MRI參數(shù)聯(lián)合β-CTX、PAI-1對股骨頭壞死及分期的診斷分析

丁 娟， 李宇宏， 趙宏春， 郭 毅， 柳雨曦， 曹文彬

四川省眉山市中醫(yī)醫(yī)院放射科， 四川 眉山 620010

股骨頭壞死的發(fā)生與髖部外傷、長期大量飲酒、服用糖皮質(zhì)激素、肥胖、抗磷脂綜合征等因素存在聯(lián)系，其主要臨床癥狀表現(xiàn)為痛性跛行、髖關(guān)節(jié)僵硬、腹股溝區(qū)疼痛、股骨頭結(jié)構(gòu)變化等[1-3]。早期準(zhǔn)確診斷對股骨頭壞死患者的針對性治療具有重要意義，磁共振成像(MRI)可對病變部位進行有效顯示，有利于醫(yī)師的診斷，在骨股骨頭壞死診斷中應(yīng)用較為廣泛，首次峰值(fEmax)、最大強化峰值(Emax)、達峰時間(TTP)為MRI的主要參數(shù)，其中fEmax可反映股骨頭毛細(xì)血管密度，Emax可反映股骨頭組織間隙容積，TTP可反映股骨頭微循環(huán)灌注情況，進而為股骨頭壞死診斷提供可靠信息[4]。Ⅰ型膠原C端肽交聯(lián)(β-CTX)與骨吸收、骨重建等過程聯(lián)系密切[5]。1型纖溶酶原激活物抑制劑(PAI-1)作為線性糖蛋白，其水平表達異?？蓪晒穷^血液供應(yīng)造成影響，進而促進股骨頭壞死的發(fā)生[6]。本文探討MRI聯(lián)合β-CTX、PAI-1在骨股骨頭壞死診斷中的應(yīng)用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2021年5月到2022年3月于我院就診的112例疑似股骨頭壞死的患者，以手術(shù)病理學(xué)檢查為“金標(biāo)準(zhǔn)”，將確診為股骨頭壞死的80例患者設(shè)為研究組，根據(jù)ARCO分期[7]標(biāo)準(zhǔn)，將患者分為：Ⅰ期10例、Ⅱ期32例、Ⅲ期26例、Ⅳ期12例；32例非股骨頭壞死患者設(shè)為對照組。研究組男42例、女38例，年齡42～65歲，平均年齡(53.69±11.26)歲；對照組男17例、女15例，年齡43～66歲，平均年齡(54.01±11.30)歲，兩組性別、年齡比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，具有可比性。納入標(biāo)準(zhǔn)：符合《中國成人股骨頭壞死臨床診療指南(2020)》[8]中關(guān)于股骨頭壞死的診斷標(biāo)準(zhǔn)；均經(jīng)手術(shù)病理學(xué)檢查確診；研究對象均知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn)：存在MRI檢查禁忌者；代謝性骨病者；合并血液系統(tǒng)疾病者；合并骨腫瘤者；嚴(yán)重肝、腎功能異常者。

1.2 治療方法

MRI檢查：采用3.0T MRI(美國GE公司)對所有受試者進行檢查，取受試者仰臥位，T1WI加權(quán)像TR、TE分別為478 ms、20 ms，分辨率為448×336，F(xiàn)OV為380×320，層厚為3 mm；STIR序列TR、TE分別為3000 ms、29 ms，分辨率為320×220，F(xiàn)OV為380×300，層厚為3 mm；上述掃描完成后啟動FLASH序列，TR、TE分別為5.08 ms、1.71 ms，分辨率為192×138，F(xiàn)OV為300×300，層厚為3.6 mm，翻轉(zhuǎn)角度為15°，采集時間為160～240 s。操作完成后將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入MRI自帶軟件，生成信號強度曲線(TIC)，在股骨頭中心、股骨頭上方、股骨頭下方各選取1 cm2的股骨頭感興趣區(qū)，在每個感興趣區(qū)讀取3個半定量參數(shù)：fEmax、Emax、TTP。

