史 珊 羅 萍,* 楊學(xué)東,* 范洋洋 劉 歡 馬云瑤 張 闊 于 潼

1.中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院放射科 (北京 100053)

2.中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院骨科 (北京 100053)

股骨頭壞死是由于股骨頭血流中斷或血供障礙引起骨細胞及骨髓成分死亡的病理過程，好發(fā)于中青年人群，是骨科難治性疾病之一[1]。股骨頭塌陷是股骨頭壞死病情進展的重要標(biāo)志[2]。既往研究發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)吸收在股骨頭壞死塌陷進程中起著重要作用[3-4]。骨質(zhì)吸收區(qū)在CT及X線上表現(xiàn)為無骨小梁的低密度區(qū)域，是由壞死骨小梁被破骨細胞吸收所致，主要由血管化的肉芽組織和纖維組織構(gòu)成[3]。骨質(zhì)吸收是股骨頭壞死修復(fù)過程中的一種表現(xiàn)，它首次出現(xiàn)在國際骨循環(huán)學(xué)會(association research circulation osseous，ARCO)分期2期病例中。由于其低密度的特點，而CT為斷層圖像，可以排除重疊偽像，因此在CT上顯示最佳，既往關(guān)于骨質(zhì)吸收區(qū)的研究均以CT成像為主[5]。目前尚無骨質(zhì)吸收區(qū)MR表現(xiàn)的相關(guān)研究。由于MR可以多參數(shù)、多序列成像[6]，更細節(jié)地顯示骨質(zhì)吸收區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及組成，因此，本研究對股骨頭壞死ARCO 2、3期同時行髖關(guān)節(jié)MR和CT檢查的病例進行回顧性分析，以CT圖像為參考，分析MR對骨質(zhì)吸收區(qū)的檢出率和骨質(zhì)吸收區(qū)MR影像特征，并進一步探討骨質(zhì)吸收區(qū)不同MR信號可能的病理基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 一般資料回顧性分析2015年1月至2022年10月就診于我院骨科ARCO 2/3期股骨頭壞死患者。診斷標(biāo)準(zhǔn)為成人股骨頭壞死臨床診療指南(2016)[7]，分期標(biāo)準(zhǔn)為2019國際骨循環(huán)研究協(xié)會股骨頭壞死分期[8]。ARCO 2期的分期標(biāo)準(zhǔn)是X線和MRI均異常，可見骨硬化、局灶性骨質(zhì)疏松或股骨頭囊性改變等細微表現(xiàn)，無軟骨下骨折、壞死區(qū)骨折或股骨頭塌陷；ARCO 3期的分期標(biāo)準(zhǔn)是X線或CT示軟骨下骨折、壞死區(qū)骨折和(或)股骨頭塌陷，ARCO 3期根據(jù)股骨頭塌陷程度進一步分為：ⅢA(早期)-股骨頭塌陷≤2mm，ⅢB(晚期)-股骨頭塌陷＞2mm[9]。由于ARCO 1期在臨床上較為少見，且無骨質(zhì)吸收區(qū)；ARCO 4期可見骨關(guān)節(jié)炎表現(xiàn)，如關(guān)節(jié)間隙變窄，髖臼改變和關(guān)節(jié)破壞等，可能包含軟骨下骨囊變，易與骨質(zhì)吸收混淆，因此ARCO 1期和4期病例未包括在本研究范圍之內(nèi)。ARCO分期由兩名放射科醫(yī)師根據(jù)髖關(guān)節(jié)CT圖像協(xié)商確定。

