陳興燦 鄔亞軍 潘永青 張永強(qiáng) 劉淼 何東

激素性股骨頭壞死與股骨頭、頸部骨髓脂肪含量關(guān)系的MRI研究

陳興燦 鄔亞軍 潘永青 張永強(qiáng) 劉淼 何東

目的 通過(guò)MRI檢查研究激素性股骨頭壞死與股骨頭、頸部骨髓脂肪含量的關(guān)系。 方法 對(duì)18周歲以上，無(wú)任何髖關(guān)節(jié)疾病及糖皮質(zhì)激素治療病史的27例患者（其中類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎12例，強(qiáng)直性脊柱炎10例，腎移植5例），在正規(guī)糖皮質(zhì)激素治療前后作MRI檢查并進(jìn)行隨訪，包括糖皮質(zhì)激素治療前基礎(chǔ)MRI檢查及糖皮質(zhì)激素治療后（基礎(chǔ)MRI檢查后）25、50周共2次隨訪MRI檢查。采用GE/AW4．2工作站提供的T1信號(hào)值測(cè)量軟件對(duì)基礎(chǔ)MRI檢查的股骨頭、頸部骨髓進(jìn)行T1信號(hào)值測(cè)量；MRI顯示股骨頭壞死者均經(jīng)活檢病理檢查證實(shí)。 結(jié)果 4例發(fā)生股骨頭壞死（左右側(cè)各2例）。所有患者左右側(cè)股骨頭、頸部大范圍平均T1信號(hào)值均無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（均P＞0．05）。發(fā)生股骨頭壞死者的股骨頭、頸部大范圍平均T1信號(hào)值均較無(wú)股骨頭壞死者明顯減小，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0．05）。 結(jié)論 激素性股骨頭壞死的發(fā)生與激素治療前的股骨頭、頸部骨髓高脂肪含量有關(guān)。

激素性 股骨頭壞死 MRI

應(yīng)用糖皮質(zhì)激素被認(rèn)為是非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的最常見(jiàn)病因，雖然發(fā)病機(jī)制不十分清楚，但已有人提出糖皮質(zhì)激素通過(guò)作用于骨髓干細(xì)胞，引發(fā)股骨頭壞死的病理過(guò)程[1-3]。臨床實(shí)踐還顯示并非所有用過(guò)糖皮質(zhì)激素治療的患者都發(fā)生股骨頭壞死，即便是曾使用大劑量糖皮質(zhì)激素治療的SARS患者治愈后發(fā)生的高比率股骨頭壞死，其發(fā)病率仍在70%左右，顯然，股骨頭、頸部

骨髓自身結(jié)構(gòu)的個(gè)體差異起著很重要的作用。有文獻(xiàn)報(bào)道，在用糖皮質(zhì)激素治療的患者中，MRI顯示股骨頭壞死患者的股骨頸骨髓脂肪含量高于相仿年齡的無(wú)股骨頭壞死者，且骨髓脂肪含量與糖皮質(zhì)激素劑量呈正相關(guān)[4-5]。但是，迄今為止尚未見(jiàn)有關(guān)糖皮質(zhì)激素治療前股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與治療后發(fā)生股骨頭壞死關(guān)系的研究。對(duì)此，我們?cè)噲D用MRI檢查方法尋找它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象 系本院2009-12—2012-12收治的，經(jīng)影像學(xué)檢查提示股骨頭壞死的患者。入選患者年齡＞18周歲，無(wú)任何髖關(guān)節(jié)疾病，從未有糖皮質(zhì)激素治療史，主要有兩類：（1）診斷明確，需要正規(guī)糖皮質(zhì)激素治療的類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和強(qiáng)直性脊柱炎患者。類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者口服強(qiáng)的松10mg/d，持續(xù)1個(gè)月后根據(jù)病情減到10～5mg/d，再持續(xù)3個(gè)月，如果ESR及C-反應(yīng)蛋白仍超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)節(jié)腫痛仍然明顯，需繼續(xù)用藥，但一般不超過(guò)1年。強(qiáng)直性脊柱炎患者口服強(qiáng)的松5mg/d，持續(xù)3個(gè)月。（2）腎移植患者，術(shù)后前3d，靜脈滴注甲強(qiáng)龍500mg/d；術(shù)后第4、5天，甲強(qiáng)龍減至240mg/d；術(shù)后第6天，甲強(qiáng)龍減至120 mg/d；術(shù)后第7天，甲強(qiáng)龍減至80 mg/d；術(shù)后第8天起改為口服強(qiáng)的松80mg/d，每日減10mg，至20mg/d，約1～2個(gè)月后減至10mg/d，終生維持。納入研究的患者共27例，包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎12例，其中男5例，女7例，年齡19～65歲，平均46.8歲；強(qiáng)直性脊柱炎10例，男女各5例，年齡27～59歲，平均43.3歲；腎移植5例，其中男1例，女4例，年齡23～43歲，平均37.4歲。

