磁共振扫描采用Argus和人工法测量股骨头坏死面积的对比研究

董玉茹，王　宏，冯　虎，穆学涛，马　毅，李　娜，刘　勉

磁共振扫描采用Argus和人工法测量股骨头坏死面积的对比研究

董玉茹，王宏，冯虎，穆学涛，马毅，李娜，刘勉

目的：对比分析磁共振扫描采用Argus法和人工法测量股骨头坏死面积的准确性和时效性，以探讨Argus测量法的临床应用优势。方法：对某院收治的17例（31髋）股骨头坏死患者的坏死面积分别进行Argus法和人工法测量，比较测量结果及所需时间，同时考察2种评定结果与患者疼痛程度及股骨头塌陷程度的相关性。结果：人工法和Argus法所测得的股骨头坏死面积比分别为（33.5±4.08）%和（34.6±4.06）%，2组结果之间无统计学差异（P＞0.05）；人工法耗时显著长于Argus法（（21.3±3.62）min＞（7.89±1.03）min，P＜0.001）。经回归分析，2组坏死面积均与患者疼痛程度呈直线正相关，但Argus法所得数据相关系数大于人工法（0.807 8＞0.746 9）；此外，随访期发生股骨头塌陷11例（16髋），2组坏死面积均与患者的塌陷程度呈直线正相关，但Argus法所得数据相关系数大于人工法（0.783 8＞0.726 7）。结论：磁共振扫描采用Argus法测量股骨头坏死面积的精确度和时效性高，值得在临床推广。

磁共振扫描；Argus；人工法；股骨头坏死面积

0　引言

股骨头坏死系各种原因所致骨细胞缺血性凋亡的一种疾病，发展严重者可演化为骨小梁断裂或股骨头塌陷。基于其病因复杂，股骨头坏死的发病机制尚未完全明确，但临床患者的病理特征具有典型的一致性，即血供障碍、骨细胞变性、水肿和疼痛[1]。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）是股骨头坏死早期诊断的常用工具，其敏感性和特异性均位于各种影像学诊断方案之首，利用MRI三维分割图像测定股骨头坏死面积的方案更是其临床诊断的一大突破，为坏死面积的定量奠定了坚实基础。目前，手工分区和检测依然是MRI定量股骨头坏死面积的主要手段[2]，耗时费力，且不同测定者得出的数据也略有差异。Argus软件最初应用于心脏容积的测量，后亦应用于癌症病灶的定量[3]。本研究尝试将其应用于股骨头坏死面积的测定，现将结果报告如下。

1　资料和方法

1.1一般资料

选取本院2011年3月至2012年3月收治的17例（31髋）股骨头坏死患者为研究对象；其中男11例（19髋），女6例（12髋）；年龄为19～71岁，平均年龄（49.5±10.7）岁。病因：激素性3例（6髋），酒精性3例（6髋），特发性5例（9髋），创伤性6例（10髋）。坏死分期：Ⅰ期4例（7髋），Ⅱ期2例（4髋），Ⅲ期7例（14髋），Ⅳ期4例（6髋）。

1.2坏死面积测量方法

1.2.1人工测量方法

患者取仰卧位，采用Siemens Trio TIM 3.0T超导型MRI扫描仪进行检查。先行单层激发快速自旋回波扫描，再行常规冠状位快速扰相小角度梯度回波T1WI、快速自旋回波T2加权脂肪抑制像序列扫描。基本参数：T1WI：TR 1 025 ms，TE 21 ms，层厚2 mm，无间隔，矩阵265×256，翻转角150°，FOV 380×320。T2WI：TR 6 575 ms，TE 79 ms，层厚2 mm，无间隔，矩阵256×256，翻转角150°，FOV 380×320。

