数字化断层融合技术在早期股骨头缺血坏死中的诊断价值

王娇 杜丽洁

1 天津市第三中心医院 （天津 300170）

2 山西医科大学第一医院 （山西 太原 030001）

内容提要：目的：探讨DTS在股骨头缺血坏死早期诊断中的应用价值。方法：将45例早期股骨头坏死病例作为研究对象，同期行DR、DTS及MRI检查，以MRI检查结果作为诊断股骨头缺血坏死的金标准，对DR、DTS检出率进行分析。结果：①X射线早期股骨头坏死检出率61.5%（40/65）；DTS早期股骨头坏死检出率早期疾病检出率90.8%（59/65）。②DTS的早期ONFH检出率高于DR，差异有统计学意义（P＜0.05）。结论：DTS在早期ONFH的检出率明显高于DR检出率，一些DR难以检出的早期病变，DTS可以检出，尤其发现早期骨质破坏的改变敏感度高，DTS对早期ONFH诊断具有重要价值，其价格实惠，患者易于接受，检查方便快捷，且禁忌症少，可为临床早期诊断、治疗及治疗后随访复查提供影像学依据。

1888年股骨头缺血坏死（Osteonecrosis of the Femoral Head，ONFH）这一疾病首次被Twynham[1]提出，病理过程为股骨头血液供应不足，逐步出现股骨头骨细胞坏死、骨小梁中断、骨质破坏、骨皮质塌陷等一系列不可逆的坏死征象，30～60岁的女性发病率较高。目前，ONFH的发病因素主要包括创伤性原因如骨折、髋关节脱位，非创伤性原因如大剂量激素的长期使用、酗酒及一些不明原因的因素等。随着ONFH发病率日益增长，早期因临床症状不明显易被忽略，发展至中晚期患者因治疗不及时，致残率较高，87%的患者需要手术治疗，进行人工关节置换术，部分年轻患者甚至需要接受二次换髋，给家庭和社会带来沉重负担，因此早发现，早诊断，早治疗股骨头坏死有助于减少致残率，保留自身股骨头，减轻患者生理、心理及经济负担[2]。

目前，髋部疾病的诊断仍主要依赖于影像诊断[3]。其中，MRI检查可以多参数、多方位成像并且没有电离辐射，可以发现早期X射线平片难以发现的股骨头坏死，ONFH早期出现骨髓水肿时即可诊断，其敏感性很高，是目前临床诊断股骨头坏死的最可靠影像学检查方法。但因其价格昂贵，禁忌症较多，无法成为ONFH的筛查手段。DR因其图像空间分辨高，可以全面整体观察整个股骨头密度、形态及内部结构的变化，有利于中晚期ONFH的诊断及分期，并且检查所需时间短，价格便宜，临床上将DR作为ONFH疾病的首要筛查及随访复查的检查手段[4]。但是因解剖结构重叠，对早期股骨头坏死不敏感，易漏诊或出现假阳性。CT检查可以显示股骨头横断面图像，其密度分辨率高，能观察到X射线平片难以发现的骨细微结构的破坏，早期ONFH骨小梁正常星芒状结构消失，骨小梁紊乱、模糊，骨质密度减低，中晚期可观察到骨折线影，骨质碎裂，骨皮质不连续，股骨头变形及塌陷，还可良好显示早期关节间隙狭窄[5]。但CT检查辐射剂量较DR大，其检查部位包含生殖器，产生的电离辐射易造成不必要的损伤，并且其空间分辨率不如DR。因此本研究着眼于在不增加患者经济负担前提下，早期诊断ONFH，检出DR难以发现的早期ONFH，并对ONFH更加准确分期。

1.资料与方法

1.1 临床资料

选择2014年3月～2019年12月以髋关节酸痛或跛行为主诉，经MRI检查确诊为早期ONFH患者45例，共90个髋关节，单侧受累25例，双侧受累40例，共累及65个髋关节。男21例，女24例，年龄19～77岁，平均（46.4±13.5）岁。其中18位患者临床表现为髋部不适、酸胀；16位患者髋部疼痛；另11位患者无不适症状，属偶然发现。

仪器设备：DR采用飞利浦医疗系统TH直接数字化DR机；DTS采用日本岛津大平板多功能数字化透视摄影系统Sonialvision Safire 17；MRI采用GE3.0T超导型磁共振成像仪。

1.2 方法

双侧股骨头均行MRI、DTS、DR检查。

1.2.1 DR检查

患者仰卧于检查床，身体长轴与床中心线平行，骨盆两侧等高，下肢伸直，双足分开与肩同宽并向内旋转，足尖靠拢、足跟分开，管电压、管电流及投照时间为仪器自动设置。

1.2.2 DTS检查

体位同骨盆DR检查，摄影条件85kV、400mAs，扫描后工作站内自动传入74张图像，再根据个体差异，重置每个人的中心层面，经后处理工作站重建，重建中心层面高度108～120mm，层厚0.5mm，重建范围40mm，获得80张重建后图像。

