股骨頭缺血性壞死的影像學(xué)研究現(xiàn)狀及進(jìn)展

陳釗

摘要：成人股骨頭缺血性壞死是常見(jiàn)疾病，早期診斷和療效評(píng)估是其重要的診療行為，多種影像學(xué)技術(shù)的應(yīng)用為其診療提供了重要依據(jù)。本文對(duì)成人股骨頭缺血性壞死不同影像學(xué)技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述，包括X射線，計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT），核磁共振成像（MRI）技術(shù)。分析在股骨頭缺血性壞死的診斷中不同影像學(xué)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、對(duì)臨床診療的作用以及研究現(xiàn)狀和進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：股骨頭缺血性壞死;X線;CT;MRI

中圖分類號(hào)：R681.8;R445? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.11.014

文章編號(hào)：1006-1959（2019）11-0048-04

Abstract：Adult femoral head avascular necrosis is a common disease. Early diagnosis and evaluation of curative effect are important medical treatments. The application of various imaging techniques provides an important basis for diagnosis and treatment. This article reviews the literature on different imaging techniques for adult femoral head avascular necrosis， including X-ray， computed tomography （CT）， and magnetic resonance imaging （MRI） techniques. To analyze the advantages and disadvantages of different imaging techniques in the diagnosis of femoral head avascular necrosis， the role of clinical diagnosis and treatment， as well as the research status and progress.

Key words：Femoral head avascular necrosis;X-ray;CT;MRI

股骨頭缺血性壞死（femoral head avascular necrosis，F(xiàn)HAVN）是一種常見(jiàn)的髖關(guān)節(jié)疾病，血流灌注受損、骨內(nèi)壓增高是壞死的主要原因，好發(fā)于30～60歲的男性，若早期未發(fā)現(xiàn)，該疾病將可能進(jìn)展為髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎，最終需關(guān)節(jié)置換[1]。早期發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確分期、及時(shí)識(shí)別股骨頭崩塌風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)測(cè)預(yù)后，并在此基礎(chǔ)上制定適當(dāng)?shù)闹委熡?jì)劃至關(guān)重要，為此，一些已有的以及先進(jìn)的影像學(xué)技術(shù)應(yīng)用一直是FHAVN臨床實(shí)驗(yàn)的熱點(diǎn)。本文對(duì)成人FHAVN不同影像學(xué)技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行綜述，包括X射線，計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT），核磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技術(shù)，分析在FHAVN的診斷中不同影像學(xué)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)、對(duì)臨床診療的作用以及研究現(xiàn)狀和進(jìn)展。

1 FHAVN常規(guī)X射線的應(yīng)用現(xiàn)狀

X線檢查是FHAVN診斷的主要依據(jù)，它簡(jiǎn)單、易行、費(fèi)用低廉，被公認(rèn)為該病一線影像診斷技術(shù)。雖然X線檢查對(duì)疾病早期變化不靈敏，但是對(duì)FHANV的中晚期具有典型的影像特征，因此，用于中晚期患者的篩查，可以避免額外的影像學(xué)評(píng)估，多采用髖關(guān)節(jié)正位及“蛙腿”位攝片，這些體位有助于提高病變的顯示率和診斷的準(zhǔn)確性。疾病從早期到晚期，其典型X線表現(xiàn)特征依次如下：初期時(shí)，股骨頭內(nèi)出現(xiàn)散在的斑片狀或條帶狀密度增高區(qū)，邊界模糊，股骨頭外形和關(guān)節(jié)間隙未見(jiàn)明顯改變。中期時(shí)，股骨頭表面出現(xiàn)塌陷改變（臺(tái)階征、階梯征），亦可出現(xiàn)代表軟骨下骨折和壞死骨分離的“新月征”，這些征象是X光片判斷股骨頭塌陷的早期不可逆轉(zhuǎn)的征象;晚期時(shí)，股骨頭崩解，其內(nèi)可見(jiàn)死骨、硬化和透光區(qū)，股骨頭變扁或變形，內(nèi)有彌漫或局限性硬化或囊變區(qū)，碎塊可成為關(guān)節(jié)腔游離體，髖臼緣和股骨頭基底部骨質(zhì)增生，可有囊變，股骨頸短縮，關(guān)節(jié)間隙變窄，可有半脫位，呈現(xiàn)骨性關(guān)節(jié)炎表現(xiàn)[1-3]。實(shí)際上，F(xiàn)HAVN在發(fā)病后的數(shù)月內(nèi)股骨頭外觀仍可能保持正常，然而，股骨頭內(nèi)一旦出現(xiàn)囊性病變，這往往被認(rèn)為是未來(lái)塌陷的負(fù)性預(yù)后因子，而骨關(guān)節(jié)炎是該病的最終進(jìn)展[4]。僅18%的病例在X線檢查時(shí)具有典型的影像學(xué)特征而被得到及時(shí)診斷和治療，有些病例在未發(fā)展至骨性關(guān)節(jié)炎的階段，關(guān)節(jié)間隙變窄也可能出現(xiàn)，而且可以先于“新月征”，此外，由于存在正常的骨吸收導(dǎo)致骨形成的減少，因而骨修復(fù)的X線表現(xiàn)（如硬化）在一些病例中可能并不明顯，這些假陰性的表現(xiàn)在臨床實(shí)踐中或許更需要關(guān)注，臨床疑慮時(shí)或許需要采取進(jìn)一步的影像學(xué)檢查，以免貽誤診斷或不恰當(dāng)分期。晚期患者中，F(xiàn)HAVN需要與骨性關(guān)節(jié)炎鑒別，兩者影像學(xué)鑒別診斷要點(diǎn)為后者典型X表現(xiàn)多以關(guān)節(jié)間隙變窄及骨贅為主[3]。平片可用來(lái)評(píng)估FHAVN的嚴(yán)重程度，可以利用病變累及股骨頭的范圍進(jìn)行分級(jí);也可以利用在前后位攝片中病變導(dǎo)致的負(fù)重區(qū)塌陷的百分比來(lái)進(jìn)行分級(jí);還可以在前后位和側(cè)位片中測(cè)量和利用股骨頭表面弧度的變化，對(duì)FHAVN的股骨頭損害程度進(jìn)行分級(jí)。

