发育性髋关节发育不良闭合复位术失败影响因素的MR评价

高 珊，田德润，王 植

（1.天津医科大学人体解剖与组织胚胎学系，天津 300070；2.天津市天津医院放射二科，天津 300211）

发育性髋关节发育不良（Developmental dysplasia of the hip，DDH）是小儿骨科最常见的髋关节疾病之一，闭合复位术是治疗该病的主要方法，然而有些患儿的术后效果并不满意[1-2]。髋臼发育不良及闭合复位术残留的髋关节对位不良可能导致青少年或成人阶段的髋部疼痛、活动受限以及继发的骨性关节炎，因此通过影像学检查早期发现闭合复位术是否成功非常重要[3-4]。

磁共振可以多方位、多层面成像，具有良好的软组织分辨率，对人体无损伤、无辐射。MRI能够清晰地显示非骨化型和骨化型的股骨头结构，在图像上可以测量软骨性髋臼指数、软骨性中心边缘角，这些能全面地反映股骨头与髋臼的发育以及髋关节的对应关系；同时，MRI可以很好地观察并分析关节软骨、软组织发育的情况，并对导致闭合复位失败的原因、术后的随访做出准确的描述，目前已成为诊断该病与评估预后的重要手段之一[5-6]。

本研究的目的是通过MRI来评估DDH患儿闭合复位术是否成功，并探讨哪些因素会导致闭合复位术失败，从而进一步辅助临床治疗。

1 资料与方法

1.1 资料

本研究经天津医院伦理委员会批准，影像检查得到了患儿家属的知情同意。

本研究纳入2015年6月—2016年9月确诊为DDH的患儿，并排除股骨颈骨折、股骨头缺血坏死、畸形性以及神经源性髋脱位者，共85例，103髋，其中男11例、女74例，左髋70个、右髋33个，所有患儿均经过闭合复位术并石膏裤外固定治疗，术后均行MRI检查，患儿平均年龄为10.42月（1～30月），其中术前、术后均行MRI检查者共40例，47髋（男3例，女37例；左髋30个，右髋17个）。

1.2 方法

使用GE公司Discovery MR 750 3.0T超导型全身MR扫描设备（美国），患儿仰卧位，常规采用冠状面质子密度加权像（Proton Density Weighted Imaging，PDWI）、T2WI及横断面PDWI进行双髋MRI检查。冠状面及横断面PDWI扫描参数为：FOV 25mm×25mm，层厚 3mm，层间距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 40ms，矩阵 320×224，激励次数 4，带宽31.25Hz。冠状面T2WI扫描参数为：FOV 25mm×25mm，层厚 3mm，层间距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩阵 320×224，激励次数 4，带宽 31.25 Hz。所有患儿行MRI检查前均采用水合氯醛（0.05 g/kg体质量）和生理盐水10mL一起射肛以镇静。

在冠状面图像上分别测量每位患儿的软骨性臼头 指 数 （Cartilaginous acetabular head index，CAHI），测量方法为：在正中冠状面图像上，以股骨头软骨最内缘做垂线，测量股骨头软骨最外缘与垂线之间的距离与髋臼软骨最外缘与垂线之间的距离和百分比（图1）。当CAHI＜80%时，表明外侧髋臼覆盖率不充分[7]，并以此为标准，将所有患儿分为成功组与失败组：成功组共56例（男7例、女49例），70髋（左髋41个、右髋29个），其中术前术后均行核磁检查共24例（男2例，女22例），27髋（左髋16个，右髋11个），闭合复位术治疗平均年龄为11.54±1.2月（1～30 月）；失败组共 29 例（男 4 例、女 25 例），33髋（左髋25个、右髋8个），其中术前术后均行核磁检查共16例（男1例，女15例），20髋（左髋14个，右髋6个）闭合复位术治疗平均年龄为10.55±1.5月（1～30 月）。