納入標(biāo)準(zhǔn)：股骨頭壞死ARCO 2/3期，行髖關(guān)節(jié)MR檢查。由于我院進行髖關(guān)節(jié)MR檢查的患者相對少于CT，故病例篩選以髖關(guān)節(jié)MR檢查為基礎(chǔ)。排除標(biāo)準(zhǔn):無髖關(guān)節(jié)CT檢查，髖關(guān)節(jié)CT和MR檢查間隔超過1個月，CT上股骨頭內(nèi)未見骨質(zhì)吸收區(qū)，有髖關(guān)節(jié)有創(chuàng)檢查史、手術(shù)史或外傷史，風(fēng)濕結(jié)締組織系統(tǒng)疾病。共納入312例行髖關(guān)節(jié)MR檢查的ARCO 2/3期股骨頭壞死患者，排除患者271例，其中包括無髖關(guān)節(jié)CT檢查、髖關(guān)節(jié)CT和MR檢查間隔超過1個月174例，髖關(guān)節(jié)CT圖像股骨頭內(nèi)未見骨質(zhì)吸收區(qū)89例，有髖關(guān)節(jié)有創(chuàng)檢查史、手術(shù)史或外傷史6例，風(fēng)濕結(jié)締組織系統(tǒng)疾病2例，最終納入41例，男/女=29/12。其中5例為雙側(cè)股骨頭壞死，共計46例股骨頭壞死。其中ARCO 2期16例，ARCO 3A期14例，ARCO 3B期16例。本研究經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)(2022-089-KY)，所有納入患者均知情同意。

1.2 MRI檢查在磁共振3 T(Skyra,Siemens AG,Germany)掃描儀上使用相控陣體線圈進行雙髖關(guān)節(jié)MRI檢查。掃描序列包括：軸位T1WI快速自旋回波(turbo spin echo，TSE)序列、軸位T2WI脂肪飽和(fat saturated，F(xiàn)S)TSE序列和冠狀質(zhì)子密度加權(quán)成像(proton density weighted imaging，PDWI)-FS-Dixon脂相/水相。在入組患者中，共有8例進行了雙髖關(guān)節(jié)軸位DWI序列檢查，b值：0，500和1000s/mm2。(各序列參數(shù)見表1)。

表1 MR掃描參數(shù)

1.3 CT檢查髖關(guān)節(jié)CT采用德國西門子SOMATOM Definition Flash掃描儀進行檢查。掃描參數(shù)管電壓為140kVp，自動調(diào)節(jié)管電流(90-130mA)；DFOV：35.6×35.6cm；層厚：0.75mm。雙髖關(guān)節(jié)同時掃描，掃描范圍自髖臼頂部至股骨小轉(zhuǎn)子水平。冠狀位重建采用骨算法B60s重建，層厚為3毫米。此外，在PACS系統(tǒng)(天健RIS 6.0及海納醫(yī)信醫(yī)療影像信息管理系統(tǒng))中進行冠狀位圖像補充重建，層厚為1mm。所有受試者均為仰臥位，雙足處于中立位。

1.4 CT圖像評估骨質(zhì)吸收區(qū)的大小和密度分別由三名放射科醫(yī)師在隨機順序下采用盲法、獨立評估，并計算平均值作為最終結(jié)果。骨質(zhì)吸收區(qū)的數(shù)量和形狀，以及骨質(zhì)吸收區(qū)是否與軟骨下骨折相連，由兩位放射科醫(yī)生協(xié)商決定。所有CT征象均在冠狀位重建圖像(層厚3mm)上進行測量和評估，同時參考軸位原始薄層圖像和冠狀位補充重建圖像。

骨質(zhì)吸收區(qū)的數(shù)量：骨質(zhì)吸收區(qū)無論大小，凡CT可見的明確的無骨小梁、低密度的骨質(zhì)吸收區(qū)均計入。

骨質(zhì)吸收的形狀:在骨質(zhì)吸收區(qū)CT冠狀位最大層面上進行評估，如果形狀近似圓形或橢圓形，視為形態(tài)規(guī)則，計為1；其他形狀被認(rèn)為是不規(guī)則的，計為0。

按照既往研究中的方法測量骨質(zhì)吸收區(qū)的冠狀位最大面積和密度[10]。骨質(zhì)吸收區(qū)冠狀位最大面積的測量方法如下：首先，選擇冠狀位上最大的骨質(zhì)吸收區(qū)，然后，選擇骨質(zhì)吸收區(qū)在冠狀位的最大層面，采用手工勾畫ROI測面積(mm2為單位)，沿骨質(zhì)吸收區(qū)的邊緣進行勾畫測量，不包括周圍骨質(zhì)區(qū)域；骨質(zhì)吸收區(qū)密度的測量：在冠狀位圖像上，取最大骨質(zhì)吸收區(qū)最大層面，畫一個盡可能大的圓形或橢圓形感興趣區(qū)進行測量(Hu為單位)，注意僅限在低密度的骨質(zhì)吸收區(qū)，不包括鄰近的骨質(zhì)區(qū)域。

