动态对比增强磁共振成像与股骨头坏死患者病程进展关系及疗效评估价值

陈绍宁, 魏冰

1永康市骨科医院放射科(浙江永康 321300)； 2永康市第一人民医院骨科(浙江永康 321300)

股骨头坏死(osteonecrosis of the femeral head，ONFH)是一种致残性骨关节疾病，好发于中青年人群，具有起病隐匿、病程进展快、治疗难度大等特点[1-2]。ONFH核心问题在于股骨头血液循环障碍、有效血供不足[3]，临床发现，短期内加以有效干预有助于逆转股骨头骨骺早期缺血[4]。因此，及时了解股骨头血流灌注及微血管渗透性变化对抑制ONFH病程进展、实施有效干预措施尤为重要。近年来，磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)凭借无创、软组织分辨率高、可重复性好等优势逐渐成为ONFH重要检查方法[5-6]。动态对比增强磁共振成像(dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI)作为一种MRI灌注加权成像(perfusion weighted imaging，PWI)，可观察组织内部微血管灌注状态，评估组织血管化程度，从而对血流状况及血管通透性等血流动力学信息进行定量评估[7-8]。但目前有关DCE-MRI定量参数在ONFN疗效中的评估价值仍缺乏循证依据。为此，本研究拟采用DCE-MRI检查，获取参数，观察其与ONFH患者病程进展关系及疗效评估价值，旨在为临床开展精准治疗提供一种无创手段。报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2017年5月至2020年12月我院ONFH患者83例，纳入标准：(1)均符合《成人股骨头坏死临床诊疗指南(2016)》[9]中诊断标准，并经X线片、MRI等影像学检查证实为ONFH；(2)均为单侧病变。

排除标准：(1)存在酗酒史、药物滥用史等潜在影响骨髓渗透性行为者；(2)合并肝肾等重要脏器器质性损害者；(3)合并股骨骨折、股骨发育畸形、股骨头缺血性坏死等股骨病变者；(4)存在DCE-MRI检查禁忌证者；(5)近期有髋关节外伤、代谢性或骨髓恶性肿瘤病史者；(6)合并自身免疫系统疾病或血液系统疾病者；(7)认知功能障碍者。

其中女32例，男51例，年龄45～75岁，平均(57.14±5.06)岁；体质指数19.2～25.6 kg/m2，平均(21.82±1.26)kg/m2；病程3.5～10.9个月，平均(6.88±1.25)个月。本研究经我院医学伦理委员会批准同意(批号：2018-05-21)。

1.2 疗效判断标准 采用Harris髋关节功能评分量表(Harris Hip score，HHS评分)[10]对术后3个月疗效进行评估，其中差：<70分；可：70～79分，良：80～89分；优：≥90分。

1.3 分组情况 将优、良纳入有效组(57例)；可、差纳入无效组(26例)。两组性别、年龄、体质指数、侧别、病因、基础疾病比较，差异无统计学意义(P>0.05),见表1。

