CT和MR图像测量股骨头缺血坏死病灶体积的研究

李　婧

CT和MR图像测量股骨头缺血坏死病灶体积的研究

李婧①

目的：利用CT和MR图像测量股骨头坏死病灶体积，探讨股骨头坏死体积与临床分期关系。方法：选取本院2011年3月-2014年3月收治的确诊为股骨头坏死患者80例作为研究对象。所选患者均行CT及MR检查，比较两种方法测得的股骨头缺血坏死病灶体积，分析股骨头缺血坏死病灶体积与临床分期的关系。结果：CT及MR测得的病灶体积比较差异无统计学意义（P＞0.05）；随着股骨头缺血坏死病灶体积占股骨头体积百分比的升高，临床上ARCO分期增加。结论：CT、MR图像可帮助医师准确计算股骨头缺血坏死病灶的体积，股骨头缺血坏死病灶体积的大小在临床分期中具有一定程度的预测价值，值得临床推广。

CT； MR； 股骨头缺血坏死； 病灶体积

First-author's address：The Center Hospital of Shanxian，Shanxian 274300，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2015.27.041

股骨头缺血性坏死是骨科常见的多发病之一，是由于骨细胞变性导致骨有活力成分死亡或多种原因引起的股骨头血供中断引起的病变，多发于30～60岁男性［1］。引起缺血的因素分为创伤性和非创伤性。一旦发生股骨头缺血性坏死，就会影响髋关节功能，严重可致残，不得不进行人工关节置换［2］。CT能通过观察骨小梁星芒结构的异常变化来判断坏死病灶［3］。MR具有良好的空间分辨率和密度分辨率，能够显示病变的解剖形态的变化［4］。本研究对本院收治的80例股骨头缺血坏死患者采取CT和MRI测量病灶体积，探讨股骨头坏死体积与ARCO分期的关系，现将结果报告如下。

1　资料与方法

1.1一般资料 选择2011年3月-2014年3月本院收治的确诊为股骨头坏死的患者80例作为研究对象。其中男50例，女30例，年龄35～59岁，平均（48.86±12.90）岁；单侧股骨头缺血性坏死50例，双侧股骨头缺血性坏死30例，共110个坏死髋关节。髋关节发育不良性坏死5例5髋，酒精性坏死12例18髋，创伤性坏死15例22髋，激素性坏死20例30髋，特发性坏死28例35髋；根据国际骨循环研究会（ARCO，Association research circulation osseous）关于股骨头坏死标准［5］，联合其他标准分为5期，其中I期22例，Ⅱ期23例，Ⅲ期17例，Ⅳ期10例，Ⅴ期8例。

1.2纳入与排除标准 纳入标准：（1）符合中华医学会骨科分会显微修复学组及中国修复重建外科专业委员会骨缺损及骨坏死学组提出的《成人股骨头坏死诊疗标准专家共识（2012年版）》中的诊断标准［6］；（2）未经系统治疗；（3）病程大于6个月；（4）患者同意本次研究并签署知情同意书［7］。排除标准：（1）病程少于6个月；（2）曾经接受股骨头手术治疗；（3）患者不同意参与本次研究［8］。

1.3分期标准 I期：患者CT检查骨质疏松、骨小梁星芒结构增粗变形、斑片状高密度硬化区，MR检查中T1WI呈局限性斑点状、小囊状及条状低信号，部分表现为高信号；Ⅱ期：患者CT检查骨小梁星芒结构消失，斑片状骨硬化，囊状透亮区，MR检查T1WI 和GRL序列表现为不规则低、等、高信号；Ⅲ期：CT检查结果在Ⅱ基础上出现关节面微陷、轻度骨碎裂和新月征，MR检查显示T1WI和GRL序列表现为片状低信号，有高信号带环绕；Ⅳ期：CT结果显示关节面塌陷导致股骨头失去完整性，出现明显骨碎裂，MR检查显示T1WI和GRL序列表现为冠状面股骨头明显塌陷，出现大片状不规则形低信号区；Ⅴ期：患者CT结果显示关节间隙狭窄、髋臼缘增生及合并股骨头肥大畸形，MR结果显示大片低信号，同时合并退行性骨关节病变，如关节肥大畸形［9］。