總之，與能識(shí)別早期無(wú)癥狀患者的更先進(jìn)的影像技術(shù)相比，常規(guī)的X線技術(shù)可能并不準(zhǔn)確、靈敏，但在疾病中后期階段的評(píng)估中仍然具有十分重要的價(jià)值。

2 FHAVN的CT應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展

CT技術(shù)具有高空間分辨率，對(duì)骨壞死的發(fā)現(xiàn)較X線敏感的多，但它仍然主要在疾病的中后期階段做出準(zhǔn)確診斷，而對(duì)早期病變敏感度較低。綜合文獻(xiàn)并結(jié)合我們的經(jīng)驗(yàn)，建議的圖像采集方案如下：選用薄層（1～2 mm）和小間距（1～1.5 mm），常采用512×512的矩陣，并相應(yīng)減少視野（field of view，F(xiàn)OV），多平面重建可以明顯提高關(guān)節(jié)面形態(tài)評(píng)估的精度。典型的FHAVN在CT中表現(xiàn)為：早期股骨頭形態(tài)正常，正常時(shí)股骨頭中心因持重應(yīng)力的作用骨小梁生理性密度增高呈“星芒征”，當(dāng)發(fā)現(xiàn)骨缺血性壞死時(shí)，星芒狀骨小梁吸收且不均勻增粗，呈網(wǎng)眼狀，或扭曲或消失，有時(shí)表現(xiàn)為股骨頭單純硬化病變，內(nèi)見(jiàn)簇狀、條帶狀和斑片狀高密度硬化帶影，邊緣模糊;中期稱為塌陷期，股骨頭關(guān)節(jié)面下見(jiàn)透亮帶，即“新月征”，股骨頭前上部硬化周圍和邊緣部出現(xiàn)條帶狀或類圓形低密度區(qū)，內(nèi)為軟組織密度，股骨頭輕度塌陷，股骨頭皮質(zhì)皺褶、成角，出現(xiàn)臺(tái)階征、裂隙征和碎裂征，關(guān)節(jié)囊可增厚，關(guān)節(jié)積液;晚期股骨頭塌陷變形，股骨頭內(nèi)不同程度囊變，周圍有硬化，塌陷區(qū)可見(jiàn)碎骨片和關(guān)節(jié)游離體，股骨頭內(nèi)的硬化隨病程進(jìn)展可逐漸縮小，或呈高低密度混雜改變，最終出現(xiàn)關(guān)節(jié)腔積液、關(guān)節(jié)囊增厚并鈣化、關(guān)節(jié)游離體、關(guān)節(jié)間隙變窄等繼發(fā)骨性關(guān)節(jié)炎的改變[1，3，5]。