骨質(zhì)吸收區(qū)是否與軟骨下骨折相連:如果低密度的骨質(zhì)吸收區(qū)與軟骨下骨折直接相連，計為1，否則計為0。

1.5 MR圖像評估在正式評估之前，先隨機選擇10名入組患者，由三名放射科醫(yī)生參照CT圖像觀察和研究骨質(zhì)吸收的相應(yīng)MR表現(xiàn)，而后再進行正式評估。

骨質(zhì)吸收區(qū)的數(shù)量和大?。涸诠跔钗籔DWI-FS-Dixon水相圖像上，由兩位放射科醫(yī)生對骨質(zhì)吸收區(qū)的數(shù)目進行獨立評估，不一致的病例兩名醫(yī)師協(xié)商最終達成一致。骨質(zhì)吸收區(qū)冠狀位最大面積的測量方法與CT相同。

骨質(zhì)吸收區(qū)的T1WI和T2WI信號特征:

參照CT圖像評估入組病例的最大骨質(zhì)吸收區(qū)的T1和T2信號特征。

在軸位T1WI TSE序列上，評估骨質(zhì)吸收區(qū)的信號(Ⅰ型：等信號，相當(dāng)于肌肉信號；Ⅱ型：略高信號，高于肌肉信號但低于正常骨髓信號；Ⅲ型：混雜等和稍高信號)。

在軸位T2WI FS TSE序列上，將骨質(zhì)吸收區(qū)的信號分為兩型，Ⅰ型，等或略高信號(等信號:類似正常骨髓的信號強度，略高信號:相當(dāng)于骨髓水腫的信號強度)；Ⅱ型，高信號(略低于或等于關(guān)節(jié)積液的信號強度)。

此外，評估T2信號是否均勻，信號混雜計為1，信號均勻計為0。

骨髓水腫：在軸位T1WI TSE和軸位T2WI FS TSE序列上進行評估，骨髓水腫的程度根據(jù)其范圍評為1-3，1 代表骨髓水腫僅累及股骨頭，2 代表累及股骨頭、頸部，如果股骨頭、頸部和轉(zhuǎn)子間區(qū)域均累及，則評為3；無骨髓水腫則記為0[11]。

ADC值：ADC值參照T2WI FS TSE軸位圖像進行測量，如骨質(zhì)吸收區(qū)在T2WI圖像上顯示不清的，則參考軸位CT圖像進行測量。在西門子工作站(SYNGO VFA-SOF)上，選擇軸位ADC圖像上骨質(zhì)吸收區(qū)的最大層面，繪制盡可能大的圓形或橢圓形感興趣區(qū)進行測量，注意避開鄰近的骨質(zhì)。

在圖像評估中，骨質(zhì)吸收區(qū)的數(shù)量、形狀和MR信號特征，骨質(zhì)吸收區(qū)是否與軟骨下骨折相連，以及骨髓水腫的程度由兩位放射科醫(yī)師共同協(xié)商確定。骨質(zhì)吸收的CT/MR冠狀位最大面積、密度和ADC值由三名放射科醫(yī)師獨立測量并取其平均值。

1.6 分組標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)骨質(zhì)吸收區(qū)的T2信號特點將病例分為兩組。組1-T2WI Ⅰ型信號，組2-T2WI Ⅱ型信號。

1.7 統(tǒng)計分析連續(xù)變量用中位數(shù)(四分位數(shù)范圍)表示。分類變量用計數(shù)和百分比表示。采用Mann-Whitney檢驗比較兩組間的年齡、骨髓水腫、骨質(zhì)吸收區(qū)的冠狀位最大面積、密度和ADC值(SPSS 22.0)。用卡方檢驗對比兩組間的性別、骨質(zhì)吸收區(qū)的形狀、T1WI信號分型、T2信號均勻與否，以及骨質(zhì)吸收區(qū)是否與軟骨下骨折相連的差異。用Pearson相關(guān)分析評估骨質(zhì)吸收區(qū)在MR和CT上冠狀位最大面積間的相關(guān)性。通過組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分析3名放射科醫(yī)生測量數(shù)據(jù)的一致性。P＜0.05具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 MR對骨質(zhì)吸收區(qū)的檢出率CT檢出骨質(zhì)吸收區(qū)85個，MR檢出骨質(zhì)吸收區(qū)60個，MR檢出骨質(zhì)吸收區(qū)的敏感性為70.6%，特異性為100%，見表2。

