儿童股骨头坏死磁共振早期的定量研究

张 弘 闫凤玲 胡立伟 徐 琳 潘慧红 周 宇 孙爱敏 钟玉敏

发育性髋关节发育不良（developmental dysplasia of the hip，DDH）是髋臼和股骨头发育异常的一种疾病，其发病原因多，包括环境因素和遗传因素［1-2］，股骨头骨骺的缺血性坏死是重要的并发症之一。已有研究［3-5］证明，极度外展固定体位可能导致股骨头骨骺血流减少，进而引起股骨头骨骺生长软骨及二次骨化中心等组织的缺血性损坏。Jaramillo等［3］的研究发现，早期骨骺缺血经过治疗是可恢复的。因此，如果能通过影像学检查早期发现骨骺缺血情况将具有非常重要的临床价值。

传统上，DDH的诊断主要依靠骨盆正位数字X线摄影来提供依据。但由于DDH病理变化复杂，软骨及软组织的变化也越来越为人们所重视，在这方面，传统的X线片提供的依据有限［6］，不能早期发现儿童尚未骨化的骨骺软骨的缺血性改变。MRI作为一种无辐射的影像诊断方法，具有软组织对比优良的特点，可以清晰地显示出髋关节内各种骨、软骨、及软组织结构［7-8］。采用磁共振增强减影技术评估DDH患儿复位后股骨头血流灌注情况可降低漏诊股骨头坏死的风险［9］。

Tiderius等［10］提出股骨头灌注可分为4级：0级，灌注正常，可见骨骺血管及骨骺；1级，骨骺不对称强化，骨骺血管或骨骺强化程度低于对侧，或骨骺软骨整体信号强度低于对侧；2级，局灶性增强减弱，骨骺或骨化中心存在明显信号减弱区；3级，整体增强减弱.包括骨化中心在内的整个骨骺均无增强。对1级和2级可不改变治疗方案，3级须立即取下外固定石膏，后期行二次闭合复位固定或开放复位［11］。本研究探索通过对FHN儿童的患侧和健侧的增强减影图像进行对比测量，验证对儿童FHN的早期发现，提高患者的治疗效果和生存质量。

方 法

1. 临床资料

本研究为单中心回顾性研究，纳入2018年1月—2021年7月在上海儿童医学中心就诊，因DDH并发股骨头坏死而接受髋关节MRI检查的共41例患儿（男36例，女5例）为研究对象，收集其常规图像和磁共振增强图像等所有影像资料。入组标准：临床诊断为单侧DDH并发股骨头坏死，复位术前和术后进行MRI检查的病例。排除标准：磁共振图像质量不佳者，灌注减影图像后处理无法处理者。经排查后最终入组28例（男25例，女3例）。

2. 检查方法

检查设备为Discovery 3.0 T超高场磁共振成像仪（GE，美国）及8通道心脏相控阵线圈（GE，美国）。

MR常规检查参数：使用8通道心脏相控阵线圈覆盖双侧髋关节平扫，冠状面T1脂肪饱和（FS）快速自旋回波（FSE）序列，FOV 24 cm×24 cm，层厚2.5 mm，层间距0.2 mm，TR 400 ms，TE 10.8 ms。回波链长度=6，扫描矩阵288×192，激励次数=2，化学位移法脂肪抑制，层数=20。

MRI增强检查参数：注射造影剂钆双胺注射液（商品名：欧乃影）0.2 mL/kg，注射后扫描，并保持扫描定位体位不变。延迟5 min［12］后行冠状面T1 FS FSE+C序列（延时扫描），FOV 24 cm×24 cm，层厚2.5 mm，层间距0.2 mm，TR 400 ms，TE 10.8 ms，回波链长度=6，扫描矩阵288×192，激励次数=2，化学位移法脂肪抑制，层数=20。

减影处理：通过GE ADW4.7 workstation工作站将增强后冠状面T1 FS FSE+C序列减去增强前冠状面T1 FS FSE图像，得到减影后的髋关节图像（图1）。

3.股骨头减影信号强度和骺软骨面积测量

利用Segment（Medviso AB，瑞典）软件测量减影信号强度和骨骺软骨面积。选取2~3层股骨头显示较为清晰的减影图像进行调节，伪彩图的强弱即表示血流灌注的效果。分别计算股骨头减影信号的平均值和标准差。患侧股骨头血流灌注区域测量所占面积和健侧血流灌注区域所占面积的圈画（图2A），反映股骨头坏死血流灌注信号的平均值测量（图2B）和标准差测量（图2C）。测量骺软骨区域3个扫描层面，分别在每层图像的患侧和健侧的骺软骨区域圈画（图3），测量骺软骨面积进行对照，圈画3层后利用ROI分析测量出这3层6个画圈区域的平均值和标准差。