在双髋关节冠状面图像上分别测量骨性髋臼指数（Bone acetabular index，BAI）、 软骨性髋臼指数（Cartilaginous acetabularindex，CAI）：骨性/软骨性髋臼外上缘至Y形软骨中点的连线与H线（两侧Y形软骨中心连线）的夹角（图2）；中心边缘（CE）角、软骨性中心边缘（CCE）角：股骨头中心至骨性/软骨性髋臼外上缘的连线，与经股骨头中心的垂线所形成的夹角（图3），同时观察两组图像中髋臼软骨、盂唇、圆韧带的情况。所有测量均由2名从事骨肌系统影像诊断的医师独立进行，意见不一致时经会诊达成一致意见。

图1 软骨性臼头指数：表示髋臼软骨对股骨头软骨的覆盖率。女，1岁，双侧发育性髋关节发育不良闭合复位术后行双髋MR扫描，从冠状面图像测得双侧软骨性臼头指数，发现右侧闭合复位术成功，左侧闭合复位术不成功（冠状位T2WI：FOV 25mm×25mm，层厚 3mm，层间距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩阵 320×224，激励次数 4，带宽 31.25 Hz）。 图 2a 髋臼指数（AI）：两侧Y形软骨中心连线与髋臼面上下缘连线形成的夹角（冠状位T2WI：FOV 25mm×25mm，层厚3mm，层间距0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩阵320×224，激励次数4，带宽31.25Hz）。 图2b 髋臼软骨指数（CAI）：两侧Y形软骨中心连线与髋臼软骨面上下缘连线形成的夹角（冠状位 T2WI：FOV 25mm×25mm，层厚 3mm，层间距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩阵 320×224，激励次数 4，带宽 31.25Hz）。Figure 1.Cartilage acetabular index：shows the coverage of acetabular cartilage on the femoral head cartilage.A one-year-old girl with bilateral developmental dysplasia of the hip is treated with closed reduction.Double hip MR scans are used to measure bilateral acetabular index from coronal images.Closed reduction of the right side is successful and the left side is a failure(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slicegap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,bandwidth 31.25Hz).Figure 2a.Acetabular In dex(AI)：the angle between the center line of the Y shaped cartilage and the upper and lower edges of the acetabulum(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).Figure 2b.Acetabular Cartilage Index(CAI)：the angle between the center line of the Y cartilage and the upper and lower edge of the acetabular cartilage(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).

应用SPSS 23统计软件进行统计学分析，分别对两组的 BAI、CAI、CE、CCE 及进行闭合复位术的年龄进行独立样本t检验，对两组中性别、侧别以及发现髋臼软骨内出现高信号区、盂唇肥大及内翻、圆韧带延长肥厚的概率进行χ2检验。为了进一步完善研究，分别对两组患儿治疗前的 BAI、CAI、CE、CCE进行独立样本t检验以及发现髋臼软骨内出现高信号区、盂唇肥大及内翻、圆韧带延长肥厚的概率进行χ2检验。P＜0.05认为差异有统计学意义。

图3a CE角：股骨头中心至髋臼外上缘的连线，与经股骨头中心的垂线所形成的夹角（冠状位T2WI：FOV 25mm×25mm，层厚3mm，层间距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩阵 320×224，激励次数4，带宽31.25 Hz）。 图3b CCE角，股骨头中心至髋臼软骨外上缘的连线，与经股骨头中心的垂线所形成的夹角（代表髋臼与股骨头之间的位置关系）（冠状位 T2WI：FOV 25 mm×25 mm，层厚3mm，层间距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩阵 320×224，激励次数 4，带宽 31.25Hz）。Figure 3a.CE angle：the angle between the connection of the center of the femoral head to the upper edge of the acetabulum and the center of the femoral head and the vertical line(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125 ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25 Hz).Figure 3b.CCE angle,the angle between the connection of the center of the femoral head to the upper edge of the acetabular cartilage and the center of the femoral head and the vertical line(representing the relationship between the acetabulum and the femoral head)(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).