表1 比较两组基线资料

1.4 方法 (1)基线资料收集：采用调查问卷收集所有研究对象的性别、年龄、体质指数、侧别、病因、基础疾病、病程进展[国际骨循环协会(ARCO)分期[11]、髋关节积液分级[12]、骨髓水肿分级[13]]等内容，其中：①ARCO分期0期为仅骨组织活检呈阳性，其他检查均呈阴性，Ⅰ期为经X线检查未发现异常，经MRI或骨核素检查可发现，Ⅱ期为经X线检查呈阳性，股骨头未塌陷，髋臼未发生改变，Ⅲ期为经X线检查显示新月征，股骨头塌陷，Ⅲ期为股骨头变扁，髋关节退行性改变，累及髋臼，关节间隙变窄，关节面毛糙。②髋关节积液分级：0级为未发现明显骨髓水肿，或水肿仅位于病灶内部，1级为骨髓水肿累及股骨头区，2级为骨髓水肿累及股骨头、颈区，3级为骨髓水肿累及股骨头、颈、转子间、转子下、股骨干上段。③骨髓水肿分级：0级为无髋关节积液，1级为轻度少量髋关节积液，均位于股骨头、颈一侧，2级为中度髋关节积液，位于股骨头、颈两侧，关节囊、隐窝未发现扩张情况，3级为重度髋关节积液，位于股骨颈两侧或股骨头一周，且发现关节囊、隐窝显著扩张。(2)DCE-MRI检查：所有研究对象均于治疗前采用GE1.5T进行检测。行仰卧位，首先开启髋关节常规平扫，序列参数如下：①轴位T1WI：重复时间(TR)/回波时间(TE)868/10 ms，视野330 mm，矩阵512×384，层厚3.5 mm，采集时间为50 s；②轴位T2WI：TR/TE 3 600/77 ms，视野330 mm，矩阵384×288，层厚3.5 mm，采集时间2 min 4 s；③冠状位T2WI抑脂序列：TR/TE 2300/33 ms，视野38 mm，矩阵384×288，层厚3.5 mm，采集时间2 min 32 s)；④PWI序列中T1原始图(翻转角度2°/15°)：TR/TE 4.09/1.39 ms，视野330 mm，矩阵80×56，层厚3.5 mm，采集时间43 s；动态轴位T1WI-TWIST序列(翻转角度12°)：TR/TE 4.83/1.87 ms，层厚3.5 mm，视野330 mm，矩阵192×132，采集时间5 min 26 s，共扫描75个时相。灌注扫描第5个时相时以高压注射器团注0.2 mol/kg对比剂钆喷替酸葡甲胺，流速控制在2.5 mL/s，注射完毕后推注生理盐水(15 mL)。采用自带工作站后处理PWI原始数据，选择病变最大层面绘制感兴趣区(region of interest，ROI)，注意避开完全坏死、囊变区及正常组织结构，自动计算ROI的容量转移常数(Ktrans)、速率常数(Kep)、初始时间-浓度曲线下面积(iAUC)。上述操作均由2名放射科主治医师采用盲法进行。(3)治疗方法：所有研究对象均予以髓芯减压植骨治疗。

2 结果

2.1 两组ARCO分期、骨髓水肿分级、髋关节积液分级比较 两组ARCO分期、骨髓水肿分级、髋关节积液分级比较，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 两组ARCO分期、骨髓水肿分级、髋关节积液分级比较 例(%)

2.2 两组DCE-MRI参数比较 Ktrans、Kep、iAUC组间比较，无效组>有效组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表3、图1～2。

注：A：术前DCE-MRI影像；B：术后DCE-MRI影像。术前 Ktrans 值、iAUC值、Kep 值均较术后 6个月显著减小

表3 比较两组DCE-MRI参数

2.3 DCE-MRI参数与病程进展的相关性 Ktrans、Kep、iAUC与ARCO分期、髋关节积液分级、骨髓水肿分级均呈正相关(P<0.05)，见表4。

表4 DCE-MRI参数与病程进展的相关性

2.4 ONFH疗效影响因素 多元线性回归分析，将ARCO分期、髋关节积液分级、骨髓水肿分级等其他因素控制后，Ktrans、Kep、iAUC与ONFH治疗无效(HHS评分)显著相关(P<0.05)。见表5。

表5 ONFH疗效的logistic多因素回归分析

2.5 DCE-MRI参数评估ONFH疗效价值 以无效组为阳性样本，有效组为阴性样本，绘制ROC曲线，结果显示，Ktrans、Kep、iAUC评估ONFH治疗无效的曲线下面积(AUC)分别为0.844、0.866、0.819，Ktrans、Kep、iAUC联合评估ONFH治疗无效的AUC为0.928，诊断价值较单独诊断显著提高(P<0.05)，见表6、图3。