β-CTX、PAI-1水平檢測：抽取所有受試者3 mL空腹靜脈血，轉(zhuǎn)速為3000 r/min、離心半徑為3 cm，進行15 min離心處理，將上層血清分離，-70 ℃保存。通過酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)法檢測，在450 nm波長下檢測光密度(OD)值，查出β-CTX、PAI-1表達。β-CTX、PAI-1 ELISA試劑盒由上海富雨生物科技有限公司提供(貨號FY-04158H2、FY-04151H1)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

數(shù)據(jù)分析應(yīng)用SPSS 19.0分析。計量資料比較分別采用兩獨立樣本t檢驗和配對t檢驗，多組間采用單因素方差分析，組間比較采用LSD-t檢驗；計數(shù)資料采用χ2檢驗；相關(guān)性分析采用Spearman相關(guān)系數(shù)模型；診斷效能分析采用受試者操作特征(ROC)曲線；聯(lián)合診斷實施Logistic二元回歸擬合，返回預(yù)測概率logit(p)，將其作為獨立檢驗變量。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 研究組典型病例MRI圖像

如圖1所示，MRI掃描橫斷面圖像顯示患者右側(cè)股骨頭形態(tài)塌陷，MRI掃描冠狀位圖像顯示股骨頭塌陷，雙側(cè)股骨頭多發(fā)不規(guī)則透亮區(qū)，股骨頭見不規(guī)則斑片狀長T1信號。

圖1 研究組典型病例MRI圖像

2.2 兩組MRI參數(shù)對比

如表1所示，與對照組相比，研究組fEmax、Emax參數(shù)降低，TTP參數(shù)升高，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

表1 兩組MRI參數(shù)對比

2.3 研究組不同臨床分期患者MRI參數(shù)對比

如表2所示，與股骨頭壞死Ⅰ期相比，股骨頭壞死Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期患者fEmax、Emax參數(shù)降低，TTP參數(shù)升高(P<0.05)；與股骨頭壞死Ⅱ期相比，股骨頭壞死Ⅲ期、Ⅳ期患者fEmax、Emax參數(shù)降低，TTP參數(shù)升高(P<0.05)；與股骨頭壞死Ⅲ期相比，股骨頭壞死Ⅳ期患者fEmax、Emax參數(shù)降低，TTP參數(shù)升高(P<0.05)。

表2 研究組不同臨床分期患者MRI參數(shù)對比

2.4 研究組不同臨床分期患者β-CTX、PAI-1水平對比

如表3所示，與股骨頭壞死Ⅰ期相比，股骨頭壞死Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期患者β-CTX水平降低，PAI-1水平升高(P<0.05)；與股骨頭壞死Ⅱ期相比，股骨頭壞死Ⅲ期、Ⅳ期患者β-CTX水平降低，PAI-1水平升高(P<0.05)；與股骨頭壞死Ⅲ期相比，股骨頭壞死Ⅳ期患者β-CTX水平降低，PAI-1水平升高(P<0.05)。

表3 研究組不同臨床分期患者β-CTX、PAI-1水平對比

2.5 MRI參數(shù)、β-CTX、PAI-1水平與股骨頭壞死不同臨床分期的關(guān)系

fEmax、Emax、β-CTX與股骨頭壞死不同臨床分期呈負(fù)相關(guān)，TTP、PAI-1與不同臨床分期呈正相關(guān)(P<0.05)。見表4。

表4 fEmax、Emax、TTP、β-CTX、PAI-1與不同臨床分期的關(guān)系

2.6 MRI參數(shù)聯(lián)合β-CTX、PAI-1對股骨頭壞死的診斷價值

結(jié)果顯示，fEmax、Emax、TTP、β-CTX、PAI-1診斷股骨頭壞死的AUC分別為0.605、0.594、0.822、0.617、0.816，五項聯(lián)合診斷的AUC為0.831，敏感度為90.00%，特異度為71.88%，準(zhǔn)確度為84.82%，對股骨頭壞死診斷價值較高(P<0.05)。見圖2。