1.2 MRI檢查 （1）糖皮質(zhì)激素治療前的基礎(chǔ)MRI檢查：使用1.5T GE Signa excite。受檢髖關(guān)節(jié)置于表面線圈內(nèi)。冠狀位和橫斷位檢查序列為T1WI、T2WI、STIRE（脂肪抑制）及DWI（彌散成像），T1WI技術(shù)參數(shù)為TR/ TE=267/20ms，矩陣 256×256，3net，F(xiàn)OV20cm，層厚3mm，間隔1mm。（2）糖皮質(zhì)激素治療后隨訪MRI檢查：基礎(chǔ)MRI檢查后第25周和第50周，共2次。冠狀位和橫斷位的T1WI、T2WI、STIRE及DWI序列與技術(shù)參數(shù)同基礎(chǔ)MRI檢查。（3）大范圍T1信號(hào)值：采用GE/AW4.2工作站提供的T1信號(hào)值測(cè)量軟件測(cè)定T1信號(hào)的數(shù)值。測(cè)量方法：MR橫斷面T1WI股骨頭以最大層面測(cè)量，股骨頸部以最粗層面測(cè)量。由2位高級(jí)職稱放射學(xué)醫(yī)師進(jìn)行雙盲閱片，并對(duì)每個(gè)研究對(duì)象共3次MRI圖像進(jìn)行自身對(duì)照。

1.3 病理學(xué)檢查 MRI顯示股骨頭壞死征像時(shí)，在DSA引導(dǎo)下，對(duì)股骨頭壞死區(qū)域行穿刺活檢，作病理學(xué)檢查以明確診斷。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料用表示，組間比較采用t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 27例患者股骨頭、頸部基礎(chǔ)T1信號(hào)值 左側(cè)股骨頭大范圍平均T1信號(hào)值555.57±200.46，右側(cè)股骨頭大范圍平均T1信號(hào)值627.17±230.64，兩者無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t=1.217，P＞0.05）；左側(cè)股骨頸大范圍平均T1信號(hào)值502.33±232.68，右側(cè)股骨頸大范圍平均T1信號(hào)值577.32±249.29，兩者也無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t=1.143，P＞0.05）。

2.2 股骨頭壞死檢出情況 所有患者髖關(guān)節(jié)基礎(chǔ)MRI檢查顯示股骨頭正常，在第25周隨訪時(shí)MRI檢查顯示4例發(fā)生一側(cè)股骨頭壞死，隨訪至第50周，MRI檢查顯示該4例患者股骨頭壞死形態(tài)無(wú)明顯改變，發(fā)生率為14.81%（4/27）。均在DSA引導(dǎo)下對(duì)股骨頭壞死區(qū)域行穿刺活檢，并經(jīng)病理學(xué)檢查證實(shí)診斷。4例患者中男3例，女1例，年齡23～59歲；左側(cè)2例，右側(cè)2例，均無(wú)明顯臨床表現(xiàn)。包括類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎1例，男，52歲；強(qiáng)直性脊柱炎2例，男女各1例，年齡52、59歲（圖1）；腎移植患者1例，男，23歲（圖2）。

圖1 59歲女性強(qiáng)直性脊柱炎患者左側(cè)股骨頭MRI檢查所見(jiàn)（a：治療前未見(jiàn)明顯異常；b：治療后第25周顯示左側(cè)股骨頭壞死，箭頭所示）

圖2 23歲男性腎移植患者右側(cè)股骨頭MRI檢查所見(jiàn)（a：移植前未見(jiàn)明顯異常；b：移植后第25周顯示右側(cè)股骨頭壞死，箭頭所示）