1.4方法

1.4.1CT图像采集 采用GE16层多排CT扫描机，层厚1 mm，间隔为0 mm，螺距1.5，电压为120 kV，电流为250 mA，mAs 187，窗位300 HU，窗宽2000 HU，矩阵512×512，所有患者均进行双侧髋关节CT检查，扫描范围从髋臼上缘到股骨头下缘连续扫描，扫描时患者髋关节处于0°屈伸，10°外旋，获得髋关节冠状位、矢状位、轴位图像。将换取的图像导入计算机，对图像进行股骨头和坏死病灶的识别，使用VTK image data功能三维重建股骨头，使用软件中的空间操作提取并重建股骨头的三维模型，单击重建操作中的“体积比计算”得出坏死总面积比。

1.4.2MR图像采集 采用1.5 T Siemens MRI扫描仪扫描，使用标准体部线圈对双髋关节进行扫描，患者取仰卧位。层厚5 mm，间距为0 mm，扫描序列为冠状位TSE T1WI，冠状位STIR/longTE，横轴位TSE T1WI，横轴位T2WI/SPIR。扫面参数：T1WI TR 617 ms，TE 18 ms；T2WI TR 3248 ms，TE 100 ms；SPIR T1WI TR 617 ms，TE 18 ms。将获取的MRI图像通过MRI后处理工作站测量股骨头坏死病灶体积。坏死体积的测量是将股骨头看作数学概念上的标准球体，根据Malizos提出的股骨头八分法分为8等份，前外上（ASL）、后外上（PSL）、前内上（ASM）、后内上（PSM）、前外下（AIL）、后外下（PIL）、前内下（AIM）、后内下（PIM），利用后处理平台中面积测量工具沿T1WI上的低信号带外缘包绕区为界，即为坏死病灶范围，两名富有经验的放射学医师采用双盲法测量每一象限的坏死面积，乘以图像的层厚，计算出每一层坏死病灶的体积，将各体积相加得出坏死总体积。

1.5统计学处理 应用SPSS 17.0统计软件对所得数据进行统计学分析处理，计量资料以（x-±s）表示，比较采用t检验，以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2　结果

2.1CT和MRI测量病灶体积比较CT和MRI测得的病灶体积分别为12.09～33.28cm3、12.32～33.06cm3，平均体积分别为（20.56±3.98）cm3和（21.26±3.84）cm3，两者平均体积比较差异无统计学意义（t=1.3275，P＞0.05）。典型病例：患者男，年龄52岁，双侧股骨头坏死，分别行CT和MRI检查，左侧股骨头坏死较显著（图1）。

图1　典型病例影像学检查图像

2.2病灶体积与临床分期的相关性 随着股骨头缺血坏死病灶体积占股骨头体积百分比的升高，临床上ARCO分期增加，见表1。

表1　不同临床分期患者病灶体积测量结果（±s）

表1　不同临床分期患者病灶体积测量结果（±s）

ARCO分期CT结果（%）MRI结果（%）t值P值Ⅰ期（n=22）4.68±0.664.89±0.701.0238＞0.05Ⅱ期（n=23）7.02±1.047.13±0.960.3727＞0.05Ⅲ期（n=17）12.15±2.3512.32±2.430.2073＞0.05Ⅳ期（n=10）16.98±3.7517.03±3.870.0293＞0.05Ⅴ期（n=8）27.11±5.4327.20±5.710.0323＞0.05

