发育性髋关节发育不良磁共振检查的研究进展

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查看769 | 回复0 | 2018-4-21 16:39:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:刘玲玲,高月,李琦,孟燕,潘诗农,中国医科大学附属盛京医院放射科
       发育性髋关节发育不良(Development dysplasia of the hip,DDH)是股骨头和髋臼发育异常的疾病,是儿童最严重的骨科病症之一,1897年由Roser第一次报道,最早命名为先天性髋关节脱位(Congenital hip dislocation,CDH),1992年由北美小儿矫形外科学会更名为DDH。不同种族和地区DDH的发病率具有显著差异,在中国其发病率约为0.1%~0.5%,美国约为0.1%,女孩易患,男女比例为1∶4~10。
       DDH的病因复杂,包括环境和遗传因素,目前认为臀位生产、羊水过少、家族史、襁褓方式以及高体质量出生儿是主要的因素;在围产期孕妇雌激素暴露环境中,关节松弛性增加也可能在DDH的发展中起作用;最新研究表明CX3CR1基因与DDH的发生有极大关系。
1.传统检查方法在DDH中的发展
       DDH患儿的影像学检查,应注重高效、低辐射,提高图像的质量,确保诊断的准确性。一般情况下,对于6岁以下的婴幼儿及无法配合检查的儿童,需要在镇静状态下进行,检查时需考虑快速完成的原则,防止患儿不能耐受。多种影像学检查技术可用于DDH的初步诊断和进一步研究。
1.1X线
       1925年Hilgenreiner通过骨盆X线正位片对DDH进行了描述和诊断,随后大量关于DDH的X线诊断方法不断出现。DDH表现为髋臼指数增大,股骨头、股骨颈形态改变以及股骨头向外上方移位等。骨盆X线正位片可以监测髋关节发育情况,指导治疗并评价预后,由于该方法操作简单、快速、辐射剂量小且价格便宜,目前在我国小儿髋关节检查的主要方法仍然是骨盆X线正位片,但此方法不能精确预测DDH患儿髋臼及股骨头的发展趋势,只能提供冠状位上的影像学图像,观察骨性结构,对软骨性结构及周围软组织不能很好的显示。
1.2CT
       2D-CT(Two-dimensional computed tomography)的出现,实现了人们在轴位上观察髋关节的解剖异常和扭曲变形,但这仍然存在髋关节进行三维立体结构的整体观察等问题。3D-CT(Three-dimensional computed tomography)的出现解决了其中的许多问题,通过三维重建,使外科大夫在确定股骨头与髋臼三维空间关系的基础上,根据每个病人不同的病理变化,选择有效的个体化手术方案。CT扫描同X线平片相比,通过多平面重建提供更加全面的影像学信息,准确观察病变组织,在术前、术后评估上都有突出优点。但CT也存在不足:①无法显示患儿关节软骨、髋臼病变的复杂程度;②婴幼儿生理特点使其对射线的敏感性较成人强,接触有害射线的机会相对增加,因此在治疗中应尽量避免使用。
1.3超声
       1980年奥地利医生Graf研究证实利用超声检查可早期诊断DDH,随后提出了Graf测量方法及分型标准,成为6月龄以内婴幼儿DDH诊断的主要检查方法;1991年Harcke等在此基础上提出了动态超声检查髋关节的方法,并认为静态超声应与动态超声相结合以提高诊断准确率;2015年Orak等通过观察髋关节盂唇形态、关节内脂肪组织、关节囊及股骨头骨化中心等结构,对DDH的继发性病理改变作出客观分析,为临床诊断及治疗提供有价值的信息。
       超声检查髋关节的优势在于:①婴幼儿髋关节主要由软骨构成,且股骨头尚未骨化,超声可以清楚地显示股骨头与髋臼的位置关系及髋关节解剖结构,并且可以量化评估髋臼发育情况;②超声无电离辐射、重复性强、检查方便。但DDH超声诊断技术的应用也伴随着相应的问题:①是否需要全民开展DDH超声筛查,还是只对临床查体可疑阳性的病例进行筛查;②超声诊断是否会造成医疗资源的浪费和过度诊断。
       X线、CT及超声等影像学检查方法有其自身特点,并在临床应用中各具特色,但也有各自的缺点,MRI的出现弥补了传统检查方法的不足,并推进了DDH影像学检查方法的进一步发展。
2.MRI在DDH中的应用
       MRI具有良好的软组织分辨能力,可以观察关节软骨、盂唇、髂腰肌、圆韧带等形态,描述髋关节的解剖结构,可提供任意断面图像,全面进行三维评价,且对人体无辐射。1991年Fisher等将MRI应用于DDH的诊断,随后在DDH的诊断及治疗中起到了不可替代的作用。
