MRI及多层螺旋CT在测量股骨扭转角中的应用价值

任灿权，汪林刚，凌桢，张海峰，冯波

·论 著·

MRI及多层螺旋CT在测量股骨扭转角中的应用价值

任灿权，汪林刚，凌桢，张海峰，冯波

杭州市第九人民医院放射科，浙江杭州 311225

分析磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）及多层螺旋计算机断层扫描（computed tomography，CT）在测量股骨扭转角中的应用价值。选取2019年1月至2022年6月于杭州市第九人民医院接受骨盆MRI及CT检查的髋关节疼痛患者51例（65髋）为研究对象。采用MRI与多层螺旋CT的4种常用测量方法评估股骨扭转角，分析其可重复性及一致性，并比较4种参考轴之间股骨扭转角的差异。MRI与多层螺旋CT用于评估股骨扭转角观察者间与观察者内的组内相关系数（intra-class correlation coefficient，ICC）均≥0.97。MRI与多层螺旋CT用于评估股骨扭转角的差值均数在0.23°～1.11°之间，MRI与多层螺旋CT不同水平股骨近端参考轴测量所得的股骨扭转角比较差异均无统计学意义（>0.05）。大转子参考轴观察者间ICC差异在1个标准差内的占比为72.31%（47/65），股骨颈参考轴为87.69%（57/65），股骨颈基部参考轴为67.69%（44/65），小转子参考轴为78.46%（51/65）。MRI与多层螺旋CT不同水平股骨近端参考轴评估股骨扭转角的一致性和可重复性差别不大，但MRI无辐射，可减少患者有效辐射剂量。此外，不同水平近端参考轴可直接影响股骨扭转角的测量结果。

磁共振成像；计算机断层扫描；股骨扭转角；影像诊断

股骨扭转是指股骨颈相对于股骨干的旋转，股骨扭转角减小可导致股骨外旋，股骨扭转角增大可导致股骨内旋[1]。同时，扭转畸形可能会对关节镜下髋关节手术结果产生负面影响，并可能是复发性髋部疼痛的根源[2]。股骨旋转截骨术可纠正异常扭转畸形，但股骨截骨术属侵入性操作，在技术上有一定挑战，增加术前计划复杂性[3-4]。以往在适合实施保留髋关节手术的患者中应常规测量股骨扭转角，特别是实施全髋关节置换术的患者[5]。目前用于测量股骨扭转角的方法较多，但因定义股骨近端参考轴的解剖学界标有所不同，直接影响股骨扭转角测量结果，且较少有研究比较磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、计算机断层扫描（computed tomography，CT）的股骨扭转角测量结果[6]。本研究主要分析MRI及多层螺旋CT在测量股骨扭转角中的应用价值，现将结果报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2019年1月至2022年6月于杭州市第九人民医院接受骨盆MRI及CT检查的髋关节疼痛患者51例（65髋）为研究对象。纳入标准：①疼痛症状持续3个月及以上；②年龄不限；③无MRI及CT检查禁忌证。排除标准：①MRI及CT扫描影像不清晰；②依从性差、不配合检查者；③合并精神疾病、认知功能障碍。其中男20例，女31例；年龄12～35岁，平均（19.29±5.40）岁；髋关节状况：髋臼撞击综合征36髋，髋关节发育不良20髋，其他9髋；髋关节外翻23髋；既往髋关节手术失败后接受MRI及CT检查者20例（26髋）。本研究获得杭州市第九人民医院伦理委员会批准（伦理审批号：研伦第2022-009），所有患者均签署知情同意书。

1.2 MRI检查方法

采用美国通用电气公司的1.5T超导MRI进行检查，髋部成像采用体部相控阵线圈，膝关节成像采用脊柱矩阵线圈。患者检查前去除所有金属附属物，保持仰卧位，双脚并拢，膝盖伸直。为评估股骨扭转角，采用下述参数执行T2加权涡轮自旋回波序列：重复时间/回波时间为5000/69；48节；截面厚度5mm；翻转角123°；视场380mm；矩阵384×384；脂肪抑制覆盖骨盆和小转子；股骨远端采集时间为112s。然后采用T1加权的涡轮自旋回波序列覆盖，参数如下：重复时间/回波时间为640/18；30节；截面厚度为5mm；翻转角280°；视场3000mm，矩阵320×320；采集时间为63s。