1.2.3 MRI检查

体位同DR检查，层厚5mm，间隔1mm连续扫描，所有病例均摄有横轴位SE T1WI和FSE T2WI+压脂，冠状位SE T1WI和FSE T2WI+压脂。

1.3 图像分析

将所获取的MRI图像依次排序，由两位影像诊断经验丰富的医师采用双盲法阅片诊断，确诊为ONFH患者，继续由以上两位医师使用双盲法诊断DR、DTS图像，观察指标包括骨小梁的排列、骨密度变化、骨皮质连续性、股骨头形态、髋臼形态及关节间隙大小等，分别记录各项指标的改变，并按照国际骨关节学会（ARCO）制定的ONFH分期标准进行分期。结论出现不统一时，两位医师讨论后达成一致。

1.4 观察指标与判定标准

ARCO分期标准见表1。由于影像检查手段的多样性，同一疾病的不同影像学检查方法其表现形式不一样，1992年制定的ARCO分期将DR、CT、MRI三种检查手段的表现形式进行统一分期，有利于不同检查手段之间进行比较，并对ONFH疾病的发展、治疗后复查提供了一种更加可靠的评估手段。此分期中Ⅰ～Ⅱ期为早期，Ⅲ期为中期，IV期为晚期[6]。

表1.ARCO分期标准

1.5 统计学分析

采用SPSS17.0统计学软件分析数据。DR及DTS阳性例数的计数资料的比较采用自身配对χ2检验，比较两种影像检查方法对ONFH疾病早期检出率有无差异。检验水准α=0.05。

2.结果

2.1 ONFH影像学表现与分期结果

本组45例65髋早期ONFH中，无0期病例，MRI检出I期14髋，Ⅱ期51髋，检出率100%（65/65）；DTS检出I期12髋，Ⅱ期47髋，检出率90.8%（59/65）；X射线平片检出I期0髋，Ⅱ期40髋，检出率61.5%（40/65）。

2.1.1 MRI表现

0期，只有活检结果为阳性，MRI表现未见异常；I期14髋，由于骨髓细胞坏死、水肿表现为股骨头负重区线样或斑片状T1WI低信号，T2WI高信号，边缘模糊；Ⅱ期51髋，出现线样征，表现为在T2WI图像上股骨头外上方负重区信号高低不同双线影，外线为低信号，内线为高信号。

表2.DTS与DR诊断早期ONFH检出率比较(n)

2.1.2 DTS表现

0期DTS未能检出，I期12髋，其中8髋表现为骨小梁排列紊乱、模糊，轻度骨质疏松，3髋为局部骨质密度减低；Ⅱ期47髋，其表现为病变主要位于股骨头负重区，其中11髋表现为股骨头骨小梁的模糊、紊乱，16髋表现为斑点状低密度影，20髋表现为高低混杂密度等骨密度改变。

2.1.3 DR表现

0期与I期ONFH的X射线平片未见异常；Ⅱ期40髋，其中15髋表现为骨小梁模糊、25髋为低密度或高低混杂密度等骨密度改变。

2.2 DTS与DR诊断早期ONFH结果分析

DTS与DR诊断早期ONFH检出率比较，见表2。

2.3 典型病例分析

病例1：患者，女，43岁，因右下肢憋胀入院，X射线平片、DTS、MRI TIWI、脂肪抑制T2WI图像见图1。X射线平片骨质未见异常改变（图1a）；I期，DTS示股骨头皮质下方囊状低密度影（↑），骨皮质未见塌陷（图1b）；I期，可见斑片状长T1长T2信号影（↑）（图1c、1d）。

病例2：患者，女，19岁，患有系统性红斑狼疮使用激素一年余，因左下肢疼痛入院。X射线平片、DTS、MRI TIWI、脂肪抑制T2WI图像见图2。X射线平片骨质未见异常改变（图2a）；I期，DTS示股骨头皮质下方囊状低密度影（↑），骨皮质未见塌陷（图2b）；I期，可见斑片状长T1长T2信号影（↑），关节腔内可见积液（图2c、2d）。

图1.1a～1d分别为X射线平片、DTS、MRI TIWI、脂肪抑制T2WI图像（1a.X射线平片骨质未见异常改变；1b.I期，DTS示股骨头皮质下方囊状低密度影（↑），骨皮质未见塌陷；1c、1d：I期，可见斑片状长T1长T2信号影（↑）。）

图2.图2a～2d分别为X射线平片、DTS、MRI TIWI、脂肪抑制T2WI图像（2a.X射线平片骨质未见异常改变；2b.I期，DTS示股骨头皮质下方囊状低密度影（↑），骨皮质未见塌陷；2c、d.I期，可见斑片状长T1长T2信号影（↑），关节腔内可见积液。）

3.讨论

ONFH是由于各种原因导致供应股骨头的血供及营养中断，而髋关节属于承重关节，股骨头在承重状态下未能及时获得血供，骨细胞死亡很快发展至骨小梁骨折，最终关节退变无法继续承重[7]。近年来由于外伤、激素、酒精等致病因素的增加，导致股骨头血供不足，坏死发生率增加。