2 结果

经χ2检验得，闭合复位术成功组中患儿的性别及侧别与失败组相比均无明显统计学差异（χ2=0.028，P=0.866；χ2=2.878，P=0.09；表 1）；经独立样本t检验得，闭合复位术成功组患儿治疗时的年龄与失败组相比无明显统计学差异（F=1.188，P=0.279）。

表1 闭合复位成功组与失败组的统计学比较

通过测量得闭合复位术成功组中BAI平均值为（31.22±0.6）°，CAI平均值为 （15.48±0.4）°，CE 角 平均值为（13.73±0.7）°，CCE 角平均值为（17.83±0.8）°；闭合复位术失败组中BAI平均值 为 （35.51±1.2）°，CAI 平 均 值 为（19.36±0.9）°，CE 角平均值为（1.36±0.6）°，CCE 角平均值为（1.91±0.8）°。经独立样本t检验得，两组患儿BAI、CAI之间差异无统计学意义（F=0.03，P=0.863）、（F=2.517，P=0.116）； 而闭合复位术成功组患儿的CE角、CCE角明显大于失败组患儿的CE角、CCE角，差异有统计学意义（F=11.764，P=0.001；F=4.606，P=0.034；表 2）。其中闭合复位术成功组患儿治疗前BAI平均值为（35.83±0.7）°，CAI平均值为（23.49±0.7）°，CE 角平均值为（1.04±0.7）°，CCE 角平均值为（1.37±1.0）°；闭合复位术失败组患儿治疗前BAI平均值为（37.61±1.2）°，CAI平均值为（26.16±1.1）°，CE 角平均值为（0.42±0.3）°，CCE 角平均值为（0.76±0.5）°。经独立样本t检验得，治疗前两组患儿BAI、CAI之间差异无统计学意义（F=0.312，P=0.579；F=3.467，P=0.069）；CE角、CCE角之间差异无统计学意义（F=2.340，P=0.133；F=0.261，P=1.295）（表 3）。

表2 闭合复位成功组与失败组的统计学比较

表3 成功组与失败组闭合复位前的统计学比较

我们又分别观察了两组患儿髋关节中髋臼软骨、盂唇、圆韧带情况，发现闭合复位术成功组的70个髋中：2个髋臼软骨内出现高信号区，31个盂唇有肥大、内翻，4例圆韧带延长并肥厚；失败组的33个髋中：7个髋臼软骨内出现高信号区，33个盂唇有肥大、内翻，24个圆韧带延长并肥厚。经χ2检验得，闭合复位术失败组患儿髋臼软骨内出现高信号区、盂唇有肥大内翻、圆韧带延长并肥厚的个数明显多于成功组的个数（表4）。其中，在治疗前MR图像上发现成功组27个髋中：1个髋臼软骨内出现高信号区，18个盂唇有肥大、内翻，2个圆韧带延长并肥厚；失败组20个髋中：3个髋臼软骨内出现高信号区，20个盂唇有肥大、内翻，12个圆韧带延长并肥厚。经χ2检验得，治疗前失败组盂唇有肥大内翻、圆韧带延长并肥厚的个数明显多于成功组的个数；而治疗前两组患儿髋臼软骨内出现高信号区之间差异无统计学意义（χ2=1.883，P=0.17）（表 5）。

表4 闭合复位成功组与失败组的统计学比较

表5 成功组与失败组闭合复位前的统计学比较

3 讨论

闭合复位术并石膏裤外固定是治疗DDH的重要方法之一，然而有时术后效果并不满意，早期发现和进一步的手术治疗对髋关节正常关系的重建至关重要[4]。本研究发现闭合复位术失败组的CE角、CCE角与成功组相比明显变小，而BAI、CAI与成功组相比并无明显变化。同时，闭合复位术失败组中患儿髋臼软骨内出现高信号区、盂唇肥大及内翻、圆韧带延长肥厚个数明显多于成功组出现的个数。

闭合复位术适用于3岁以下的患儿，一般而言，行闭合复位术治疗的年龄越小，效果越令人满意。本研究发现，年龄对闭合复位术成功与否并无明显影响，同时患儿的性别、侧别也不会影响术后结果。

