股骨头骨内动脉血供分区的回顾性分析

2019-03-28李婷婷

中国中西医结合影像学杂志 2019年2期

张刚，李婷婷

（河南中医药大学第一附属医院磁共振室，河南郑州 450000）

股骨头骨内动脉血供与股骨头坏死密切相关。股骨头骨内动脉血供通常认为是分区域的，上支持带动脉发出的外骺动脉是股骨头的主要供血动脉，供应股骨头的大部分区域；下支持带动脉发出的下干骺动脉供应股骨头干骺端部分区域；前支持带动脉和股骨头韧带动脉供应其他区域。股骨头韧带动脉较细小，仅分布于邻近股骨头凹的很小区域［1］，随着年龄增长，股骨头韧带动脉有退化的趋势，韧带动脉通畅率在60岁以上明显降低［2］，所以在股骨头血供中处于次要地位。最近有观点［3］则认为，上支持带动脉、下支持带动脉、前支持带动脉的骺血管分支和韧带动脉在股骨头内骺板结构的上方相互吻合，连接成网状形成骺基底部动脉网，上支持带动脉、下支持带动脉、前支持带动脉的干骺血管分支在骺板结构的下方构成干骺动脉网，骺基底部动脉网和干骺动脉网共同完成股骨头动脉血供，骨内动脉血供不分区域。现回顾性分析2015年2月至2018年5月间我院行前列腺MRI动态增强扫描（DCE-MRI）的患者73例，分析股骨头不同区域的强化情况，尤其是股骨头凹附近强化情况，探讨股骨头骨内血供是否分区及股骨头韧带动脉的作用。

1 资料与方法

1.1 一般资料 73例（146个股骨头），年龄36～87岁，其中＜45岁19例（38个股骨头）、45～65岁27例（54个股骨头）、＞65岁27例（54个股骨头）。纳入标准：行前列腺增强扫描患者，扫描范围包括双侧股骨头。排除标准：股骨头骨髓水肿、骨缺血性坏死、骨转移瘤、严重的退行性骨关节炎等累及股骨头骨髓的患者。

1.2 仪器与方法采用Philips Ingenia 3.0 T超导型MRI机，患者取仰卧位。常规扫描冠状位及矢状位SPAIR压脂T2WI、轴位T1WI、T2WI序列。行增强扫描，采用m-Dixon序列轴位扫描，TR 4.6 ms，TE 1.33 ms，翻转角 10°，层厚 3 mm，间隔 1.5 mm。增强扫描前先扫描蒙片，随后扫描与注射对比剂同时进行，高压注射器静脉团注Gd-DTPA，剂量0.2 mmol/kg体质量，流率2 mL/s，其后静脉团注生理盐水20 mL，流率2 mL/s，共采集7个时相，每个时相40.2 s，扫描时间4 min 41.7 s。

1.3 图像处理观察常规扫描图像，除外双侧髋关节异常病例。将m-Dixon序列原始数据导入星云工作站T1perfusion软件，选择ROI后可自动得出信号强度值并生成TIC。以股骨头开始出现的轴位层面为第1层面，其下分别为第2层面、第3层面……。在TIC上标定增强扫描第1时相开始扫描时间为t1，第2时相开始扫描时间为t2。轴位第3层面单侧股骨头中心区域记作ROIP，轴位平股骨头凹中心水平股骨头前份区域记作ROIF，后份区域记作ROIR，外侧区域记作 ROIL，ROIF与 ROIR之间记作 ROIC（图 1）。内侧区域股骨头凹下记作 ROI1、ROI2、ROI3（图 2），其中ROI2位于股骨头凹中心下，ROI1和ROI3旁开约 7 mm，各ROI直径约3 mm，距离骨皮质约2 mm。在TIC上分别确定t1及t2时间点各ROI的信号强度值。以 ROIP、ROIF、ROI2、ROIR、ROIL的平均数作为股骨头周围带的血供参数，以ROIC作为股骨头中心的血供参数。

采用以下3个较常用参数［4］：①达峰时间，为 t1至t2间隔时间，从开始注射到最大峰值时间，本研究为40 s；②最大信号强度，为t2时间点ROI的信号强度；③斜率，为最大信号强度减去t1时间点ROI的信号强度，再除以达峰时间。

1.4 统计学处理采用SPSS 15.0统计软件，最大信号强度与斜率以±s表示，2组组间对比行配对资料的t检验，多组资料的均数对比行方差分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1 股骨头周围带与中心区域血供参数股骨头周围带和中心区域的血供参数最大信号强度及斜率差异均有统计学意义（均P＜0.05）（表1）。分年龄段统计，≤65岁年龄组股骨头周围带与中心区域血供参数最大信号强度及斜率差异均有统计学意义（均P＜0.05）；＞65岁年龄组血供参数则差异均无统计学意义（均 P＞0.05）（表 2）。

表1 股骨头周围带与中心区域血供参数（±s）

ROI 最大信号强度斜率周围带 40.0±15.58 0.69±0.35中心 42.1±24.09 0.88±0.55 t值 -3.01 -3.45 P值 0.003 0.001

