作者：陈笑一，张双双，许娜，深圳市儿童医院超声科
发育性髋关节发育不良（developmental dysplasia of the hip,DDH）是儿童常见的一类骨关节疾病，包括髋关节脱位、半脱位、发育不良伴或不伴不稳定等分型，不同种族、国家和地区的发病率差异显著（0.15‰～2.00‰）。在早期发育过程中，髋关节的正常生长依赖于股骨头和髋臼的相互作用，这种相互作用产生的压力使髋臼窝加深，构建最终形态，使股骨头球状对位生长。
失去这种头臼位置关系会对髋关节功能产生极大影响，可能导致严重后果影响患儿日后生活。早期诊断DDH能够降低手术率，避免并发症，改善患儿预后。因此，DDH的筛查诊断日益受到重视，各影像技术的应用为其临床诊治提供信息。本文对各影像技术对DDH诊断的研究进展进行综述，简要探讨各影像学检查的利弊及新影像技术的发展应用。
1.传统影像学检查
1.1超声诊断DDH
超声是<6个月婴儿的首选检查方式，由于次级骨化中心通常在3～6个月形成，在股骨头骨化中心形成时或形成前，超声拥有良好的声窗条件。髋关节超声检查不仅可看到新生儿关节的软骨部分，在运动时观察髋关节，还拥有方便、经济，无辐射等优点，已成为6个月以内婴儿的主要筛查及诊断技术。目前二维超声常用检查方法包括Graf检查法、Harcke法、覆盖率法等。
Graf法在静态冠状标准切面进行α角与β角测量，依据角度和婴儿年龄将髋关节分型，目前应用较为广泛。Harcke检查法利用Barlow和Ortolani试验手法动态观察髋关节，可显示在运动过程中股骨头与髋臼的相对位置；但主观性较强，缺乏客观量化指标，同时与操作者经验、操作手法等有关。覆盖率法目前包含Morin法与Terjesen法，但仅可判断股骨头与髋臼的位置关系，无法判断髋臼及股骨头发育情况。除以上方法外，Chang等和Husum等尝试用耻骨-股骨头距离评估诊断DDH，通过耻骨-股骨头距离判断股骨头与耻骨的位置关系。
1.2 X线诊断DDH
当患儿年龄超过6个月时，股骨头出现骨化中心使超声的作用受到限制，将采用X线进行DDH诊断。DDH常用X线检查参数是Hilgenreiner线、Perkins线、Shenton线和髋臼指数。髋关节骨化程度较少的婴幼儿和年龄较小儿童以测量髋臼指数为主，而年龄较大的儿童和成人多使用中心边缘角进行评估。髋臼指数在2岁前正常为20°～25°，超过30°为异常。中心边缘角正常>25°，20°～25°为临界范围，<20°诊断DDH。Shenton线正常时是连续的，当显示中断则提示异常。
X线通过Tönnis分级和国际髋关节发育不良学会分级2种方式评估DDH严重程度。Tönnis分级不适用于股骨头骨化中心出现延迟或不对称的患儿。因此，Barrera等建议使用股骨近端干骺端代替股骨头骨化中心进行评估。国际髋关节发育不良学会分级在Tönnis分级基础上增加了一条D线（Hilgenreiner线与Perkins线相交而成的45°对角线）及一个参考点（H点，股骨近端的中心），通过H点所在位置，将DDH严重程度分为4级。这种分级可运用于所有儿童，包括股骨头骨化中心显示不清时。因此，国际髋关节发育不良学会分级可重复性高于Tönnis分级，能更加准确地评估DDH。
1.3 CT诊断DDH
CT能清晰显示髋关节骨皮质结构，常用股骨颈前倾角和髋臼前倾角评估髋关节。股骨颈前倾角是股骨内外髁连线与股骨颈轴线形成的夹角，它的大小影响着髋关节头臼同心圆结构和稳定性；髋臼前倾角是横断面髋臼矢状线与其开口前后缘连线的夹角，此角评估了髋臼的倾斜情况。