1.3 CT检查方法

采用美国通用电气公司64排螺旋CT进行检查，患者定位与MRI相似，视野包括髋臼顶至小转子，第二次扫描覆盖股骨远端髁部。CT参数设置如下：准直64×0.5mm；螺距2.85；旋转时间250ms。使用基于衰减的自动管电流调制（四维实时剂量自动调节技术，参考值40mA）以降低剂量，获取重建层厚为5mm的图像测量股骨扭转角。

1.4 图像分析

由具有6年髋关节影像诊断经验的放射科副主任医师及1年髋关节影像诊断经验的医生各1名分别对MRI与CT检查图像进行分析，并选择不同水平的股骨近端参考轴测量股骨扭转角：大转子（股骨头中心与大转子的最近端相连，见图1）、股骨颈（股骨头中心在前后皮质平行延伸的位置与股骨颈轴相连，见图2）、股骨颈基部（股骨头中心在股骨颈基部与大转子的中点相连，见图3）及小转子（股骨头中心与股骨颈基点的中点高于小转子的位置相连，见图4），除大转子水平外，其余方法均基于叠加图像测量；间隔2周后再次安排同样的2名医生进行分析与测量。

图1 大转子参考轴

A.MRI图像；B.CT图像

图2 股骨颈参考轴

A.MRI图像；B.CT图像

图3 股骨颈基部参考轴

A.MRI图像；B.CT图像

图4 小转子参考轴

A.MRI图像；B.CT图像

1.5 统计学方法

采用SPSS 23.0软件处理数据。使用组内相关系数（intra-class correlation coefficient，ICC）评估观察者间和观察者内的可重复性，不同测量方法的一致性采用Bland-Altman图检验；测量方法之间的比较采用方差分析，然后进行两配对样本检验，其中Bonferroni校正用于多次比较。检验水准α=0.05，<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MRI与多层螺旋CT用于评估股骨扭转角的重复性

MRI与多层螺旋CT用于评估股骨扭转角观察者间与观察者内的ICC均≥0.97，说明可重复性极高，见表1。

表1 MRI与多层螺旋CT用于评估股骨扭转角的重复性

2.2 MRI与多层螺旋CT用于评估股骨扭转角的测量值比较

MRI与多层螺旋CT用于评估股骨扭转角的差值均数在0.23°～1.11°之间，MRI与多层螺旋CT不同水平股骨近端参考轴测量所得的股骨扭转角比较差异均无统计学意义（>0.05），见表2。

表2 MRI与多层螺旋CT用于评估股骨扭转角的测量值比较（，°）

2.3 MRI与多层螺旋CT用于评估股骨扭转角的一致性

大转子参考轴观察者间ICC差异在1个标准差内（±3.6°）的占比为72.31%（47/65），股骨颈参考轴观察者间ICC差异在1个标准差内（±4.8°）的占比为87.69%（57/65），股骨颈基部参考轴观察者间ICC差异在1个标准差内（±3.4°）的占比为67.69%（44/65），小转子参考轴观察者间ICC差异在1个标准差内（±3.3°）的占比为78.46%（51/65），见图5。

3 讨论

临床中年轻患者行髋关节保留手术通常需要反复接受放射线成像检查，因此电离辐射已成为一个值得重视的问题[7]。《电离辐射防护与辐射源安全基本标准 GB 18871–2002》规定：普通人群平均有效辐射剂量限值为1mSv/年[8]。研究报道髋关节手术前后CT检查所受到的有效辐射剂量为10.71～10.78mSv[9]。因此术前常规接受髋关节MRI检查可能是降低有效辐射剂量的最佳选择，但大多数骨科医生仍依靠CT来测量股骨扭转角，MRI测量的准确性仍存在争议[10-11]。