2.3 股骨頭壞死和非股骨頭壞死患者的股骨頭、頸部基礎(chǔ)T1信號(hào)值比較 25個(gè)右側(cè)正常股骨頭大范圍平均T1信號(hào)值652.19±220.19，2個(gè)右側(cè)壞死股骨頭大范圍平均T1信號(hào)值314.37±90.23，兩者有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t= 2.123，P＜0.05）；25個(gè)右側(cè)正常股骨頸大范圍平均T1信號(hào)值608.49±223.19，2個(gè)右側(cè)壞死股骨頭的股骨頸大范圍平均T1信號(hào)值187.77±71.70，兩者也有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t=2.52，P＜0.05）。同樣，25個(gè)左側(cè)正常股骨頭大范圍平均T1信號(hào)值587.69±169.76，2個(gè)左側(cè)壞死股骨頭大范圍平均T1信號(hào)值154.08±70.63，兩者有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t=3.535，P＜0.05）；25個(gè)左側(cè)正常股骨頸大范圍平均T1信號(hào)值531.98±214.96，2個(gè)左側(cè)壞死股骨頭的股骨頸大范圍平均T1信號(hào)值131.73±45.42，兩者也有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（t=2.58，P＜0.05）。

3 討論

3.1 激素性股骨頭壞死的研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 臨床實(shí)踐表明糖皮質(zhì)激素治療意味著骨壞死的可能，SARS患者治愈后高比率股骨頭壞死的出現(xiàn)，使人們對(duì)激素性股骨頭壞死的發(fā)生機(jī)制、早期診斷和治療更為關(guān)注[6-8]。目前主要有以下幾種發(fā)病學(xué)說(shuō)：脂肪栓塞學(xué)說(shuō)、微血管損傷學(xué)說(shuō)、骨內(nèi)壓增高和靜脈淤滯學(xué)說(shuō)、骨細(xì)胞脂肪變性壞死學(xué)說(shuō)、骨質(zhì)疏松及負(fù)重學(xué)說(shuō)、血管內(nèi)凝血學(xué)說(shuō)、免疫學(xué)說(shuō)等等，但是其確切的發(fā)病機(jī)制仍然不明，脂肪代謝的改變被懷疑在股骨頭壞死的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮了重要作用[9]。實(shí)驗(yàn)研究顯示激素可引起骨髓基質(zhì)細(xì)胞的基因發(fā)生變化，使其向脂肪細(xì)胞分化，從而造成骨髓腔內(nèi)脂肪細(xì)胞堆積，壓力增高，血液循環(huán)發(fā)生障礙而引起骨壞死。在此過(guò)程中還會(huì)發(fā)生一系列的病理改變，包括股骨頭骨系細(xì)胞對(duì)低氧狀態(tài)的反應(yīng)，如低氧誘導(dǎo)因子（HIF）、胰島素樣生長(zhǎng)因子（IGF）對(duì)股骨頭壞死的作用等等[10]。目前，有關(guān)激素性股骨頭壞死的研究尚存在以下一些問(wèn)題：（1）激素性股骨頭壞死的動(dòng)物模型大多是實(shí)驗(yàn)兔子，而兔子是四肢著地的動(dòng)物，故與人有很大的差異，同時(shí)，用于實(shí)驗(yàn)的激素都是大劑量的，而臨床治病的激素用量遠(yuǎn)低于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)用量，兩者是否具有可比性尚有疑問(wèn)；（2）臨床經(jīng)驗(yàn)表明用糖皮質(zhì)激素治療的患者只有部分發(fā)生股骨頭壞死，不清楚糖皮質(zhì)激素治療與股骨頭壞死之間的關(guān)系；（3）早期診斷的方法目前普遍認(rèn)為是MRI檢查，但不明白早期股骨頭壞死MRI征象與骨髓成份變化之間的關(guān)系等。