采用Malizos等[4]提出的方法，将股骨头看成一个球体，分为8个等体积部分。在冠状位T1WI序列上，以股骨头正中最大层面中心为圆心画圆，并借助十字交叉线将其分为4个象限（如图1所示）。圆心不变，自该层面的矢状位再次等直径画圆，并借助十字交叉线将其分为4个象限。此时，将股骨头看成一个球体，以2个垂直圆切面为界，在三维立体空间上，共有8个象限，分别为前后半圆的左上、左下、右上、右下。由2名经验丰富的放射影像学医师分别利用面积测量工具，手动逐层测量各个象限的坏死面积，计算每个象限的坏死体积占该象限股骨头体积的百分比。分别将4个象限的层面积相加，各个部位的体积V0=∑Andn，An代表每层的坏死面积，dn为相应坏死面积图像与前一层之间的距离，以该层层厚+层间距计算而得。坏死面积比=V0/球体体积（4/3πR3）。

图1　人工测量坏死面积

1.2.2Argus测量方法

将MRI扫描所得图像装载入Argus浏览器，利用半自动绘图模式逐层绘出各层坏死组织，可手动校正轮廓（如图2所示）。对绘制结果满意后启动容积分析程序，可直接获得坏死总面积。Argus法亦由2名经验丰富的医师分别测定，取平均值。

图2　Argus测量坏死面积

1.3指标评价方法

1.3.1疼痛程度

采用视觉模拟疼痛评分法，以一根10 cm直尺为衡量工具，刻度0和10分别代表无痛和难以承受的极度疼痛，由患者自行评分。

1.3.2塌陷程度

根据改良Nishii分级法，采用双髋正位X线片测量塌陷程度。以同心圆模板测得股骨头半径，股骨头塌陷程度=股骨头半径-中心点到股骨头顶距离。

1.4统计学方法

采用统计学软件SPSS16.0统计数据，计量资料用均数±标准差（±s）表示，行两独立分组的t检验；相关性分析采用简单线性回归；P＜0.05表示差异有统计学意义，P＜0.001表示差异极有统计学意义。

2　结果

2.12种方法的测量时间和测量面积

人工法和Argus法测得的坏死面积比分别为（33.5±4.08）%和（34.6±4.06）%，2组之间无统计学差异（P＞0.05）；但人工法耗时显著长于Argus法（P＜0.001）。具体结果见表1。

表1　2种方法的测量时间和测量面积比较

2.22种测量结果与疼痛评分及塌陷程度的相关性

经回归分析，2组坏死面积均与患者疼痛程度呈直线正相关，但Argus法所得数据的相关系数大于人工法（0.807 8＞0.746 9）（如图3所示）。此外，患者完成18～26个月随访，平均随访22.6个月，随访期共发生股骨头塌陷11例（16髋），经回归分析，2组坏死面积均与患者的塌陷程度呈直线正相关，但Argus法所得数据的相关系数大于人工法（0.7838＞0.726 7）（如图4所示）。

图3　2种测量方法所得坏死面积比与疼痛评分的相关性考察

图4　2种测量方法所得坏死面积比与股骨头塌陷程度的相关性考察

3　讨论

股骨头坏死的致病因素较为广泛，虽然不同病因导致的骨细胞坏死机制有所差异，但最终病变均能导致股骨头上支持带动脉的堵塞，从而形成共有的病理特征，这也奠定了MRI在股骨头坏死性病变中定性和定量诊断的基础[5-6]。目前，MRI诊断股骨头坏死的主要手段为人工测量各层冠状面的坏死面积，以其总和与股骨头体积总和的比值（坏死面积或坏死体积比）作为坏死面积的衡量标准[7]。该诊断方案虽然具备较高的准确性，但耗时费力，加之人为误差大，难以形成规范化标准。特殊医学计算机软件的发展使各种缺血性疾病病灶面积的规范化测量成为可能。Argus软件最初为心脏专用软件包[8]，近年，部分学者指出其可用于股骨头坏死面积的测量，且精确度与人工测量结果相差不大。

