股骨头缺血坏死MRI分期与坏死指数的相关性

陈志清，刘 智，田永刚，王树森，肖联平

（天津市第三中心医院；天津市重症疾病体外生命支持重点实验室；天津市人工细胞工程技术研究中心；天津市肝胆研究所，天津 300170）

股骨头缺血坏死（avascular necrosis of femoral head,ANFH）是临床骨科常见疾病类型，其主要分型为股骨头骨骺缺血坏死及成人股骨头缺血坏死，该病发病率较高，据有关报道显示［1］，该病发病率已达7.8%，并呈出逐年上升趋势。ANFH主要临床表现在于髋部、腹股沟以及大腿等部位疼痛，髋关节内旋活动受到一定限制，若病情进一步加重将会导致股骨头塌陷等。ANFH需早发现早治疗，否则易出现髋关节残疾等严重并发症，影响患者生活质量。国内外大量研究表明，股骨头缺血坏死程度与股骨头是否发生塌陷具有一定相关性［2］，同时也是作为是否手术的重要理论依据，能够尽早明确股骨头坏死程度并进行科学治疗，可以起到最大程度的挽救股骨头的作用，以免造成终生残疾。

国内外许多学者都提出过各种预测股骨头缺血坏死后发生塌陷的方法［3］，但过程均较为复杂，临床实用性较差。Koo于2001年提出股骨头缺血坏死指数（necrosis index,NI）［4］，能够在一定程度上预测股骨头缺血坏死后发生塌陷的概率，并且整个操作较为简便、精确度较高，被广大医生接受和应用。对于ANFH的诊断，临床常用方法包括DR、CT、MRI，其中MRI的成像分辨率最高，且特异度、灵敏度均较其他两种方法高，一直作为临床诊断的金标准［5］。本研究旨在对股骨头缺血坏死的MRI分期与缺血坏死指数的运算，并统计分析两者之间的相关性，找到一个预测股骨头缺血坏死后发生股骨头塌陷的临界值。

1 资料与方法

1.1 纳入与排除标准

纳入标准：（1）股骨头缺血坏死与MRI图像显示一致；（2）MRI图像显示清晰，能分辨坏死范围；（3）能清楚辨别各分期。

排除标准：（1）合并结核、肿瘤等其他髋关节病者；（2）体内金属留存物者；（3）MRI图像质量差者。

1.2 一般资料

2017年1月～2019年12月，共82例患者符合上述标准，纳入本研究。其中，男44例，女38例；年龄平均（48.35±6.32）岁；受损髋部总计100侧，其中左侧31例，右侧33例，双侧18例。患者中长期饮酒者24例，外伤者16例，长期服用激素类药物者14例，不明原因28例。受损髋部坏死分期：Ⅰ期38髋、Ⅱ期31髋、Ⅲ期19髋、Ⅳ期12髋。均在研究前与患者沟通，充分知晓研究目的并签署知情同意书。该研究已得到医院伦理委员会的批准。

1.3 检查方法

所有患者均采用1.5T MRI机器进行扫描。在扫描时患者取仰卧位，整个髋关节处于自然中立位置，头朝外，扫描包括横断位（T1WI，T2WI）、冠状位（T1WI、STIR）、矢状位（T1WI），所有扫描层距为1 mm，层后为 5 mm［6］。

1.4 坏死指数

坏死指数是Koo所提出的计算方法［7］。此方法具体操作如下：首先将人体整个股骨头视作一个光滑球形，其次再将股骨头与股骨颈交界处视作球形的曲线转折点，将ANFH病变处在T1W1上的带状低信号视作边缘，而后在T1W1冠状位及正中矢状位上向边缘分别做垂线，测定线段所成的坏死角度A、B。利用Koo坏死指数计算公式计算出坏死指数：坏死指数 （necrosis index,NI） =（A/180） × （B/180） ×100%［7］。所有A、B角度测量均由科室两位副高以上职称医生进行独立计算，最终取两者平均数为最终角度值。

1.5 MRI分期标准

股骨头缺血坏死MRI分期标准主要采用国际Hungerford于2001年所制定的分期方法［8］，该方法主要将股骨头缺血坏死分为5个时期，具体如下：0期：完全正常股骨头；I期：MRI成像后股骨头外形基本正常，仅坏死区域呈现出条形状异常高信号；II期：MRI成像后股骨头外形基本正常，坏死区域呈现出“新月形”；III期：MRI成像后股骨头呈现出“新月形”，并且股骨头出现一定程度轮廓塌陷，但髋关节未受累；IV期：在III期基础上患侧髋关节一并受累。