表2 骨質(zhì)吸收區(qū)CT、MR檢出比較

2.2 骨質(zhì)吸收區(qū)在CT和MRI上冠狀位最大面積的相關(guān)性r=0.931，P＜0.001。

2.3 兩組患者的年齡、性別、ARCO分期、T1WI信號分型差異無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05)。組2的骨質(zhì)吸收區(qū)數(shù)量、ADC值、骨髓水腫范圍及骨質(zhì)吸收區(qū)與軟骨下骨折相連幾率顯著高于組1。組2骨質(zhì)吸收區(qū)的密度顯著低于組1，見表3。

表3 骨質(zhì)吸收區(qū)兩組間一般資料及CT、MR征象比較

2.4 骨質(zhì)吸收區(qū)冠狀位最大面積、密度以及ADC值的評估者間的一致性良好，見表4。

表4 骨質(zhì)吸收區(qū)征象測量評估者間的一致性結(jié)果

3 討論

本研究為首次針對股骨頭壞死骨質(zhì)吸收區(qū)的MR檢出率及骨質(zhì)吸收區(qū)MR特征的研究。研究發(fā)現(xiàn)MR對骨質(zhì)吸收區(qū)的檢出具有良好的敏感性和極高的特異性。

MR檢測骨質(zhì)吸收區(qū)的敏感性較好，但尚有近30%的骨質(zhì)吸收區(qū)未被發(fā)現(xiàn)。主要原因有兩個：一是由于骨質(zhì)吸收區(qū)的信號特征，T2WI Ⅰ型信號因為呈等或略高信號，不易被發(fā)現(xiàn)，特別是部分骨質(zhì)吸收區(qū)邊界不清(圖1和圖2)，在本研究中，有8例邊界不清的I型信號骨質(zhì)吸收區(qū)混淆在骨髓水腫中，未被發(fā)現(xiàn)。二是由于部分骨質(zhì)吸收區(qū)的體積較小，在本研究中，未被發(fā)現(xiàn)的17例T2WIⅡ型信號，是由于它們的直徑小于或等于4毫米。因為MR冠狀位PDWI序列的層厚為4mm，層間距為0.8cm，對于小的骨質(zhì)吸收區(qū)來說相對較厚，容易被漏診。根據(jù)既往研究，較小的骨質(zhì)吸收區(qū)(≤4mm)臨床意義不大[10]。綜上，應(yīng)重視T2WI Ⅰ型信號骨質(zhì)吸收區(qū)，盡量減少遺漏，必要時應(yīng)進行CT檢查綜合評估。

圖1A-圖1D MRI未發(fā)現(xiàn)的骨質(zhì)吸收T2WI I型信號病例；男性，31歲，右側(cè)股骨頭壞死，ARCO 2期。軸位和冠狀位CT上可見明確的骨質(zhì)吸收區(qū)(2019-3-26，圖1A，圖1B，箭頭)，在相應(yīng)位置MR軸位FS T2WI (2019-3-26，圖1D，箭頭)和冠狀位PDWI(圖1C，箭頭)上顯示為等和略高信號，與鄰近骨髓水腫混淆，難以檢出。圖2A-圖2H 骨質(zhì)吸收T2WI I型信號病例；男性，51歲，右髖關(guān)節(jié)股骨頭壞死，ARCO 3A期。右髖關(guān)節(jié)CT冠狀位及軸位圖像 (2019-7-30，圖2C，圖2D，圖2G)，骨質(zhì)吸收區(qū)呈橢圓形(圖2C，箭頭)，形態(tài)規(guī)則，計分為0；骨質(zhì)吸收與軟骨下骨折相連(圖2D，箭頭)，計分為1；骨質(zhì)吸收的CT值為115HU，骨質(zhì)吸收冠狀位最大面積為96mm2。右髖關(guān)節(jié)MR圖像 (2019-8-1)，骨質(zhì)吸收區(qū)在T1WI上主要為等信號(圖2A，箭頭，參考軸位CT圖像評估(圖2G，箭頭))，在FS T2WI上顯示為等和略高的混雜信號(圖2b，箭頭)，為I型信號，在DWI上為等與略高的混雜信號(圖2F，箭頭，b=1000)，在ADC上為略高信號(圖2E，箭頭，與肌肉信號相比)。ADC值為1.941×10-3mm2/s，MR上骨質(zhì)吸收區(qū)冠狀位最大面積為102mm2。圖3A-圖3F 骨質(zhì)吸收T2WI I型信號病例；男性，53歲，右側(cè)股骨頭壞死，ARCO3A期。右髖關(guān)節(jié)冠狀位及軸位CT圖像 (2020-11-5，圖3A，圖3D，圖3E)，冠狀位圖像上骨質(zhì)吸收區(qū)形態(tài)規(guī)則，計為0(圖3A，箭頭)；骨質(zhì)吸收區(qū)與軟骨下骨折相連(圖3D，箭頭)，計分為1；骨質(zhì)吸收區(qū)冠狀位最大面積為50mm2，CT值為40HU。右髖關(guān)節(jié)MR圖像(2020-11-14，圖3B，圖3C，圖3F)，骨質(zhì)吸收區(qū)在軸位T1WI上表現(xiàn)為等信號(圖3C，箭頭)，在軸位FS T2WI(圖3F，箭頭)和冠狀位PDWI(圖3B，箭頭)表現(xiàn)為不均勻高信號，為T2WI II型信號；MR上骨質(zhì)吸收區(qū)冠狀位最大面積為46mm2。