3　讨论

股骨头是全体垂直骨中最长最粗的固体，连接着上体与下肢，是人体的重要组成部分［10］。一旦出现股骨头缺血坏死，股骨头的形态发生变化，股骨关节间隙变窄，将导致患者终生残疾［11］。创伤、酗酒和皮质类固醇激素治疗是引起股骨头缺血坏死的主要原因，可引起向股骨头的血液供应减少［12］。病理改变过程如下：纤维肉芽组织由股骨颈部或股骨头基底部通过骨小梁间隙渗透进入死骨，在修复期时，纤维肉芽在骨小梁表面形成新生骨，随着纤维肉芽的大量增生形成外围成骨，大量的纤维肉芽在愈合期渗透进入死骨区，导致股骨头缺血坏死，进而导致骨髓细胞和骨细胞的坏死，严重者可致残［13］。

病史和影像学检查是股骨头缺血坏死诊断的主要依据［14］。由于股骨头缺血坏死无明显的临床表现，早期诊断往往非常困难。尽早诊断是较好的治疗股骨头缺血性坏死的关键［15］。CT能通过观察骨小梁星芒结构的异常变化来判断坏死病灶［3］。本研究利用软件对CT扫描的数据进行预处理和三维重建。根据修建后的数据能够计算出股骨头缺血坏死病灶体积占整个股骨头体积的百分比，并且标识坏死病灶。对重建的三维立体图能够任意旋转，能够确切得出坏死灶所占的体积比［16］。MR能够显示病变的解剖形态的变化，提供股骨头坏死位置、范围及程度等客观信息，股骨头缺血坏死MR大多表现为股骨头前上部边缘的异常条带影［17］。由于纤维细胞、肉芽组织和细胞碎片取代脂肪，T1WI显示脂肪髓内出现信号减低区。早期股骨头缺血坏死出现在T1加权图像表现为带状低信号包绕脂肪信号，T2加权图像呈现“双线征”［18］。MR测量股骨头缺血坏死病灶体积是根据Malizos提出的理论，将股骨头分为8等份，T1WI上的低信号带外缘包绕区为坏死病灶范围，测量每一象限的坏死面积，乘以图像的层厚，计算出每一层坏死病灶的体积，将各体积相加得出坏死总体积［19］。本研究结果表明，患者经CT测量股骨头缺血坏死病灶体积和MR测量股骨头缺血坏死病灶体积比较差异无统计学意义（P＞0.05）。通过对不同临床分期股骨头缺血坏死患者病灶体积比较发现，随着股骨头缺血坏死病灶体积占股骨头体积百分比的升高，临床上ARCO分期增加。目前缺乏CT和MR检查对股骨头缺血坏死临床分期的判定标准［20］。本研究结果表明，CT和MR测量股骨头缺血坏死病灶体积可作为临床分期的一个标准。

综上所述，CT、MR图像可帮助医师准确计算股骨头缺血坏死病灶的体积，股骨头缺血坏死病灶体积的大小在临床分期中具有一定的预测价值，值得临床推广。

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Study of CT And MR Imaging on the Measurement of Necrosis Volume of Avascular Necrosis in Femoral Head

/LI Jing.//Medical Innovation of China，2015，12（27）：120-122

Objective： To measure the necrosis volume of avascular necrosis in femoral head by CT and MR imaging and to explore the correlation between the necrosis volume of avascular necrosis in femoral head and its clinical stages.Method：80 patients with avascular necrosis of femoral head in our hospital from March 2011 to March 2014 were selected as the research objects.All the patients were given the examination of CT and MR.The necrosis volumes of avascular necrosis in femoral head measured by CT and MR were compared.The relationship between the necrosis volume of avascular necrosis in femoral head and the clinical stages was analyzed.Result：The difference between the necrosis volume measured by CT and the necrosis volume measured by MR was not statistically significant（P＞0.05）.As the percentage of necrotic volume making up the volume of femoral head ascended，the clinical stage of ARCO increased. Conclusion： CT and MR imaging can help the surgeons calculate the necrosis volume of avascular necrosis in femoral head，the necrosis volume of femoral head can e used to predict the clinical stage of ARCO，it is worth of clinical spreading.

CT； MR； Avascular necrosis of femoral head； Necrosis volume

①山东省单县中心医院 山东 单县 274300

李婧

（2015-06-11） （本文编辑：王利）