1.6 统计学方法

采用SPSS 26.0统计学软件进行统计分析。计量资料以±s表示，采用单因素方差分析，两两比较采用LSD检验，股骨头坏死分期以P＜0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 各分期坏死指数测量结果与比较

所有患者共计100例ANFH髋部，根据国际Hungerford制定的分期方法进行分期，受损髋部坏死分期：I期38例、II期31例、III期19例，IV期12例。各期坏死指数详见表1。单因素方差分析显示各分期间坏死指数差异具有统计学意义（F=28.836，P＜0.001）。各分期间坏死指数两两比较见表2，任意两个分期的坏死指数之间比较，差异具有统计学意义（P＜0.05）。

表1 各分期坏死指数（%）测量结果

表2 两两分期间坏死指数与比较

2.2 分期与坏死指数的Spearman秩相关分析

从表1可见，随股骨头坏死分期上调，坏死指数增加，Spearman秩相关分析表明：股骨头坏死分期与坏死指数呈显著正相关（R=0.996，P=0.004）。

2.3 股骨头缺血坏死后发生股骨头塌陷的临界值选定

本次研究采用国际Hungerford制定的分期方法进行分期，其中0期、Ⅰ期、Ⅱ期均未发生股骨头塌陷，Ⅲ期及Ⅳ期发生股骨头塌陷，意味着Ⅱ期与Ⅲ期之间是股骨头是否发生塌陷的转折点。本研究在可信区间范围内，Ⅱ期仅有4例股骨头坏死指数＞53.00%，但在Ⅲ期及Ⅳ期中所有股骨头坏死指数均＞53.00%，结果表明坏死指数=53.00%为股骨头塌陷临界值。不同分期患者典型MRI影像见图1。

图1 患者，男，64岁，双侧股骨头及关节腔内提示非正常信号 1a～1c:STIR序列清晰、右侧股骨头塌陷（a:冠状位STIR，b:冠状位T1WI，c:横断位T1WI） d～f:双侧股骨头内多发性异常信号，双侧关节腔内可见积液（d:冠状位T1WI，e:冠状位 STIR，f:横断位STIR）

3 讨论

结果表明：各个不同分期坏死指数之间比较差异明显（P＜0.05），说明通过对ANFH患者MRI图像坏死指数的计算，能够准备定位ANFH分期，为临床治疗提供足够的影像学及理论依据。

本研究两两比较SNK检验结果表明：任意两个分期的坏死指数之间比较，差异具有统计学意义（P＜0.05），提示不同分期之间并不存在相似性或者误诊的可能情况发生，完全可以通过计算坏死指数规避误诊风险，使临床医生在对疾病的判断上出现误诊坏死分期的风险大大降低，同时在治疗疾病时能够严格按照坏死分期进行对应的治疗。

本研究发现0期、Ⅰ期、Ⅱ期中所有患者均未发生股骨头塌陷，Ⅲ期及Ⅳ期中所有患者发生股骨头塌陷，意味着Ⅱ期与Ⅲ期之间是股骨头是否发生塌陷的转折点。在可信区间范围内，Ⅱ期仅有4例股骨头坏死指数＞53.00%，但在Ⅲ期及Ⅳ期中所有患者股骨头坏死指数均大于53.00%，结果表明坏死指数=53.00%为股骨头塌陷临界值。该值可为今后临床工作提供较强理论依据，在患者入院后行MRI检查并进行坏死指数计算，同时再与临界值进行比较，而后采取相应治疗。

国内外对于ANFH的研究发现［9、10］，绝大多数患者在出现早期症状后却未能进行进一步有效治疗，导致大多数已发生缺血坏死的股骨头在3年内出现股骨头塌陷，而一旦股骨头塌陷，超过80%的患者不得不因为髋关节功能的障碍而进行人工全髋关节置换术（Total hipathroplasty,THA）。尤其是中青年人，运动量较大，导致部分中青年人不得不面临第二次行髋关节置换术。能够在早期发现并进行MRI预测股骨头坏死后是否会发生股骨头塌陷，同时对于可能出现的股骨头塌陷进行科学的治疗，能够极大可能挽救患侧髋关节功能，甚至使得大多数患者无需进行髋关节置换术，最大程度减轻患者的生活压力及精神压力。

综上所述，MRI的诞生为ANFH的诊断带来了里程碑式的进展，ANFH早期就能够在MRI上有所显示，并且能够精确到病变部位，使临床对于ANFH的诊断及治疗都能够在病变早期进行。本次研究所得临界值53.00%可为今后预测ANFH是否发生股骨头塌陷提供一定的临床参考。但本次研究样本量过小、研究对象标准选择较高，有待进一步扩大样本量的临床研究及适当推广。