MR檢測骨質(zhì)吸收區(qū)特異性高的原因:骨質(zhì)吸收區(qū)的主要和典型表現(xiàn)為邊界清晰的均勻或不均勻T2高信號，多位于骨質(zhì)壞死區(qū)，不易與其他征象混淆。

骨質(zhì)吸收區(qū)不同T2WI信號類型可能提示不同的病理基礎(chǔ)及病程進展：

骨質(zhì)吸收區(qū)的T2信號部分不均勻，這表明其內(nèi)部成分復(fù)雜，既往研究發(fā)現(xiàn)，骨質(zhì)吸收區(qū)主要由富含血管的肉芽組織和纖維組織組成，甚至可見骨化[12-14]。本研究發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)吸收區(qū)有兩種不同類型的T2信號。T2WI Ⅱ型信號是T2WI高信號強度(圖3)，且其ADC值高，推測其內(nèi)富含氫質(zhì)子；同時由于骨質(zhì)吸收區(qū)密度比較低，因此，它最有可能是血管化的新鮮肉芽組織，可能處于骨質(zhì)吸收的早期階段。由于T2WI Ⅱ型信號與軟骨下骨折相連、且伴有大范圍的骨髓水腫的幾率更大，因此提示為破壞性修復(fù)、伴有嚴(yán)重的炎癥[15]，Gao等研究認(rèn)為骨質(zhì)吸收區(qū)伴微骨折、塌陷和新月征，往往提示局部結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定[4]，因此股骨頭塌陷傾向于快速進展。

T2WI Ⅰ型信號為等或稍高信號強度(圖1和圖2)，ADC值相對較低，密度相對較高，因此其成分最有可能為纖維化的肉芽組織，甚至有少量鈣質(zhì)沉積，推測可能處于骨質(zhì)吸收區(qū)的晚期階段。因為該型與軟骨下骨折相連的幾率相對較低、伴隨骨髓水腫范圍相對較小，提示為有限性修復(fù)[15]，預(yù)后相對較好。

本研究的局限性：第一，本研究所有病例均無病理對照，很難對骨質(zhì)吸收區(qū)的信號特征做出準(zhǔn)確的解釋；第二，本研究中行DWI檢查的病例僅為少數(shù)，因此提供的相關(guān)信息仍有待擴大樣本量進一步研究。

綜上所述，MR檢出股骨頭壞死骨質(zhì)吸收區(qū)有良好的敏感性和極高的特異性。應(yīng)仔細甄別T2WI Ⅰ型信號骨質(zhì)吸收區(qū)，避免漏診。T2WI Ⅱ型信號骨質(zhì)吸收區(qū)更常伴有軟骨下骨折和大范圍骨髓水腫，提示破壞性修復(fù)，臨床應(yīng)高度重視、密切觀察，及時干預(yù)。