数字减影CT灌注成像在股骨头早期缺血性坏死中的应用

刘海明，梁辉清，刘万新，刘日新，黄锦钊，袁国奇

(广东医学院附属陈星海医院放射科，广东中山528415)

数字减影CT灌注成像在股骨头早期缺血性坏死中的应用

刘海明，梁辉清，刘万新，刘日新，黄锦钊，袁国奇

(广东医学院附属陈星海医院放射科，广东中山528415)

目的探讨数字减影CT灌注成像(Subtraction CT perfusion imaging，SCTP)在股骨头早期缺血坏死(Avascular necrosis of femoral head，ANFH)中的应用。方法股骨头早期缺血性坏死19例，股骨头灌注前先行平扫，再进行同层面灌注扫描，将灌注图像经数字减影后得到一组新灌注图像。再经工作站灌注软件后处理，计算出血流量(BF)、血容量(BV)、对比剂平均通过时间(MTT)及相应色阶图，用于ANFH诊断。结果早期ANFH患侧(27侧)股骨头BF数值较健侧(11侧)BF显著减少，差异有统计学意义(P<0.05)。患侧股骨头BV、MTT数值对比健侧组间差异无统计学意义(P>0.05)。结论SCTP计算出的BF、BV、MTT能反映早期股骨头缺血的微循环灌注信息，可以为临床诊断ANFH提供重要的诊断依据。

灌注成像；数字减影；股骨头坏死；X线计算机体层摄影术

股骨头缺血性坏死(Avascular necrosis of the femoral head，ANFH)早期症状并不典型，出现明显症状时往往病变己为中晚期。随着人们生活水平的提高和临床医师对ANFH防治的重视，ANFH的早期诊断非常重要。股骨头CT灌注成像技术在ANFH中应用具有可行性，辅以数字减影技术可避免常规股骨头CT灌注成像的缺陷，从而提高早期ANFH检出率。

1 资料与方法

1.1 一般资料收集2010年3月至2012年10月实施数字减影股骨头CT灌注成像(SCTP)32例，选择临床资料完整、SCTP检查成功的26例进行数据初步分析。依据Froberg的CT 6期分类法[1]，Froberg将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期作为早期股骨头缺血性坏死，经临床检查及CT扫描符合ANFH的病例有19例，其中男性11例，女性8例，年龄21~74岁，中位年龄(41±22)岁。19例患者均有髋部或大腿酸痛不适，6例伴有间歇性跛行，髋关节活动受限等症状。股骨颈骨折7例，因类风湿关节炎等有长期服用激素史5例，酗酒史2例，其他不明原因5例。38髋关节中单侧发病11例，双侧髋关节受累8例。

1.2 检查方法采用GE Hispeed NX/I螺旋CT扫描，扫描前先选择股骨头感兴趣层面(靶层面)进行平扫1~2层，层厚6 mm(图1A)；肘前静脉注入300 mgI/ml碘海醇100 ml、流速4 ml/s，延迟8 s后开始感兴趣区同层扫描，选择Cine模式，总共采集45层动态增强图像。将灌注后获得的图像逐一与同层的平扫图像进行减影成像，得到一组兴趣区骨组织的无干扰图像，从而突出显示骨组织对比剂血流灌注影像。最后将数据传送至AW 4.2工作站，用Perfusion 3.0软件进行后处理分析，得到血流量(BF)、血容量(BV)、对比剂平均通过时间(MTT)等数据，用于对股骨头微循环评价。

1.3 统计学方法应用SPSS20.0统计软件，将缺血侧与健侧股骨头BF、BV、MTT对应组间比较采用独立样本t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

患侧与健侧股骨头各灌注参数中(见表1)，患侧股骨头BF、BV数值低于健侧股骨头灌注数值，患侧股骨头BF数值显著减少，差异有统计学意义(P<0.05)。患侧股骨头BV较健侧稍有增多，MTT较健侧无延长或稍有延长，差异无统计学意义(P>0.05)。3例股骨颈骨折患侧较健侧BF增多，BV稍增多，MTT无延长。色阶图上正常股骨头为明亮红色、蓝色、绿色，而患侧股骨头低灌注区色彩明亮度下降，且出现灌注缺损区(图1B，1C)。

表1 缺血侧股骨头与健侧股骨头灌注各参数测量结果及比较

表1 缺血侧股骨头与健侧股骨头灌注各参数测量结果及比较

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

图1 股骨头CT灌注成像

3 讨论

ANFH是世界范围内的骨科常见难治性疾病，发病率较高，近年来呈逐渐增多趋势，股骨头外伤及皮质激素治疗后、酗酒为引起ANFH的高危因素。ANFH的早期诊断非常重要，其理想的治疗应在早期阶段，如果迅速采取有效措施，可防止股骨头塌陷，保存关节功能。