Botser等[12]采用MRI与CT对129个髋关节股骨扭转角进行测量，发现MRI的系统偏差为28.9°，认为两种检查结果不可替换，MRI检查中患者不同的定位导致这种差异（包括不纠正腿部旋转、测量方法不同等），但该研究并没有描述是否依次执行骨盆和膝盖的扫描序列以最小化腿部意外旋转。Beebe等[13]采用轴向倾斜MRI和轴向CT扫描测量股骨扭转角并进行对比，发现其平均差为26.5°，这些差异可能是CT与MRI中应用的图像方向不同所致。Sutter等[15]也证实从轴向倾斜图像获取的测量结果不能反映真实的解剖学测量结果。相比之下，本研究使用常规MRI扫描协议和4种方法中任何一种来标准化患者定位，结果发现MRI与CT测量的股骨扭转角差异在0.23°～1.11°之间，MRI和多层螺旋CT之间的差异较小，且处于每种测量方法相应的ICC变化范围之内，因此这些差异不具备临床相关性。同时，本研究通过Bland-Altman分析图证实MRI与多层螺旋CT不同参考轴用于测量股骨扭转角的一致性。另外，本研究发现不同参考轴测量结果差异较大，其中MRI的最大值为28.31°，CT的最大值为28.97°，均为小转子参考轴。值得注意的是，该值远远大于文献所描述的正常股骨扭转角（15°），可能与该文献中所用参考轴与本研究不同有关[11]。提示保持同一种测量方法并确定其股骨扭转角正常值对防止误诊和手术计划错误的重要性。

本研究虽然从可重复性、一致性方面证实MRI与多层螺旋CT评估股骨扭转角的价值，但仍具有局限性：①为回顾性研究，没有设立无症状的对照组为每种测量方法建立参考值；②本研究发现不同测量方法在可重复性和一致性方面具有可比性，因此无法单独推荐一种用作测量股骨扭转角的方法。但根据尸体解剖研究，以小转子作为标志可最大限度反映股骨扭转情况[16]。同时有研究表明，与更多近端测量方法相比，以小转子为参考轴能更准确地评估股骨扭转角过高的股骨扭转[6]；③因为硬件设备等各种原因限制，本研究并未纳入更多股骨扭转角测量方法，后续可在条件允许时继续深入研究；④本研究未纳入计划行全髋关节置换术的老年骨关节炎患者，此类患者不同股骨扭转角测量方式下所得结果是否存在差异有待求证。

图5 MRI与多层螺旋CT用于测量股骨扭转角的Bland-Altman分析图

A.大转子参考轴；B.股骨颈参考轴；C.股骨颈基部参考轴；D.小转子参考轴

综上，在不同水平股骨近端参考轴测量股骨扭转角方面，MRI显示出与CT的高度一致性且具有较好的可重复性。此外，不同水平近端参考轴可直接影响股骨扭转角测量结果，临床中放射科医生应报告所采用的测量方法并保持方法一致性，加强与医生间的交流，防止误诊和手术计划错误。

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Application value of MRI and multislice spiral CT in measuring femoral torsion angle

Department of Radiology, Hangzhou Ninth People’s Hospital, Hangzhou 311225, Zhejiang, China

To analyze the application value of magnetic resonance imaging (MRI) and multislice spiral computed tomography (CT) in measuring femoral torsion angle.From January 2019 to June 2022, 51 patients (65 hips) with hip joint pain who underwent pelvic MRI and CT examinations in Hangzhou Ninth People’s Hospital were selected as the study objects. Four commonly used measurement methods of MRI and multislice spiral CT were used to evaluate the femoral torsion angle, analyze its repeatability and consistency, and compare the difference of femoral torsion angle between four horizontal proximal femoral reference axes.The interobserver and intraobserver intra-class correlation coefficient (ICC) of MRI and multislice spiral CT for evaluating femoral torsion angle was ≥0.97. The mean difference between MRI and multislice spiral CT for evaluating femoral torsion angle ranged from 0.23° to 1.11°. There was no significant difference between the femoral torsion angle measured by MRI and multislice spiral CT at different levels of proximal femoral reference axis (>0.05). The ICC difference between observers of the greater trochanter reference axis accounted for 72.31% (47/65) within 1 standard deviation, the reference axis of the femoral neck was 87.69% (57/65), the reference axis of the femoral neck base was 67.69% (44/65), and the reference axis of the lesser trochanter was 78.46% (51/65).The consistency and repeatability of the proximal femoral reference axis at different levels of MRI and multislice spiral CT used to evaluate the femoral torsion angle have little difference, but MRI has no radiation, which can reduce the effective radiation dose. In addition, different levels of proximal reference axis can directly affect the measurement results of femoral torsion angle.

Magnetic resonance imaging; Computed tomography; Femoral torsion angle; Imaging diagnosis

R445

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.19.008

（2022–10–16）

（2023–06–15）

杭州市医药卫生科技项目（A20220386）

任灿权，电子信箱：baikaishui20221015@163.com