4. 统计学分析

采用SPSS 22.0专业统计软件进行数据分析，计量资料以均数±标准差表示。比较股骨头坏死患儿磁共振增强减影图像，患侧组和健侧组各3个扫描层面信号强度，2组数据符合正态分布，分别进行t检验；如符合非正态分布，使用连续变量的Mann-WhitneyU检验。P＜0.05时认为差异有统计学意义。

结 果

2.1 DDH并发股骨头坏死患儿的相关检测结果

本次研究选取的28例DDH并发股骨头坏死的患儿，男25例，女3例；年龄2~4岁，平均年龄（3±1.0）岁；复位术后20例，复位术前8例；左侧股骨头坏死11例，右侧股骨头坏死17例。患儿患侧股骨头T1加权增强图像减影后的信号强度低于健侧股骨头，差异有统计学意义（P=0.026）；患儿患侧股骨头经勾画的骨骺软骨面积也少于健侧，差异有统计学意义（P＜0.001）。详见表1。

表1 DDH并发股骨头坏死患儿（n=28）股骨头血流灌注情况

2.坏死股骨头减影信号强度和骨骺软骨面积的相关性

DDH复位术后，发生坏死股骨头的减影信号与术前相比，差异无统计学意义（P=0.632）；复位术后坏死股骨头的骨骺软骨面积与术前相比，差异也无统计学意义（P=0.539）。不论复位术后还是复位术前，减影信号强度和软骨面积都有很好相关性（P＜0.001）。详见表2。

表2 发生坏死股骨头的减影信号强度与骨骺软骨面积的相关性

讨 论

自1991年Fisher等首次引入后，磁共振检查技术在DDH疾病研究与诊治中的应用已有20余年的历史。近年来，这些方面的研究也越来越受国内外学者的重视，目前的研究方向主要有三：①利用MRI检查研究DDH患儿髋关节的形态学改变［10-11］；②利用MRI对DDH诊治进行指导；③利用MRI检查早期发现和预防股骨头坏死。随着磁共振技术的不断提高，减影定量越来越受到重视，为儿童股骨头血流灌注定量分析提供更好基础。磁共振减影的早期定量评估DDH复位后股骨头的循环障碍影响骨骺软骨的发育是我们的研究主要目的。

早期有学者使用磁共振弥散加权成像评估股骨头坏死早期，发现细胞坏死后，水分子弥散受限降低及毛细血管再生再灌注使ADC值升高。急性缺血后ADC变化可能反映缺血和继发性坏死演变。Wingstrand等［13］通过试验证明正常髋关节关节囊内压力明显低于发育不良髋关节，而股骨头血流量随着髋关节内压力的增高而持续下降，导致股骨头动脉灌注不足、髋关节处静脉回流受阻，骨细胞长期处于缺血缺氧状态，最终导致股骨头坏死可能。利用体素内不相干运动技术观察发育性髋关节发育不良闭合复位后股骨头骺端供血情况，发现低f、高ADCshow和低ADCfast提示患侧股骨头骨骺存缺血。之前的研究和我们本次研究的效果基本一致。

从本次研究的初步结果来看，我们发现磁共振减影在儿童股骨头灌注定量信号强度反映了股骨头局部的微循环障碍影响骨骺软骨的发育，有助于儿童股骨头坏死的早期诊断和治疗。本次研究发现发生坏死股骨头的减影信号强度与骨骺软骨面积存在相关的量化改变，也进一步验证了该指标对于早期定量评估儿童股骨头坏死疾病有指导意义。

本次研究也还存在一些局限性：首先，数据样本来自单中心同一设备，缺乏大样本的研究数据；其次，通过采用患儿自身的股骨头坏死健侧和患侧的比较来反映股骨头坏死的减影效果，数据中还要排除患儿自身两侧都存在坏死的情况，则符合标准的入组数据有限。

磁共振灌注的方法能对儿童股骨头坏死的早期定量评估提供有力的依据，证明儿童股骨头血供微循环和骨骺软骨生长有必然联系。