本研究采用Argus软件对17例（31髋）股骨头坏死患者的坏死面积进行测量，并与人工测量结果进行对比分析。结果显示，人工法和Argus法所测得的股骨头坏死面积无统计学差异，但人工法耗时显著多于Argus法，Argus法具有更高的时效性，初步证实了Argus法测量股骨头坏死面积的优越性。此外，本研究对2种测量方法所得数据与患者疼痛程度和预后股骨头塌陷程度的相关性亦做了统计学考察，结果显示2组坏死面积与患者疼痛程度及股骨头塌陷程度均呈直线正相关性，但Argus法所得数据的相关系数更大。股骨头坏死系一种进展性疾病，股骨头塌陷是关系患者预后病情进展的首要因素，预示了髋关节功能障碍的可能性。研究[9]表明，坏死程度与股骨头塌陷程度直接相关，坏死区未达到软骨的患者，无论病灶大小，出现塌陷的几率几乎为零。本研究结果显示，Argus法所测得的坏死面积与患者股骨头塌陷程度具有更高的相关性，从某种意义上说明Argus法能够更为精确地反映患者股骨头组织的坏死程度。疼痛是股骨头坏死患者共有的临床特征之一，查证国内外文献，引发疼痛的机制主要有2点[10]：（1）缺血区血管坏死导致静脉回流障碍，发生充血性水肿，致使髓腔内压增高，产生压迫性疼痛；（2）坏死组织释放细胞内毒素和炎性介质，刺激滑膜及关节囊产生关节积液，引起疼痛。可见，引发疼痛的主要原因是积液和水肿，而积液与水肿与患者的修复反应直接相关，严重者可引发软骨下骨骨折。以往亦有文献证明骨髓水肿程度与患者的股骨头坏死体积密切相关。本研究证实，患者的疼痛程度亦与其坏死面积呈正相关性，且Argus法所测得的数据更为精确。由此，本实验结果从某种意义上说明Argus法所得数据与患者的预后有更高的相关性。

综上所述，MRI是股骨头坏死定性和定量诊断的可靠工具，其人工测量和Argus测量可取得相近的结果。但Argus法测量所需时间更短，且所得数据与患者预后相关性更高，从这一角度分析，Argus法测量具有更高的精确度和时效性，值得临床推广。

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（收稿：2014-09-22修回：2014-12-04）

Comparative study on Argus and artificial methods for MRI scanning of femoral head necrosis area

DONG Yu-ru1,WANG Hong1,FENG Hu2,MU Xue-tao1,MA Yi1,LI Na1,LIU Mian1
(1.Department of MRI,General Hospital of CAPF,Beijing 100039,China; 2.No.1 Department of Orthopedics,General Hospital of CAPF,Beijing 100039,China)

Objective To explore the advantages of Argus method by comparing the accuracy and timeliness of Argus and artificial methods for measuring femoral head necrosis area in MRI scanning.Methods Totally 17 patients(31 hips)were measured with Argus and artificial methods respectively for the necrosis area,and then the measuring results and time were compared,and the correlation was investigated between the results and the patients'pain degree,along with that between the results and the extent of femoral head collapse.Results The necrosis area ratios determined by Argus and artificial methods were(33.5±4.08)%and(34.6±4.06)%respectively,with no statistical difference between the ratios(P＞0.05). The time consumed by artificial method was(21.3±3.62)min,significantly longer than(7.89±1.03)min by Argus method, with P＜0.001.Regression analysis proved that the necrosis areas were positively correlated with the patients'pain degree, and the correlation coefficient by Argus method was 0.807 8,more than 0.740 9 by artificial method.The femoral heads of 11 cases(16 hips)collapsed in the follow-up period,the necrosis areas were positively correlated with the patients collapse level,but the correlation coefficient by Argus method was 0.783 8,more than 0.726 7 by artificial method.Conclusion Argus method gains high accuracy and timeliness when used in MRI scanning of femoral head necrosis area,and thus is worth popularizing clinically.[Chinese Medical Equipment Journal，2015，36（5）：70-72，97]

MRI scan;Argus;artificial measurement;femoral head necrosis area

[中国图书资料分类号]R318；R445.2A

1003-8868（2015）05-0070-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2015.05.070

国家自然科学基金项目（31200838）

董玉茹（1969—），女，副主任技师，主要从事磁共振医学影像技术方面的研究工作，E-mail:755149554@qq.com。

100039北京，武警总医院磁共振科（董玉茹，王宏，穆学涛，马毅，李娜，刘勉），骨一科（冯虎）

冯虎，E-mail:897169656@qq.com