表2 不同年龄股骨头周围带与中心区域血供参数（±s）

斜率＜45岁 45～65岁＜45岁 45～65岁＞65岁周围带 37.32±13.7 38.20±14.0 0.82±0.33 0.74±0.30 0.56±0.37中心 48.24±19.9 45.50±21.2 1.15±0.44 0.94±0.47 0.63±0.60 t值 -2.785 -2.110 -3.755 -2.600 -0.775 P值 0.007 0.037 0.000 0.011 0.440 ROI 最大信号强度＞65岁30.16±17.3 34.50±27.6-0.978 0.330

2.2 股骨头周围带血供仰卧位扫描时股骨头周围带不同区域血供参数最大信号强度、斜率股骨头后部最差，内侧、前部次之，外侧最好，各部位参数差异有统计学意义（P＜0.05，表 3）。

股骨头周围带不同区域随年龄增大血供发生变化，大多数血供减少，但各区域并不一致，股骨头凹中心部和股骨头前后部血供参数变化较小，差异均无统计学意义（均 P＞0.05，表 4，5）。

2.3 股骨头凹附近血供参数（表6，7）随年龄增大，股骨头凹中心下骨内血供参数改变较小，差异无统计学意义（均P＞0.05）。股骨头凹中心旁开7mm处血供参数ROI1、ROI3的斜率及ROI3的最大强度值变化较大，差异均有统计学意义（均P＜0.05），表现为≤65岁时，股骨头凹中心下骨内血供相对旁开7 mm处骨内血供参数接近，＞65岁组则相对邻近部位血供参数增大。

表3 股骨头不同区域血供参数（±s）

注：ROIP，股骨头中心区域；ROIF、ROIR、 ROIL分别为半股骨头凹中心水平股骨头前份区域、后份区域和外侧区域；ROI2，股骨头凹中心区域。

ROI 最大信号强度斜率ROIP 40.91±28.25 0.77±0.51 ROIF 33.51±24.10 0.67±0.56 ROI2 30.14±23.42 0.59±0.46 ROIR 22.60±20.01 0.47±0.44 ROIL 47.83±25.17 0.97±0.50 F值 23.37 20.77 P值 0.000 0.000

3 讨论

表4 不同年龄股骨头不同区域最大信号强度±s）

F值 P值ROIP 45.37±26.4 46.11±25.3 32.57±30.7 3.89 0.023 ROIF 33.92±18.4 35.01±20.6 31.72±30.4 0.257 0.774 ROI2 30.16±19.6 30.65±24.5 29.61±25.2 0.026 0.974 ROIR 25.39±19.5 24.76±17.5 18.46±22.3 1.86 0.159 ROIL 51.76±22.4 54.44±23.2 38.44±26.4 6.548 0.002 ROI ＜45岁 45～65岁＞65岁

表5 不同年龄股骨头不同区域斜率±s）

F值 P值ROIP 0.98±0.46 0.87±0.52 0.58±0.64 6.278 0.002 ROIF 0.81±0.55 0.70±0.45 0.53±0.63 3.211 0.043 ROI2 0.60±0.41 0.60±0.41 0.57±0.55 0.058 0.944 ROIR 0.53±0.42 0.51±0.35 0.38±0.51 1.824 0.165 ROIL 1.15±0.50 1.09±0.47 0.72±0.59 12.519 0.000 ROI ＜45岁 45～65岁＞65岁

表6 不同年龄股骨头凹附近最大强度值变化（±s）

F值 P值ROI1 41.89±24.6 34.31±22.3 28.90±33.1 2.524 0.084 ROI2 30.15±19.6 30.65±24.5 29.61±25.2 0.026 0.974 ROI3 31.29±28.5 25.70±25.3 17.03±18.2 4.204 0.017 ROI ＜45岁 45～65岁＞65岁

表7 不同年龄股骨头凹附近斜率变化（±s）

F值 P值ROI1 0.85±0.39 0.71±0.41 0.47±0.71 6.064 0.003 ROI2 0.60±0.41 0.60±0.41 0.57±0.55 0.058 0.944 ROI3 0.65±0.50 0.52±0.40 0.37±0.49 4.130 0.018 ROI ＜45岁 45～65岁＞65岁

3.1 参数选择 DCE-MRI是一种可靠的、非侵入性的、准确性高的评价股骨头骨内血供方法，可敏感地反映对比剂从动脉、毛细血管进入细胞外间隙的过程，从而显示局部组织的微循环灌注特点及血流动力学改变［5］。注射顺磁性对比剂后信号强度改变与局部血流灌注、细胞外间隙容量及毛细血管通透性相关。DCE-MRI对比剂首过效应主要由组织的微血管数目和灌注状态决定，在TIC上表现为最大信号强度和基线信号强度之间的快速上升阶段，在参数指标上表示为最大斜率，该指标反映对比剂从动脉血管网快速进入组织细胞外间隙的过程。对比剂首次通过组织，信号强度达到首次峰值后会出现微小下降，随后又上升达到最大强度值，此时毛细血管网和细胞外间隙对比剂浓度达到平衡。首次峰值主要反映微血管腔内的血流灌注，即微血管数目。最大峰值主要与细胞外间隙有关，细胞外间隙容积越大，最大峰值越高。首次通过组织的时间与体循环时间相关，为17～20 s［6］。由于本研究中每个时相扫描时间较长，2次采集时间间隔为40.2 s，信号已达到首次峰值，甚至最大峰值，故以第2时相的信号强度值为峰值强度值，除以2个时相的扫描时间间隔40.2 s为最大斜率，以最大程度反映股骨头动脉血供情况。