注：A：术前DCE-MRI影像；B：术后DCE-MRI影像。术前 Ktrans 值、iAUC值、Kep 值值均较术后 6 个月减小幅度不及图1

表6 ROC曲线分析

图3 DCE-MRI参数对ONFH疗效的评估价值

3 讨论

DCE-MRI是一种无创性功能成像方法，通过建立多个药代动力学模型，计算分析信号强度-时间曲线，获得Ktrans、Kep、iAUC等多个评估微血管渗透性的参数，有效判断组织微环境内血管渗透性及血流灌注情况[14-16]。马伟丽等[17]通过30例高危股骨头、30例正常股骨头发现，DCE-MRI有助于评估ONFH高危人群股骨头微循环灌注的变化及正常人群股骨头内血流灌注异质性，为超早期ONFH提供影像学依据。Ktrans、Kep表示单位时间内对比剂进出血管外细胞外间隙的量，能反映组织内血流量、毛细血管渗透性及其表面积[18-19]。iAUC表示对比剂注入后起始1 min内时间-浓度曲线下面积，与组织血供有关[20]。本研究中，ONFH治疗无效者Ktrans、Kep、iAUC均大于治疗有效者，结合武峰等[21]观点考虑机制可能与新生毛细血管增多且血管管壁较薄、微血管渗透性增加有关。提示DCE-MRI定量参数有助于及时监测ONFH血流灌注情况，为临床评估治疗效果提供一定参考依据。另外，随ONFH病程进展，炎症因子长期刺激关节软骨，可引起充血水肿，提高流体静水压，诱发骨髓水肿，促进髋关节积液产生。黄雪洁[22]认为，髋关节积液分级、骨髓水肿分级与ARCO分期密切相关，可作为评估ONFH病程进展的主要指标。本研究经Spearman相关性检验可知，Ktrans、Kep、iAUC与ONFH患者ARCO分期、髋关节积液分级、骨髓水肿分级均存在正相关关系。张海平等[23]研究亦表明，DCE-MRI参数iAUC、Ktrans值与ARCO分期有较高相关性，可为ONFH血流动力学临床研究提供影像学依据。这可能归因于随ONFH病程进展，骨内压增高，静脉回流受阻，血流瘀滞加重、灌注减少，造成股骨头内血管渗透性改变，继而加重髓内血管损伤，从而导致Ktrans、Kep、iAUC升高。提示DCE-MRI有望为临床判断ONFH病程进展提供一种客观手段。

本研究经多元线性回归分析还显示，将ARCO分期、髋关节积液分级、骨髓水肿分级等其他因素控制后，Ktrans、Kep、iAUC与ONFH治疗无效(HHS评分)仍显著相关，再次佐证了DCE-MRI有助于指导临床评估ONFH疗效。然而单一Ktrans、Kep、iAUC评估ONFH疗效敏感度较低，存在一定局限性，故本研究尝试绘制联合ROC曲线，结果表明，Ktrans、Kep、iAUC联合评估ONFH治疗无效的AUC值最大，敏感度、特异度均有所改善。由此可见，DCE-MRI具有成为判断ONFH病程进展、评估疗效的客观手段的潜力，有利于指导临床实施精准干预措施。

综上所述，DCE-MRI参数Ktrans、Kep、iAUC与ONFH患者病程进展密切相关，采用DCE-MRI检查有望为临床选择治疗方案、评价治疗效果提供循证支持。但本研究仅探讨了ONFH患者股骨微血管渗透性及血流灌注改变情况，未将股骨头内骨小梁密度及脂肪含量等因素纳入考虑范围，研究结果可能存在一定偏倚，今后需进一步深入分析。

利益相关声明：论文内容不涉及相关利益冲突，该研究未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组织直接或间接的经济或利益的赞助。

作者贡献说明：实验设计为陈绍宁和魏冰，实验实施为陈绍宁和魏冰，魏冰进行实验评估，陈绍宁执笔，魏冰审校。