3.1 ANFH的CT分期由于CT密度分辨率高，在观察骨小梁变化、小囊变、关节面下骨折及塌陷、新生骨等方面有独特的优势，对疑诊ANFH患者行CT灌注前应常规薄层扫描。Froberg将ANFH CT影像分为6期：0期：正常；Ⅰ期：骨小梁星芒结构增粗、扭曲变形及出现斑片状高密度硬化或(和)骨质疏松；Ⅱ期，斑片状骨硬化及囊状透亮区，骨小梁星芒状结构消失；Ⅲ期，在Ⅱ期基础上出现“新月征”及轻度骨碎裂和关节面微陷；Ⅳ期：明显骨碎裂及关节面塌陷致股骨头失去完整性；Ⅴ期：合并股骨头肥大畸形，髋臼缘增生及关节间隙变窄。Froberg等[1]认为Ⅲ期是诊断和治疗ANFH的关键期，一旦进入Ⅳ期则会发生不可逆的病理变化及向Ⅴ期迅速发展。本组ANFH将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期作为早期ANFH。

3.2 SCTP的原理及临床应用近年来，有学者在股骨头灌注成像方面做了大量实验研究，结果发现股骨头CT灌注成像技术可行，可以测定股骨头血流变化，定量诊断骨坏死[2-4]。但由于股骨头的血供并不丰富，加上骨组织本身密度较高(如骨折、骨质增生、硬化等)，掩盖了对比剂注入前后局部骨组织的血流灌注状态变化，从而影响常规股骨头CT灌注成像准确性。而利用数字减影技术，将灌注后图像与灌注前图像相减，得到一组突出了骨组织对比剂血流灌注新图像。最后经灌注软件处理得到有诊断信息的股骨头微循环血流动力学参数，如血流量(BF)、血容量(BV)、对比剂平均通过时间(MTT)及相应色阶图，用于对股骨头早期缺血性坏死的诊断评估。

本组病例中患侧与健侧股骨头各灌注参数中，患侧股骨头血流量BF、BV减少，其中BF显著低于健侧股骨头血流量，差异具有统计学意义(P<0.05)。色阶图上正常股骨头为明亮红色、蓝色、绿色，而患侧股骨头低灌注区色彩明亮度下降，且出现灌注缺损区。因为股骨头血供并不丰富，患侧股骨头BV减少、MTT延长并无显著差异，灌注成像数值相对于脑CT灌注数值偏低。患侧股骨头BF轻度减少，BV无减少或增加，MTT无延长，提示患侧股骨头血流灌注不足，是可逆性损害，此时如经临床积极治疗，可以避免股骨头缺血坏死。患侧股骨头BF、BV显著减少伴MTT延长，提示患侧股骨头血流灌注严重不足，易导致股骨头缺血坏死。本组3例股骨头骨折患侧BF增多，BV增多，MTT无延长，提示患侧股骨头血流出现再灌注，可能与股骨头缺血后产生骨组织修复有关。股骨头血流量下降与骨坏死程度并不是完全一致，只有血流量下降到一定程度并持续一段时间才会引起骨细胞坏死这种不可逆的病理变化。因此，早期发现股骨头血流异常对股骨头坏死的早期诊断和预防尤为重要[5]。

3.3 SCTP技术关键及问题技术关键：灌注前、后选择的股骨头兴趣层面必须同层面，扫描矩阵及重建范围等参数必须一致，扫描过程中患者平卧，不能移动。否则会导致减影后图像数据出现误差，影响灌注成像BF、BV、MTT及色阶图准确性；灌注后与灌注前数据相减比率一致，以隐约减去灌注前背景图像为准；选择股骨头兴趣区很重要，要结合灌注前图像，尽量选择大的兴趣区。存在问题：目前工作站灌注软件并非专用于股骨头灌注开发的软件，部分程序需要半自动后处理，过程略显繁琐，用时较长；经SCTP后处理的图像BF、BV值较股骨头CT灌注成像处理的数值偏低，但这并不影响临床的应用价值，因为临床上主要是需要股骨头病变区和非病变区灌注参数上两者的相对比较值及其差异性；经SCTP后处理的图像层次欠丰富，损失部分解剖信息，可以结合平扫的对应图像得到解决，不影响ANFH的诊断。

MSCT灌注成像较普通螺旋CT灌注成像具有极大优势，MSCT大幅度提高了Z轴方向的空间分辨率，实现多层同层动态CT灌注扫描，一次扫描覆盖股骨头全范围，能全面了解股骨头血流灌注情况。总之，SCTP技术为评价股骨头血供情况、血流动力学状态提供了一种直观、无创性性影像学检查方法，辅以数字减影技术可避免常规股骨头CT灌注成像的缺陷，在ANFH的早期诊断和治疗及术后评价等方面发挥重要作用。

[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]刘德斌,纪凤颖,范金玉.早期股骨头坏死CT灌注成像的实验研究[J].现代生物医学进展,2008,8(7):1310-1312.

[3]刘秀娟,孙娜,姜洪.早期激素性股骨头缺血坏死CT灌注、三维重建及病理相关性的实验研究[J].医学影像学杂志,2011,21 (2):252-254.

[4]杨秀军,任其乐,李巍,等.减影CT灌注成像技术及对犬股骨头坏死作用观察应用[J].中国医学影像技术,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)

广东省中山市科技计划项目(编号：20102A122)

刘海明。E-mail：630186480@qq.com