3.2 股骨头骨髓成分对血供参数的影响 25岁以后人体骨髓表现为成年型，股骨头内分布有红骨髓和黄骨髓，红骨髓主要分布在生物力线区，其余部分为黄骨髓，且黄骨髓比例随年龄增长而增多。骨髓成分不同主要表现在位于生物力线区的中心区域和周围带之间，周围带则均为黄骨髓。红骨髓内毛细血管由丰富的窦状毛细血管组成，数量多［6］，管径粗，对比剂首次通过血流灌注量大，首过最大强化峰值高，斜率大。黄骨髓的毛细血管较红骨髓管径细、数量少，首过最大强化峰值高，斜率大。Wang等［5］研究显示，随着脂肪成分增多，骨髓内微血管渗透性降低。本研究中心区域血供参数包括最大强化峰值和斜率均较周围带好，差异均有统计学意义（均P＜0.05），说明位于股骨头生物力线区的中心区域红骨髓相对含量多，血供相对周围带好。≤65岁时，周围带和中心区域的血供参数差异均有统计学意义（均P＜0.05），＞65岁时，参数差异无统计学意义（P＞0.05），说明随着患者年龄增大，骨髓内脂肪组织增多，股骨头周围带和中心区域的血供差别趋于减小。

3.3 股骨头血供股骨头血供由骺板结构上方的骺基底部动脉网和骺板结构下方的干骺动脉网共同完成，两者相互独立，又通过上支持带动脉、下支持带动脉、前支持带动脉相互勾通［3］。如果股骨头动脉循环可充分代偿，动脉血供不分区，增强扫描时股骨头血供表现具有时间及空间的一致性，即股骨头不同区域血供参数应保持一致，随年龄增大血供发生变化时不同区域血供参数的变化也保持同步。本研究显示，同为黄骨髓的周围带不同区域之间血供差异均有统计学意义（均P＜0.05），在仰卧位扫描时股骨头后部最差，内侧、前部次之、外侧最好，并不存在股骨头血供空间的一致性。随年龄增大，股骨头周围带血供发生变化时，各区域变化存在差异，股骨头周围带大多数区域血供减少，差异均有统计学意义（均P＜0.05），而股骨头凹中心部血供参数变化较小（P＞0.05），即不存在股骨头血供时间的一致性。该结果提示，尽管股骨头内支持带动脉与韧带动脉共同构成动脉血管网，但可能无法提供充分的循环代偿。因此，当股骨头供血动脉属支受损，如股骨颈骨折损伤支持带动脉时，由于循环代偿不充分，可引起股骨头局部供血不足，影响股骨头局部微循环，造成股骨头缺血性坏死。Dyke等［7］研究发现，股骨颈移位骨折时股骨头特定象限，如外上或外下象限动脉灌注降低，也印证了这一观点。

李小明等［8］研究发现，髋关节极度外展30 min后，股骨头血流灌注明显减少。Jaramillo等［9］研究认为，外展固定时股骨头骨骺前部的缺血与大血管的阻塞有关，而后部的缺血与髋臼对股骨头的直接压迫有关。本研究结果与此类似，股骨头后部血供参数较其他区域减少，考虑股骨头周围带与髋臼接触，仰卧位时以后部受压最明显，考虑股骨头周围带后部血供减少与此相关。

3.4 股骨头凹附近血供 Sevitt等［10］认为股骨头韧带动脉血供作用个体差异较大，有的仅存在于圆韧带内，并不进入股骨头内，进入股骨头者大多数仅供养股骨头凹附近的骨质，且随着年龄的增长韧带动脉会逐渐退化。Kalhor等［11］研究28具新鲜尸体的35个股骨头，认为股骨头韧带动脉对股骨头不具有重要的血供意义。本研究结果与这一观点不符，随年龄增大，股骨头凹中心下骨内血供参数发生改变较小，股骨头凹中心旁开7 mm处血供参数变化较大，表现为股骨头凹附近血供形式随年龄增大发生变化，年龄较轻患者股骨凹中心下骨内血供与邻近部位血供类似，年龄较大患者以股骨头凹中心下骨内血供较好，而邻近部位血供较差。这一结果提示，随年龄增大，股骨头支持带动脉血供减少时，股骨头韧带动脉可能存在一定程度的代偿供血，年龄较大的患者，韧带动脉对于维持股骨头动脉供血可能存在较大意义。

总之，尽管支持带动脉和韧带动脉在股骨头内相互吻合构成动脉网，但不同区域股骨头动脉血供仍然存在空间和时间的差异，股骨头内动脉网不足以提供充足的循环代偿。当股骨头动脉血供减少时，股骨头韧带动脉可能存在一定程度的代偿供血。