ARCO影像学分期将不同影像表现统一分期，不同分期的影像表现反映不同的病理过程，分期中将I期、Ⅱ期定义为早期，Ⅲ期定义为中期，IV期则为晚期。I期与Ⅱ期的分期鉴别要点为MRI可以检出早期骨髓水肿，但X射线平片阴性为I期，X射线平片阳性为Ⅱ期；Ⅱ期与Ⅲ期的分期要点为骨皮质是否塌陷；Ⅲ期、IV期分期要点为疾病是否累及关节，最早表现为关节间隙狭窄。0期-I期X射线片未见异常改变，Ⅱ期-IV期骨小梁坏死、吸收表现为低密度，病变首先出现于股骨头外上方的负重区，增生的新生骨与坏死骨同时存在时表现为高低混杂密度影，一般高密度影在低密度影周边。Ⅱ期MRI检查脂肪抑制T2WI出现的ONFH特异性征象“双线征”为外围的低信号环为反应性增生的硬化骨，内圈平行的高信号环为修复的肉芽组织[8]。Ⅲ期“新月征”是由于骨皮质下骨小梁骨折、吸收，于X射线平片或CT图像中出现一条新月形透亮影。进一步发展股骨头软骨下局限性骨质疏松及囊变，随着修复，周围有出现硬化反应，最终发展为IV期退行性骨关节病。本组发现Ⅲ期、IV期病例中，三种影像学检查手段均能良好显示。

DTS只需X射线球管一次扫描，获得原始图像后可以在后处理工作站上反复重建，将所需观察层面定为中心层面，并适当调整重建层厚及窗宽、窗位，经计算机三维重建，模糊处理周围组织，清晰显示感兴趣区，获得多幅连续断层图像，即可观察骨关节解剖结构任意层面的细微病变改变而不受周围组织重叠影响[9]。DTS重建图像一般呈冠状位图像，密度分辨率位于CT与X射线平片之间，但其空间分辨率较CT高，且电离辐射剂量远小于CT。对体内有金属植入物患者，CT图像上金属产生的放射状伪影，掩盖周围组织结构的正常显示，易漏诊病灶，体内有磁性金属植入物的患者大多不能进行MRI检查，能接受检查的患者，该部位MRI图像也会产生低信号伪影，影响周围结构的观察。DTS检查放射伪影少，可以清晰观察金属植入物周围骨质特征。目前，临床已应用DTS检查作为骨折内、外固定术后、关节置换术后随访复查的检查手段。目前，X射线平片是临床上骨折的首要筛查手段，但因其为重叠影像，一些复杂部位的骨折及微小的隐匿性骨折易漏诊，建议患者短期随访增加了患者的心理负担并可能延误治疗，DTS断层影像可以作为X射线平片的补充手段，鉴别可疑骨折及隐匿性骨折，降低患者治疗不及时导致的致残率。据文献报道，DTS发现泌尿系结石、肺内小结节，骨关节隐匿性骨折的敏感性高于X射线平片[10,11]。并且，DTS检查操作简单快捷、价格低廉，患者容易接受。

本组病例X射线平片及DTS图像都是通过观察骨小梁排列、骨密度变化、骨皮质连续性、股骨头形态、髋臼形态及关节间隙等进行分期诊断，骨小梁排列的紊乱及模糊是早期（I期、Ⅱ期）易出现的征象，DTS发现8髋，DR发现2髋，因X射线平片为重叠影像，早期骨质改变未能很好显示，疾病进一步发展可出现骨密度减低甚至出现高低混杂密度，DTS发现28髋，DR发现25髋，中晚期骨质密度的改变DR均能检出，早期ONFH检出率DTS（80%）大于DR（48%），可以发现X射线平片难以发现的I期病变；中晚期出现骨皮质塌陷，DTS检出18髋，DR检出15髋，DTS可以任意调整重建的层厚及中心层面，更加清晰地显示股骨头不同层面的骨皮质连续性，避免重叠影像造成的假阴性，DTS检出病例中Ⅲ期为7髋，其中2髋骨皮质改变呈台阶状，即骨皮质失去光滑完整的形态，局部塌陷下移与前上方骨皮质失去连续性，IV期累及关节，DTS检出11髋，DR检出9髋，其中2髋为关节间隙轻度狭窄，DR未能检出，晚期出现骨性关节炎DTS和DR均显示良好。总而言之，DTS与DR检出率中存在差异（P＜0.05），DTS在骨密度改变、骨皮质塌陷及关节间隙狭窄的检出率高于X射线平片，对ONFH的ARCO分期更加准确。本组病例中，DTS尤其在早期ONFH检出率中高于DR，DTS与DR早期ONFH检出率存在差异（P＜0.05），可以发现DR难以显示的I期病变。DTS灵敏度（84.4%）较DR（60%）高，DTS敏感性更高，因此，DTS可以作为股骨头坏死DR筛查之后，一种有效的辅助手段，有助于提高ONFH检出率，达到疾病检出率高、辐射剂量低、检查费用少且消除受金属人造物干扰的效果，可广泛应用于临床。