3.2 T1信號(hào)值與T1時(shí)間的關(guān)系 眾所周知，T1時(shí)間即縱向弛豫時(shí)間，又稱自旋-晶格弛豫時(shí)間，是自旋核與周圍物質(zhì)相互作用能量交換過(guò)程的時(shí)間，它反映的是組織縱向磁化的恢復(fù)速度，T1時(shí)間的大小與氫核所處的分子結(jié)構(gòu)、環(huán)境溫度及靜磁場(chǎng)強(qiáng)度等因素有關(guān)，通過(guò)一個(gè)特定的公式可以計(jì)算。人體內(nèi)游離水分子具有較長(zhǎng)的T1時(shí)間，故T1WI顯示低信號(hào)，即低T1信號(hào)值，而脂肪組織的T1時(shí)間較短，則T1WI顯示高信號(hào)，即高T1信號(hào)值。T1信號(hào)值可以通過(guò)設(shè)備提供的T1信號(hào)值測(cè)量軟件測(cè)定，因此，T1信號(hào)值不等于T1時(shí)間，因?yàn)樗皇且粋€(gè)時(shí)間值，但與T1時(shí)間具有相同的意義。

3.3 MRI顯示股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與激素性股骨頭壞死關(guān)系的重要作用 股骨頭、頸部的結(jié)構(gòu)是發(fā)生激素性股骨頭壞死的內(nèi)因，而糖皮質(zhì)激素的使用只是發(fā)生激素性股骨頭壞死的外因，其原因在于使用治療劑量糖皮質(zhì)激素發(fā)生骨壞死的部位極大多數(shù)在股骨頭。已有MRI研究提出激素性股骨頭壞死患者的股骨轉(zhuǎn)子間骨髓內(nèi)脂肪含量明顯多于無(wú)股骨頭壞死者，但沒(méi)有說(shuō)明股骨轉(zhuǎn)子間骨髓內(nèi)脂肪含量增多的原因，即是股骨轉(zhuǎn)子間骨髓內(nèi)本來(lái)解剖結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，還是經(jīng)過(guò)使用糖皮質(zhì)激素后脂肪增多的問(wèn)題，而體外實(shí)驗(yàn)已證明糖皮質(zhì)激素能使骨髓干細(xì)胞向脂肪細(xì)胞分化[11]。因此，有必要對(duì)壞死發(fā)生前的股骨頭、頸部骨髓脂肪含量進(jìn)行測(cè)定。對(duì)此可以從兩方面著手，一是用MRI檢測(cè)糖皮質(zhì)激素治療前的股骨頭、頸部骨髓成份；二是用MRI檢測(cè)糖皮質(zhì)激素治療后股骨頭壞死的發(fā)生情況，分析股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與股骨頭壞死之間的關(guān)系。本研究結(jié)果顯示同一個(gè)體左右側(cè)股骨頭、頸部平均大范圍T1信號(hào)值無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，說(shuō)明同一個(gè)體左右側(cè)股骨頭、頸部骨髓脂肪含量基本相同；但發(fā)生股骨頭壞死患者的股骨頭、頸部平均大范圍T1信號(hào)值明顯小于無(wú)股骨頭壞死患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說(shuō)明股骨頭壞死患者的股骨頭、頸部骨髓脂肪含量明顯多于無(wú)股骨頭壞死患者。雖然，本研究發(fā)生股骨頭壞死的病例數(shù)較少，但也說(shuō)明股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與激素性股骨頭壞死具有一定的相關(guān)性。另外，本組4例激素性股骨頭壞死病例中，除1例為年青腎移植患者外，其余3例均為年長(zhǎng)患者，即年齡都在50歲以上，而且男性多于女性，為3︰1，因此，我們認(rèn)為男性及年長(zhǎng)者比女性、年青者更容易患股骨頭壞死。3.4 本研究存在的不足 （1）股骨頭壞死應(yīng)該是多種因素綜合作用的結(jié)果，但本組病例數(shù)偏少，在統(tǒng)計(jì)學(xué)處理時(shí)不能進(jìn)行多因素分析，需要在今后的研究中積累更多的病例；（2）本組患者中使用糖皮質(zhì)激素治療的疾病只有3種，即類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎和腎移植術(shù)后，無(wú)系統(tǒng)性紅斑狼瘡和抗磷脂綜合征等與股骨頭壞死聯(lián)系更密切的疾病，因此，必須擴(kuò)大研究范圍，才能得到更正確的結(jié)果；（3）本研究尚不能充分解釋同一病例為什么只發(fā)生單側(cè)股骨頭壞死，有待于作進(jìn)一步研究；（4）本研究的隨訪時(shí)間為50周，是否存在遲發(fā)的激素性股骨頭壞死尚需進(jìn)一步觀察。