CT检查因无法清晰显示髋关节周围软组织、且辐射量大，使用受到限制；但对于较大年龄发现DDH的患儿及其指导治疗，CT因其轴向成像特性，可在断层上直接显示股骨头与髋臼窝的位置关系，多平面评估股骨头与髋臼的位置关系，更全面地显示骨关节关系，从而指导治疗。
1.4 MRI诊断DDH
MRI可诊断DDH且能够随访其术后的改变，但由于价格昂贵且需要患儿镇静，在DDH筛查中受到限制，目前多用于需要手术的患儿及其术后观察。MRI可以显示DDH患儿股骨头移位的方向及程度，股骨头骨化中心发育程度，能清晰显示髋关节的软组织，如盂唇增厚内翻、髋臼窝内脂肪组织的增生、圆韧带增厚、股骨头缺血坏死等病理改变，并且可通过骨性髋臼指数、软骨性髋臼指数、骨性髋臼前倾角及软骨性髋臼前倾角等定量诊断。
股骨头坏死时，MRI T1WI上显示为股骨头外上方线样低信号或边界清楚的不均匀信号，T2WI上呈高信号或稍高信号，即典型的双线征，这些征象都能对DDH治疗的术前规划及术后随访提供依据。
2.新型影像学检查技术
2.1三维超声诊断DDH
DDH超声诊断的难点在于髋关节解剖结构的复杂性。传统二维超声图像仅能显示复杂髋关节部分的平面解剖结构，仅从二维切面无法判断出股骨头脱位的方向、脱位方向的严重程度及髋臼和股骨头的形态。三维超声具有二维超声不具备的丰富空间诊断信息，可通过对髋臼骨顶和股骨头等的立体显示，更直观地评价髋臼和股骨头的发育状况及髋臼与股骨头的位置关系。
此外，三维超声图像中包含多个标准平面，可有效降低检查者的依赖性。利用三维容积探头快速获取髋关节的数据，在检查完成后，可再次提取三维数据，选取所需层厚，旋转图像得到标准图像并得到准确数据，提高检查效率。这使三维超声在得到标准切面的同时，也获得了髋臼整体形态的信息，精准定位髂骨、坐骨、耻骨的相对位置。以上优势使髋关节的超声操作更加简便。
Zonoobi等研究三维髋臼形状提出更为可靠的三维指标，包括前部三维α角、后部三维α角、密切圆半径及三维股骨头覆盖范围，利用三维超声扫描得到髋臼形状特征，进行髋臼形状三维指数的定量诊断。这种优势可以更加精准地判断二维超声中分型界定模糊的髋关节。
2.2 3D CT诊断DDH
二维图像受到骨盆、腿部的摆放位置等体位影响，结果存在误差；而三维CT可全面显示髋臼及股骨头的相对位置及畸形，在多个平面测量髋臼指数、中心边缘角、股骨颈前倾角、髋臼前倾角等角度并进行全面评估，其准确度已得到验证。三维CT重建可从立体空间观察髋关节的形态，特别是对髋臼面的缺损评估有显著优势。多项研究证实，三维CT重建可分多区域测量评估髋臼的覆盖程度和髋臼覆盖模式的个人差异。因此，三维CT重建技术的发展对髋关节形态个体化的评估以及指导手术的选择非常重要。
此外，郭苏童等在CT扫描基础上进行髋关节三维有限元分析，将影像图像数据与力学特征结合，对DDH患儿髋关节应力分布产生进一步精准认知，为病情的评估、手术术式的改进及后续个体化治疗提供了信息。
2.3独特的MRI技术诊断DDH
越来越多独特的MRI技术运用于髋关节软骨及灌注的评估，对DDH诊断起到提示作用。
2.3.1 MRI定量技术
T2 mapping分析近年来常用于对软骨进行定量、定性分析，可早期发现髋臼和股骨头软骨的改变同时定量分析关节软骨胶原纤维和水分的变化，从而评估DDH内部病理情况。对于6～12个月的DDH患儿，由于对位不良，软骨出现炎症改变，其股骨头软骨的T2值高于正常对照，且这种改变较早出现于靠近股骨头顶点，异常的T2值可能反映了这部分软骨承受着较大压力，更易发生损伤。这也提示DDH患儿要在学习走路前提早治疗，以免软骨异常压力增加导致病情加重。
2.3.2磁共振延迟增强软骨成像技术