2.1MRI在DDH诊断中的应用
       由于新生儿独特的生理特点,MRI对DDH患儿髋关节检查具有优势。DDH患儿主要的病理变化是髋臼形态的变化。有学者提出了骨性髋臼指数和软骨性髋臼指数的概念,其反应了髋臼外上缘骨质缺损的情况,并认为髋臼指数增大是DDH主要的病理变化,且软骨性髋臼指数能更准确的反应髋臼对股骨头的包裹情况。Mootha等通过MRI检查比较了早期行走期DDH患儿与正常对照组儿童的股骨前倾角、骨性髋臼前倾角、软骨性髋臼前倾角以及髋臼指数,他们发现DDH患儿组骨性髋臼前倾角、软骨性髋臼前倾角明显增大,并且与增大的髋臼指数呈正相关。
       MRI可定量的测量骨性及软骨性髋臼指数。国内学者研究表明,骨性髋臼指数和软骨性髋臼指数随着年龄的增加而逐渐减小。骨性髋臼结构在髋关节受力中起支撑作用,而软骨性髋臼结构才是真正反映髋臼对股骨头的包容情况,髋臼软骨覆盖不全是导致DDH的主要原因,由此可见,软骨性髋臼指数不仅反映了髋臼对股骨头的包裹情况,对DDH患儿的预后也有很大影响。DDH发生时,不仅是髋臼形态在二维平面上的改变,随着脱位程度的加重,髋臼的外上壁、前后壁、上壁均发生不同程度的异常,可见髋臼软骨的改变并不是单一因素的改变,而是三维立体结构的改变。
       Mao等学者的最新研究中指出,由于MRI良好的软组织对比,其不但可以提供更加准确、可靠的方法估计DDH的股骨颈前倾角,而且可以精确的评估患儿髋臼、盂唇的病理变化程度,为临床诊断、治疗及开展新的治疗方法提供指导。
2.2MRI在DDH治疗中的应用
       同心圆复位是DDH的治疗目标,复位治疗后准确判断股骨头与髋臼的对应关系一直都是难点,尤其是对于婴幼儿,由于其股骨头骨化中心尚未出现,X线和CT均不能判断股骨头与髋臼是否同心复位。Rosenbaum等研究表明MRI可以明确判断股骨头的复位情况。Mitchell等通过比较分析早期复位治疗成功的DDH患儿与复位治疗失败需要骨盆截骨的DDH患儿的MRI图像上的骨性、软骨性髋臼指数及盂唇方向,希望找到能够预测保守治疗成败的解剖因素,虽然最终没有发现有意义的预测性指标,但依然为以后的研究提供了思路。
       DDH不管采取什么治疗方法,都有可能出现残余髋关节发育不良的病例,由于这部分病例经常被忽视,对患儿有很大危害。Douira-Khomsi等研究发现,MRI可以准确的从残余髋关节发育不良患儿中筛选出需要行骨盆截骨术的患儿,并为截骨术方案的选择提供指导。Wakabayashi等研究表明MRI可以清楚的展现髋关节残余半脱位髋臼受力不均衡部位,在T2WI冠状面上表现为高信号,为手术方式的选择提供指导。Kim等学者对DDH患儿双髋中立位、外展位、内收位、外展内旋位及内收内旋位5个体位进行了动态MRI扫描,提出了负重区(The zone of compresive force)、盂唇角(Labral angle)、无法纠正的盂唇畸形(The uncorrected labral deformity,ULD)等基于MRI图像的参数,并认为这些新的指标可以为临床医师提供更多的信息,用来分析DDH的病变及治疗效果。
       Jaremko等研究证实在闭合复位石膏固定后的MRI检查中,可以准确地评估髋臼的几何结构、复位的程度和阻碍复位的因素。Rosenbaum等描述了MRI在DDH复位术后的评估目标和障碍,指出影响同心复位的主要障碍是盂唇外翻、关节内脂肪增生、圆韧带增粗、肥厚扭曲等,为更好的指导治疗提供帮助。
3.MRI在DDH中应用的独特技术
       常规序列有:T1WI、T2WI、T2WI脂肪抑制。图像的质量受多种因素影响,如序列及线圈的选择、场强的高低等。低分辨率的MRI对骨骼、软组织异常有优势,而高分辨率成像可提供关节相关的细节信息。T1WI可提供详细的解剖细节,大FOV冠状面成像可清楚显示两侧髋关节并进行对比,小FOV矢状面成像对股骨头显像比较好;T2WI可清楚显示关节软骨。MRI在DDH的诊断及治疗方面已经比较成熟,在临床工作中发挥着举足轻重的作用,但仍然有很多技术虽然已经开始应用,但未得到普遍推广。
3.1MRI轴位短反转时间反转恢复序列