髋臼发育不良、髋关节半脱位、髋关节脱位是DDH的主要类型，BAI和CE角可以用来评价术后髋臼的发育状况和髋关节的对位关系[8]。骨盆平片可以测量这些角度，但却无法显示软骨性结构，因此无法准确评估髋臼的发育状况。近年来，CAI越来越广泛地用于评估髋臼的发育，Ryoko等提出如果髋臼软骨充分骨化形成骨性髋臼，可以避免进一步的手术治疗[9]。尽管如此，仍然有部分学者认为髋臼软骨并不总会反映髋臼的发育好坏，即使髋臼软骨发育尚可，仍然可以由于一些原因导致软骨的骨化不佳[8]。本研究发现，闭合复位术成功组与失败组的BAI与CAI相比较并无明显统计学差异，因此不能用此来判断闭合复位术的结果。

CE角及CCE角是观察DDH的重要指标。Ryoko等研究发现对于DDH患儿的术后评估，CCE角比CAI更可靠、意义更大[9]。本次研究发现，闭合复位术成功组的CE角及CCE角明显大于闭合复位术失败组的角度值，因此可以用来作为观察闭合复位术是否成功的重要指标。然而，有学者表明，CE角及CCE角的测量仅对＞5岁的儿童有意义，因为年纪小时（尤其是合并DDH的儿童），股骨头中心很难确定[8]；另外CE（CCE）角的测量取决于髋和下肢摆放的体位，所以不能完全依靠CE（CCE）角来预测闭合复位术成功与否。同时，2岁以上的儿童髋臼软骨才具有骨化潜能，有时髋臼骨化情况与CCE角可以无关，所以需要进一步的观察股骨头和髋臼发育的改变以及两者对应关系的一致性。

年龄小的儿童，髋关节软骨成分比重很大，对髋臼软骨的定性评价对预测髋臼的生长非常重要[10]，本研究着重观察髋臼软骨的形态及信号。Wakabayashi等[11]研究发现当DDH患儿髋臼软骨负重区T2WI上出现高信号区（High signal intensity areas，HSIA）时（图4），髋臼的发育较差，而高信号区的出现与股骨头的异常应力负荷有关。本研究表明，闭合复位失败组中髋臼软骨内出现高信号区的个数明显高于闭合复位成功组的个数，与Wakabayashi等的研究结果相符，说明闭合复位术后HSIA阳性会导致复位失败，需要进一步的治疗。

髋臼盂唇是髋关节内的环形纤维软骨结构，可以加深髋臼窝，有助于维持髋关节的稳定性[12-13]。正常盂唇在MRI上显示为边缘光滑的三角形低信号区，DDH患儿髋臼盂唇的形态、位置及信号可能会异于正常。Tönnis指出关节盂唇增生、内翻嵌于股骨头和髋臼间隙内（图5），会阻挡同心圆复位，同时肥大、内翻的盂唇会增加关节内的压力、导致股骨头坏死的发生[14]。本研究发现，失败组中盂唇全部出现肥大、内翻，因此可以用来作为评估闭合复位术复位结果的指标之一。

股骨头圆韧带起自髋臼横韧带，止于股骨头小凹，可以协助维持髋关节的稳定，对抗过大的外力防止髋关节半脱位[15]。圆韧带的肥厚（图6）会限制股骨头与内侧髋臼壁之间的联系，妨碍同心圆复位。本次研究发现，闭合复位术失败组股骨头圆韧带肥厚的发生率明显高于成功组，提示圆韧带肥大可以导致治疗效果不满意。