圖2 MRI參數(shù)聯(lián)合β-CTX、PAI-1診斷股骨頭壞死的ROC曲線

3 討論

股骨頭壞死的主要發(fā)病機制為骨細(xì)胞、骨髓成分缺血、壞死，近年來發(fā)病率呈上升趨勢，若治療不及時易造成患者股骨頭關(guān)節(jié)面塌陷，進而對其身心健康造成嚴(yán)重影響，因此早期準(zhǔn)確診斷股骨頭壞死對患者預(yù)后改善具有重要意義[9,10]。MRI可對所需參數(shù)進行連續(xù)獲取，有利于病灶的定性、顯示，且可通過任意的斷面成像獲得病灶部位的解剖、病變詳細(xì)信息，為醫(yī)師的臨床診斷提供了有利信息，在股骨頭壞死診斷中應(yīng)用價值較高，fEmax、Emax、TTP作為MRI參數(shù)可反映股骨頭血流灌注量[11,12]。本文研究發(fā)現(xiàn)，股骨頭壞死患者fEmax、Emax參數(shù)降低，TTP參數(shù)升高，在股骨頭壞死Ⅳ期患者中fEmax、Emax參數(shù)最低，TTP參數(shù)最高。相關(guān)學(xué)者發(fā)現(xiàn)[13-15]，股骨頭壞死患者多伴隨不同程度的股骨頭血流灌注異常，fEmax、Emax、TTP均為MRI血流灌注參數(shù)，其中fEmax可對組織毛細(xì)血管密度進行評估，fEmax下降表明股骨頭毛細(xì)血管密度降低，股骨頭血流量減少，Emax可反映血管外組織間隙容積，其值越大表明組織間隙容積越大，而股骨頭壞死患者因骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成脂能力增強，導(dǎo)致組織間隙體積、脂肪細(xì)胞數(shù)量增加最終導(dǎo)致組織間隙容積減少，Emax隨之下降，TTP可反映微循環(huán)灌注情況，股骨頭壞死因脂肪細(xì)胞體積增加使得骨髓腔中靜水壓增強，進而對血流流動造成了影響，使得微循環(huán)灌注時間增加，TTP隨之變化，與本文研究結(jié)果一致。表明fEmax、Emax、TTP參數(shù)可作為判斷股骨頭壞死的影像參數(shù)。

股骨頭壞死發(fā)展過程中骨吸收、骨重建發(fā)揮著重要作用，而β-CTX作為骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物，可通過介導(dǎo)骨吸收參與股骨頭壞死的發(fā)生、發(fā)展[16]。PAI-1作為線性糖蛋白，可加重血管內(nèi)缺血損傷，進而推動了股骨頭壞死的發(fā)展[17]。本文研究發(fā)現(xiàn)，隨著股骨頭壞死臨床分期的增加，β-CTX水平降低、PAI-1水平升高，且fEmax、Emax、TTP與β-CTX、PAI-1存在相關(guān)性。相關(guān)研究[18-20]發(fā)現(xiàn)，β-CTX在股骨頭壞死中呈低表達，其主要原因為股骨壞死后機體可出現(xiàn)代償性骨重建，表現(xiàn)為骨吸收減弱，β-CTX水平隨之下降，而PAI-1可抑制血漿纖溶活性，造成了纖溶系統(tǒng)失衡，進而對骨內(nèi)血流動力學(xué)穩(wěn)定性造成了影響，參與了股骨頭壞死的發(fā)生、發(fā)展，與本文結(jié)果一致。表明β-CTX、PAI-1可作為評估股骨頭壞死的血清指標(biāo)。

綜上所述，MRI參數(shù)與血清指標(biāo)β-CTX、PAI-1的變化與股骨頭壞死的診斷及臨床分期相關(guān)，fEmax、Emax、TTP、β-CTX、PAI-1聯(lián)合診斷股骨頭壞死價值較高，可為股骨頭壞死的診治提供借鑒。