近年一些文獻(xiàn)比較了FHAVN患者的MRI及CT的應(yīng)用價(jià)值，發(fā)現(xiàn)相較于MRI，CT在軟骨下骨折的檢測(cè)方面更具優(yōu)越[6，7]。另外，Yeh LR[7]等發(fā)現(xiàn)假陽(yáng)性診斷在核磁共振成像中更常見(jiàn)，在Steinberg分期系統(tǒng)中，往往導(dǎo)致將Ⅱ期誤評(píng)為Ⅲ期，從而影響治療計(jì)劃。Barille MF等[8]最近的一項(xiàng)回顧性研究表明，在早期階段，與MRI相比較，CT漏診率達(dá)80%以上，從而導(dǎo)致CT的早期診斷靈敏度降低。最近，郭山山等[9]的研究發(fā)現(xiàn)CT與MRI對(duì)FHAVN中后期和晚期的診斷準(zhǔn)確率無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而MRI對(duì)早期和中早期的診斷準(zhǔn)確率高于CT。在術(shù)后礦化過(guò)程、骨科硬件位置和骨痂連續(xù)性與否的評(píng)價(jià)中，多層螺旋CT可以做為優(yōu)選檢查技術(shù)，但是存在金屬修復(fù)體引起偽影時(shí)，需要應(yīng)用特殊的技術(shù)調(diào)整，例如雙能CT技術(shù)、能譜CT技術(shù)等，以利于增加靈敏度。

3 FHAVN常規(guī)MRI的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展

MRI被認(rèn)為是FHAVN早期診斷的金標(biāo)準(zhǔn)檢查技術(shù)，靈敏度和特異度均可達(dá)到90%左右，因此，在早期階段，臨床分期系統(tǒng)均十分重視MRI的應(yīng)用價(jià)值[8，10]。綜合文獻(xiàn)并結(jié)合我們的經(jīng)驗(yàn)，MRI掃描的建議方案包括T1WI矢狀位快速自旋回波序列（FSE）、短時(shí)間反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（STIR），冠狀位和軸位PWI脂肪抑制系列以及T2WI軸位快速自旋回波序列。術(shù)后的評(píng)估可能還需要利用T2WI精準(zhǔn)頻率反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（spectral adiabatic inversion recovery，SPAIR），因?yàn)檫@個(gè)序列受到金屬偽影的影響更少，有利于觀察金屬修復(fù)體的骨通道及其周圍骨髓腔的信號(hào)變化。增強(qiáng)掃描可進(jìn)一步展現(xiàn)缺乏強(qiáng)化的壞死區(qū)及其周邊呈環(huán)狀增強(qiáng)的肉芽組織，但這并不能增加診斷價(jià)值，所以常規(guī)不進(jìn)行增強(qiáng)掃描。FHAVN的MRI典型表現(xiàn)從早期至晚期依次如下：超早期MRI可表現(xiàn)正?；蛑辉贛RI動(dòng)態(tài)增強(qiáng)掃描時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)化減弱的“冷點(diǎn)”;早期在T1WI上股骨頭負(fù)重區(qū)（根據(jù)關(guān)節(jié)軟骨結(jié)構(gòu)和功能的特點(diǎn)，將股骨頭軟骨面分為三個(gè)部份，外上方與髖臼軟骨面相差的壓力負(fù)重區(qū)、壓力負(fù)重區(qū)內(nèi)側(cè)的非壓力負(fù)重區(qū)和外側(cè)周圍的非壓力負(fù)重區(qū)）顯示線樣低信號(hào)，T2WI脂肪抑制呈現(xiàn)高信號(hào);中早期股骨頭不變形，關(guān)節(jié)間隙正常，T1WI上線樣低信號(hào)范圍擴(kuò)大，典型者表現(xiàn)為新月形邊界清楚的不均勻低信號(hào)，T2WI顯示為中等稍高信號(hào)，周圍出現(xiàn)典型的雙線征;中后期股骨頭變形，軟骨下骨折、塌陷，新月體形成，T1WI呈帶狀低信號(hào)，T2WI示中等或高信號(hào)，由關(guān)節(jié)積液進(jìn)入軟骨下骨折線的裂隙所致，新月形壞死骨是由于應(yīng)力性軟骨下骨折并與關(guān)節(jié)軟骨分離;后期關(guān)節(jié)軟骨被完全破壞，關(guān)節(jié)間隙變窄，股骨頭顯著塌陷變形，表現(xiàn)為髖臼硬化、囊性變及邊緣骨贅等非特異性繼發(fā)性骨關(guān)節(jié)炎[3，8-11]。

