特點，并有病理學的支持。

本研究還存在不足之處。首先，本資料為回顧性研究，研究結(jié)果需要在臨床工作中進一步驗證。其次，雖然嚴格根據(jù)ARCO 分期，并由影像專家及骨科專家共同判斷結(jié)果，但并不能保證標準組的分期100%準確。后期研究將收集患者術(shù)后大體病理作進一步對照。第三，本資料為單中心的研究，MRI 分期征象雖經(jīng)過統(tǒng)一標準培訓，但并不知道是否在其他中心放射診斷人員有類似的診斷分期準確率。接下來將和其他中心合作，進一步作多中心研究。

綜上所述，結(jié)合股骨頭MRI 各期的信號改變，能較好地判斷出股骨頭壞死區(qū)域有無皮質(zhì)裂隙及塌陷等情況。通過對這些MRI 征象的仔細評估，可以有效地提高MRI 的ARCO 分期的準確性，從而制定精確、個性化的治療計劃。在股骨頭壞死的分級評估中，單純采用常規(guī)MRI 雙髖檢查對股骨頭壞死進行ARCO 分期是可行的。