该技术又称Gd-DTPA延迟增强扫描技术。由于软骨内的糖胺聚糖与Gd-DTPA造影剂所带电荷相同，Gd-DTPA渗入剂量与软骨内糖胺聚糖含量呈负相关，当钆剂在某部位聚集，提示此处关节软骨的异常病变，从而得到关节软骨T1WI图像，可在发生骨关节炎前检测到髋关节软骨早期改变。MRI造影对于股骨头血流灌注及盂唇损伤比单纯MRI更敏感，但因是有创操作，部分患儿对造影剂过敏，且成像需要长时间延迟，难以对2岁以内的患儿普遍应用。
2.3.3 T1ρ功能成像技术
当髋关节发生病理改变时，会造成蛋白多糖流失等情况，导致T1ρ值升高，能较T2 mapping更早发现病变。此技术利用这些细胞外基质的改变，测量T1ρ弛豫时间评估软骨病变。
2.4人工智能诊断DDH
为解决DDH检查难度高、一致性差等问题，人工智能诊断DDH应运而生。传统机器学习算法局限性大、准确度低，而深度学习不需要较多人为干预，可以更好地利用髋关节的结构信息与数据，提高诊断准确度与速度。DDH的诊断主要依靠超声与X线检查，因此人工智能在DDH诊断方面多结合超声与X线技术。在超声方面，基于深度学习目前实现了精准的髋关节解剖学分割及测量，可对DDH快速诊断并提供后续治疗信息。
徐英等和Chen等开发了人工智能辅助DDH诊断系统，其测量的α角、β角与人工测量一致性高。Bonsel等利用统计形状模型对髋臼形状进行量化，提高GrafⅡ型诊断的准确度，精准识别需要Pavlik吊带治疗的患儿。国内外众多学者不仅开发了多种X线辅助筛查系统，且利用骨盆X线正位片图像，实现了图像的精准识别及髋关节参数的自动精确测量，也有利用迁移学习和数字重建图像建立几种旋转和倾斜测量模型，将其运用于设备中，减小体位、骨盆旋转等对测量造成的误差。
三维CT重建后的髋关节测量通常仍基于平面投影和二维成像参数，不能完全捕捉三维形态，因此Atkins等利用统计形状模型和多阶段校准，更精准判断了髋关节及周围组织的生物力学特征，比如DDH患者肌肉附着点的旋转和扭转变动，利于术式的选择。Xie等将人工智能与三维CT相结合，预测和模拟患者的髋臼形态进一步指导治疗。Zeng等利用深度学习算法，实现了髋关节三维MRI模型的自动分割，其与手动分割模型测得的股骨头覆盖率相比一致性好，准确度也高，使DDH患儿可在无辐射环境下进行髋臼周围截骨术的术前模拟和手术计划，实现个体化治疗。
3.不足及展望
目前超声是DDH首选检查方法，曾美惠等和章素芬等对高频超声在DDH诊断及后续随访上的价值进行了验证。但其易受操作者手法、患儿体位等影响导致诊断的一致性差，且受声窗条件限制多用于<6个月龄婴儿。X线检查具有辐射，受患儿体位影响会出现假阴性与假阳性，且对软骨无法显影，多用于较大月龄婴幼儿。
MRI对于DDH的软组织评估更准确，但费用高，患儿需要镇静等而受到限制。上述各种影像学方法均有其优劣势，未来三维超声、三维CT及MRI等技术的使用将使DDH的诊断更加准确，对临床提供更多有用信息。人工智能结合影像学技术是诊断DDH的趋势，能够提高诊断一致性和诊断效率，为患者的术前规划、术后康复提供更有力的支持。
来源：陈笑一,张双双,许娜.影像学技术在发育性髋关节发育不良诊断中的研究进展[J].中国医学影像学杂志,2024,32(08):860-864.
(本网站所有内容，凡注明来源为“医脉通”，版权均归医脉通所有，未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任，授权转载时须注明“来源：医脉通”。本网注明来源为其他媒体的内容为转载，转载仅作观点分享，版权归原作者所有，如有侵犯版权，请及时联系我们。)