       MRI轴位短反转时间反转恢复序列(Axial short inversion time inversion recovery,STIR)在肌肉骨骼成像中有很大优势,可以在三维平面评价股骨头与髋臼的对应关系,并且可以精确评估软骨骨化中心。该序列扫描可以在5min内完成,接受检查的患儿不需要使用镇静剂。对采用外展石膏或支架固定的患儿,根据临床和X平片检查,我们不能准确判断头臼同心复位时,轴位STIR序列表现出巨大优势,研究表明MRI横断位STIR序列是确定DDH患儿头臼同心复位有效的方法。STIR序列对判断周围软组织病变、水肿等损伤程度也有很大价值。
3.2动态介入MR的使用
      开放式框架结构SPIOMRI系统动态介入在DDH的诊断及治疗中,提供了相对于传统磁体的显著优点,临床医师可根据实时反馈信息做相应处理,并且与磁共振兼容的麻醉设备的发展促进了患儿在扫描仪内安全的全身麻醉。如果技术成熟,临床医生可以在MRI引导下,对DDH患儿行髋臼及关节软骨的活组织检查,并从组织学乃至细胞学层面评价髋关节发育情况及病情严重程度,这将是DDH研究领域的里程碑,为科研工作者的研究从病因学及病理形态变化方面提供帮助。与开放性手术相比,MRI辅助微创手术对患儿的创伤将大大减少。
3.3髋关节MR造影
       随着MR关节造影应用以后,髋臼盂唇病变诊断的敏感性和特异性明显提高。在髋关节MR造影时,注入关节内的对比剂将关节囊扩张,能够很好的分辨出髋臼盂唇与周围关节囊内的组织,髋臼唇撕裂处充填的对比剂也使其显示的更加清楚。Nakahara等研究表明,MRI髋关节外展角度增加时,股骨头坏死发生率增加。但关节造影检查前需给予患儿镇静剂,属于有创检查,因此,在临床上应用受到一定限制。
4.MRI在DDH中的最新研究进展
4.1软骨延迟增强磁共振成像
       当DDH患儿关节软骨出现病变时,Gd-DTPA在病变区域浓聚,有助于软骨损伤的诊断和分级。研究证明,在DDH及髋关节撞击综合征外科治疗后的不同时期,软骨延迟增强磁共振成像(Delayed gadolinium enhanced MRI of cartilage,dGEMRIC)指数有所不同,因此,dGEMRIC可以作为DDH鉴别诊断的有效检查手段。
4.2多回波合并成像序列
       多回波合并成像序列(Multiple-echo data image combination,MEDIC)与常规T1WI、T2WI相比有很多优势,可以提高图像质量,软组织对比更好,为诊断提供相当大的帮助。研究表明,3D-MEDIC上,脱位股骨头的体积与DDH的严重程度具有显著的相关性,这种对股骨头体积定量分析的新方法,在DDH的病理学研究中有很大的帮助。
4.3MR灌注成像
       主要通过静脉注射对比剂后的动态增强MRI检查,实现实时监控创伤后的股骨头血流灌注情况,预测股骨头坏死程度,并在股骨头缺血性疾病的早期做出及时准确的诊断,这对于提高治疗效果,有效防止股骨头缺血坏死并保障患儿的身心健康有着重要作用,因此在股骨头缺血坏死诊断中有很好的应用前景。最新研究表明在DDH闭合复位和(或)人字石膏绷带应用之后立即行MRI灌注成像可以帮助外科医生评估股骨头血流灌注的异常,减少股骨头坏死的风险。
4.4超短时间回波成像
       超短时间回波成像(Ultrashort echo time,UTE)为关节软骨的钙化区域、肌腱等短T2组织病变的细微结构及病理变化提供重要依据。骨软骨的交接面对于深层关节软骨具有营养作用,并且可能与骨关节炎的发病机理相关。目前,UTE是评估骨软骨连接处最好的影像学方法。虽然UTE可以提供软骨与邻近关节液的对比,但还未得到广泛应用,尤其是在儿童髋关节中的应用还不成熟,需要临床不断探究与摸索。
       MRI不但可以评估髋臼和股骨头的形态及对应关系,而且还可显示影响复位的一些因素,如盂唇增生、关节囊拉长、髂腰肌肌腱缩短、圆韧带肥厚、纤维组织增生等,并能早期提示DDH并发症,如股骨头缺血坏死。对髋臼软骨及盂唇行定量测量,可早期预测髋臼发育的潜力,还可在临床选择新术式及治疗效果的分析方面有巨大的应用前景。虽然MRI在DDH的诊断、治疗、病情评估及预后方面有很大的优势,但也存在不足,其对皮质骨及微小钙化灶的显示不如X线及CT。此外,由于DDH在定量研究中样本量较小,测量结果具有一定的偏差,需要我们在不断的研究中确定正常参考值范围,为临床的诊断及治疗提供指导。
来源:刘玲玲,高月,李琦,孟燕,潘诗农.发育性髋关节发育不良磁共振检查的研究进展[J].中国临床医学影像杂志,2017(12):893-896.

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