MRI平掃時(shí)，早期及中早期的股骨頭壞死區(qū)在T1加權(quán)像中出現(xiàn)局限性“帶狀”低信號(hào)是其特征性表現(xiàn)，這些低信號(hào)代表著壞死骨組織與活性骨組織之間反應(yīng)的界面，基于FHAVN延伸的范圍和形態(tài)不同，低信號(hào)影可表現(xiàn)為新月形、蛇形、環(huán)形、楔形或地圖樣，另外，一些患者中可呈現(xiàn)另一個(gè)特征性改變，即在T2加權(quán)圖像的“雙線”征，這被認(rèn)為可能由化學(xué)位移偽影引起，影像特點(diǎn)是外邊緣由化學(xué)位移效應(yīng)引起的低信號(hào)影，內(nèi)緣為肉芽組織導(dǎo)致的高信號(hào)[8，11]。軟骨下骨折表現(xiàn)為關(guān)節(jié)面下平滑的凹向關(guān)節(jié)面的低信號(hào)線，不同于形狀不規(guī)則、表面凸起的功能不全性骨折，由于積液或氣體，骨折間隙在T2WI上的信號(hào)強(qiáng)度可能隨之變化。另外，F(xiàn)HAVN常見(jiàn)骨髓水腫（bone marrow edema，BME），在T2WI脂肪抑制系列上顯示最明顯，其程度和范圍與FHAVN分期、臨床癥狀及預(yù)后密切相關(guān)[12]。新近文獻(xiàn)報(bào)道了不同疼痛分級(jí)之間骨髓水腫發(fā)生率不同，骨髓水腫的發(fā)生與加重預(yù)示著股骨頭壞死面積增大[13]。

MRI除顯示骨髓腔信號(hào)改變外，也可評(píng)估股骨頭形態(tài)變化，研究表明基于MRI某些征象及其程度以及壞死位置的評(píng)估、臨床分期、髖關(guān)節(jié)疼痛等均有可能是股骨頭塌陷預(yù)測(cè)因素，其中壞死體積被認(rèn)為是最重要的，>23%時(shí)股骨頭塌陷風(fēng)險(xiǎn)較高，且壞死體積<30%時(shí)，股骨頭發(fā)生塌陷常與壞死位置相關(guān)，>30%時(shí)兩者之間則不存在相關(guān)性[14]。MRI也被用于評(píng)估療效，文獻(xiàn)報(bào)道早期FHAVN在中西醫(yī)結(jié)合治療后的MRI征象隨著臨床的Harris評(píng)分增加而改善[15]。艾松濤等[16]研究則發(fā)現(xiàn)體外高能震波治療FHAVN的臨床評(píng)分改善與關(guān)節(jié)腔積液MRI分級(jí)有相關(guān)性，而與股骨頭的MRI病灶大小變化無(wú)相關(guān)性。最近的文獻(xiàn)認(rèn)為MRI可準(zhǔn)確評(píng)估FHAVN的髖臼骨質(zhì)及軟骨受累，為臨床是否決定行全髖置換提供依據(jù)[3]。

4 FHAVN功能MRI的研究進(jìn)展

為了提高M(jìn)RI在FHAVN檢查中的靈敏度、特異度、風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)后評(píng)估能力，各種功能MRI技術(shù)也受到了關(guān)注，如擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI），灌注成像（perfusion imaging，PWI）和磁共振波譜（magnetic resonance spectroscopy，MRS）。

DWI能描繪水分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，早前的FHAVN的動(dòng)物模型證實(shí)，F(xiàn)HAVN的DWI短暫擴(kuò)散受限，緊接著水分子的擴(kuò)散增快[17]。然而，Ozel BD等[18]臨床研究表明，F(xiàn)HAVN水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加快，推測(cè)這種現(xiàn)象可能是與骨髓內(nèi)細(xì)胞種類較多、病理過(guò)程識(shí)別較晚、壞死與修復(fù)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程中毛細(xì)血管增生導(dǎo)致灌注增加有關(guān)。另外，ADC值與FHAVN的病程之間相關(guān)性仍需商榷，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)FHAVN各階段擴(kuò)散狀態(tài)沒(méi)有差異[18]。Mueller D等[19]的研究證實(shí)了在FHAVN的骨骺與干骺端擴(kuò)散增快，但未發(fā)現(xiàn)短暫性骨髓水腫（transient bone marrow edema，TBME）、FHAVN以及軟骨下不全骨折（subchondral insufficiency fractures，SIF）間的表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值的差異。也許，DWI在超早期診斷FHAVN的能力以及分期價(jià)值尚需進(jìn)一步探索。