總之，筆者認(rèn)為股骨頭、頸部骨髓脂肪含量與發(fā)生股骨頭壞死有關(guān)，當(dāng)患者需要作糖皮質(zhì)激素正規(guī)治療時(shí)，可采用MRI檢查股骨頭、頸部骨髓脂肪含量來(lái)預(yù)判可能的結(jié)局，同時(shí)，MRI檢查是診斷早期股骨頭壞死的首選方法。

[1]李冠武,常時(shí)新,范敬爭(zhēng),等．糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松模型兔的建立與3．0T磁共振波譜評(píng)價(jià)[J]．實(shí)用放射學(xué)雜志,2013,29(2):295-298．

[2]李冠武,常時(shí)新,鮑虹,等．骨髓脂肪含量預(yù)測(cè)骨質(zhì)疏松性椎體骨折價(jià)值的初步應(yīng)用[J]．實(shí)用放射學(xué)雜志,2012,28(1):74-77．

[3]劉秀娟,孫娜,姜洪．早期激素性股骨頭缺血壞死CT灌注、三維重建及病理相關(guān)性的實(shí)驗(yàn)研究[J]．醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2011,21(2):252-254．

[4]Li Hua,Zhang Jian,He Ji-wen．Symptomatic osteonecrosis of the femoral head after adult orthotopic liver transplantation[J]．Chin Med J,2012,125(14):2422-2426．

[5]牛金亮,王峻,李文晉,等．激素治療風(fēng)濕病患者股骨頭骨壞死風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的MRI研究[J]．中國(guó)醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2012,20(1):5-8．

[6]Tan Gang,Kang Peng-de,PEI Fu-xing．Glucocorticoids affect the metabolism of bone marrow stromal cells and lead to osteonecrosis of the femoral head:a review[J]．Chin Med J,20l2,125 (1):134-139．

[7]黃振國(guó),張雪哲,任安,等．股骨頭缺血壞死大體標(biāo)本病理與CT對(duì)照研究[J]．臨床放射學(xué)雜志,2012,31(7):1041-1044．

[8]李鋒,程少榮,王仁法,等．暫時(shí)性骨質(zhì)疏松癥的MRI表現(xiàn)[J]．放射學(xué)實(shí)踐,2012,27(3):342-345．

[9]Weinstein R S．Glucocorticoid-induced bone disease[J]．N Engl J Med,2011,365(1):62-70．

[10]Xing-can Chen,Jian Weng,Xue-qun Chen,et al．Relationships among magnetic resonance imaging,histological findings,and IGF-I in steroid-induced osteonecrosis of the femoral head in rabbits[J]．Journal of Zhejiang University SCIENCE B,2008,9(9): 739-746．

[11]陳興燦,嚴(yán)偉民,俞錦清,等．地塞米松對(duì)體外培養(yǎng)成骨細(xì)胞生長(zhǎng)的影響[J]．浙江醫(yī)學(xué),2010,32(1):65-67．

Relationship between bone marrow fat content of femoral head-neck and femoral head osteonecrosis in corticosteroid-treated patients

Objective To investigate the relationship between bone marrow fat content of femoral head-neck and femoral head osteonecrosis in corticosteroid-treated patients． Methods Twenty seven patients aged above 18 years,with rheumatoid arthritis(n=12),ankylosing spondylitis(n=10)or renal transplantation(n=5),who had no history of hip disorders and previous corticosteroid treatment,underwent corticosteroid treatment．MRI examinations were performed before and 25,50 weeks after the initiation of corticosteroid therapy．The bulk T1signal intensity values were measured by GE/AW4．2 work station．If MRI showed femoral head osteonecrosis,the pathology examination was followed．t test was used(P＜0．05)for statistical analysis．Results Four patients developed lateral femoral head osteonecrosis（2 in right and 2 in left）at week 25．The mean base T1value of femoral head-neck before corticosteroid treatment was significantly shorter in femoral head osteonecrosis than that in normal femoral head (P＜0．05)．Conclusion The development of corticosteroid associated femoral head osteonecrosis is correlated with a high fat content in the marrow of femoral head-neck before corticosteroid therapy．

Corticosteroid Femoral head osteonecrosis MRI

2014-01-02）

（本文編輯：沈叔洪）

南京軍區(qū)醫(yī)學(xué)科研基金（06MA169）；浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科研基金（09A181）

310013 杭州，中國(guó)人民解放軍第117醫(yī)院放射科