为进一步完善研究，本研究分别对闭合复位成功与失败组治疗前的一些数据进行比较，发现治疗前失败组盂唇肥大内翻、圆韧带延长并肥厚的例数明显多于成功组的个数，进一步提示盂唇肥大内翻、圆韧带延长并肥厚可导致治疗效果不满意；同时发现尽管失败组中CE角、CCE角明显小于成功组，以及失败组中髋臼软骨出现高信号区的个数明显多于成功组，但在治疗前差异并无统计学意义，该原因可能由于太小的儿童核磁检查前需水合氯醛射肛以及经济方面因素，使得术前MRI资料相对较少，对结果造成一定影响。本课题设计着重于闭合复位术后的MRI比较，在今后的研究中会搜集更多资料，进一步关注术前术后的MRI对比。

图4 女，8月，双侧DDH闭合复位术后行双髋MR扫描发现左侧髋臼软骨内出现高信号区（冠状位T2WI：FOV 25mm×25mm，层厚 3mm，层间距0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩阵320×224，激励次数 4，带宽 31.25 Hz）。 图5 男，6月，左侧DDH闭合复位术后行双髋MR扫描，发现左髋臼盂唇肥厚、内翻（冠状位 T2WI：FOV 25mm×25mm，层厚 3mm，层间距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩阵 320×224，激励次数4，带宽31.25Hz）。 图6 男，2月，右侧DDH闭合复位术后行双髋MR扫描发现右侧圆韧带较对侧迂曲、延长、肥厚（冠状位T2WI：FOV 25 mm×25mm，层厚 3mm，层间距 0.5mm，TR 2 500ms，TE 125ms，矩阵 320×224，激励次数 4，带宽 31.25Hz）。Figure 4.An 8-month girl with developmental dysplasia of the bilateral hip who undergoes bilateral hip MR scan after closed reduction.High signal area appears in the left acetabular cartilage(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).Figure 5.A 6-month boy who undertakes bilateral hip MR scan after closed reduction of developmental dysplasia of the left hip.The left acetabulum is hypertrophic and inverted(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).Figure 6.A 2-month girl who undergoes bilateral hip MR scan after closed reduction of the developmental dysplasia of the right hip.The right round ligament is tortuous,prolonged and hypertrophic compared with the contralateral(Coronal T2WI：FOV 25mm×25mm,slice thickness 3mm,slice gap 0.5mm,TR 2 500ms,TE 125ms,matrix 320×224,NEX 4,band width 31.25Hz).

骨盆X线片是评测DDH患儿闭合复位术后髋关节发育情况的重要方法，可以显示髋臼有无变浅以及对股骨头覆盖情况，然而由于石膏外固定的遮挡，一些结构可能显示不清；另外X线有辐射、为重叠影像、无法显示软骨及软组织情况，因此有一定的局限性。髋关节X线造影可以用于观测及评估术后髋臼覆盖情况，但属于侵入性检查、对人体有伤害，并很难观察三维结构。CT对显示髋臼的形态、深度以及股骨头与髋臼的关系非常有用，CT三维重建可以显示DDH患儿的骨性立体结构变化，但仍不能很好显示关节软骨和周围软组织结构，小于6月的婴儿和骨化延迟的患儿，由于股骨头内为软骨，无法直接在CT图像上显示。而MRI具有明显优势，属于非侵入性检查，对人体无放射伤害，可以全方位、多层面成像，还可以区分发育尚不成熟的髋部骨性和软骨性结构，并很好显示软组织情况，近年来已经作为观察DDH患儿术后改变以及评价预后的重要方法[16-17]。

检查前体位的摆放以及个别图像质量的因素可能会对测量结果有一定影响；同时本研究尚存在以下不足：①纳入的患儿数量不足，可能会使结果造成一定的偏移，在今后的工作中，会增加样本的数量，进一步去细化、研究。②目前国内、外尚未形成判断闭合复位术成功与否的统一标准，因此用本研究采用的标准的结果，还需要将来的随访进一步观察。

CE（CCE）角代表髋臼与股骨头间的对应关系，可作为判断闭合复位术是否成功的重要指标之一。同时髋臼软骨内高信号区的出现、盂唇肥大及内翻、圆韧带延长并肥厚会阻挡同心圆复位，导致治疗效果不满意。早期发现意义重大，可以指导临床的进一步治疗，防止并发症的出现。