骨灌注MR成像可以反映在缺血性骨髓中灌注的改變，骨壞死是與灌注降低有關(guān)，而隨著壞死的增多，肉芽組織增殖可致血流量增加，目前多利用兩種方法，即動(dòng)態(tài)磁敏感對(duì)比增強(qiáng)法和動(dòng)態(tài)T1WI增強(qiáng)法，由于骨骼磁敏感偽影較重，前者的應(yīng)用受到限制，近年來(lái)隨著MRI軟件和硬件的升級(jí)，后者進(jìn)行骨灌注研究逐漸深入。Hayashi S等[20]基于時(shí)間信號(hào)曲線，發(fā)現(xiàn)兔激素性FHAVN模型中初始斜率和增強(qiáng)比的降低與VEGF的增多和DNA氧化損傷相關(guān)。最近，Mueller D等[19]發(fā)現(xiàn)基于動(dòng)態(tài)T1WI增強(qiáng)掃描MRI，TBME、FHAVN、SIF之間的最大強(qiáng)化值、斜率和達(dá)峰時(shí)間有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。張海平等[21]利用藥代動(dòng)力學(xué)MRI定量技術(shù)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)常數(shù)（Ktrans）值與FHAVN的ARCO分期呈正相關(guān)性?？傊?，灌注成像技術(shù)或許可以用來(lái)分辨FHAVN的不同階段，觀察股骨頭的微血管和微循環(huán)性狀變化。

磁共振波譜分析已用于識(shí)別骨髓的代謝變化，其內(nèi)的脂質(zhì)和水分子在缺血性或代謝紊亂的環(huán)境中很容易發(fā)生改變，Hou CH等[22]分析了FHAVN患者對(duì)側(cè)正常的股骨頭MRS，并與正常志愿者對(duì)照，得出結(jié)果：FHAVN者正常股骨頭的脂肪與水的線寬（line width，LW）小于對(duì)照組，兩組的脂/水比例有臨界意義（P=0.06），認(rèn)為質(zhì)子MRS可以呈現(xiàn)骨髓內(nèi)環(huán)境的變化，它也許可以做為預(yù)測(cè)FHAVN發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的潛在工具。關(guān)于FHAVN的MRS報(bào)道較稀少，需要更多研究來(lái)支持該技術(shù)的臨床應(yīng)用價(jià)值。

軟骨定量MRI，包括T2值圖、T2*值圖、dGEMIC等，是評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)軟骨成分變化的新技術(shù)，冷曉明等[23]發(fā)現(xiàn)正常股骨頭、ARCOⅠ期和Ⅱ期之間軟骨T2值無(wú)差異，進(jìn)展至Ⅲ期T2值升高，提示軟骨損害加重，認(rèn)為能反映股骨頭塌陷前的軟骨狀態(tài)，為臨床保髖治療提供一定依據(jù)。而潘振宇等[24]利用定量MRI技術(shù)檢測(cè)兔FHAVN模型的骨髓組份和微結(jié)構(gòu)的改變，他們的實(shí)驗(yàn)表明股骨頭區(qū)、骺下區(qū)及髓腔骺端的T2、T2*值先下降后部分恢復(fù)，與不同階段的骨髓腔成分及病理變化相關(guān)，他們認(rèn)為T(mén)2、T2*值非線性變化可以反映FHAVN不同病程股骨頭骨髓組份和骨小梁微結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化。這種新的MRI定量技術(shù)如果展現(xiàn)FHAVN的軟骨損害評(píng)估、股骨頭塌陷風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、治療策略的抉擇等方面的潛能，仍然需要臨床實(shí)踐和研究的進(jìn)一步驗(yàn)證和探索。

綜上所述，X線、CT、常規(guī)MRI在FHAVN的分期、診療和隨訪中均具有十分重要的作用，各有優(yōu)勢(shì)，需根據(jù)不同的臨床癥候選擇合適的影像學(xué)檢查方法，并在此基礎(chǔ)上制定不同的治療方案。功能MRI雖然不是FHAVN臨床應(yīng)用的首選檢查，但是在FHAVN的微血管性狀、微循環(huán)灌注、骨組織活性、骨代謝等臨床實(shí)驗(yàn)和研究方面具有巨大潛力。

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收稿日期：2019-3-1;修回日期：2019-3-10

編輯/楊倩