三時(shí)相骨顯像診斷人工關(guān)節(jié)假體周?chē)腥?/h1>

2020-11-17 11:40:28崔浩然王白成

中國(guó)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)訂閱 2020年10期 收藏

關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)

李 原，李 虎，王 茜*，崔浩然，王白成

(1.北京大學(xué)人民醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，2.關(guān)節(jié)病診療研究中心，北京 100044)

目前人工關(guān)節(jié)置換術(shù)(artificial joint replacement, AJR)已被廣泛用于治療出現(xiàn)功能障礙的關(guān)節(jié)病變。術(shù)后假體無(wú)菌性松動(dòng)是AJR最常見(jiàn)并發(fā)癥,會(huì)造成關(guān)節(jié)疼痛，而假體周?chē)腥?periprosthetic joint infection, PJI)則是最嚴(yán)重并發(fā)癥，可致關(guān)節(jié)置換失敗。對(duì)于AJR后無(wú)菌性松動(dòng)可直接進(jìn)行一期假體翻修術(shù)，而對(duì)PJI則應(yīng)首先行一期假體曠置術(shù)，感染控制后行二期翻修術(shù)；而臨床表現(xiàn)不典型時(shí)，鑒別兩者遇到困難[1]。目前臨床常規(guī)應(yīng)用骨顯像劑99Tcm-亞甲基二磷酸鹽(MDP)和炎癥顯像劑18F-FDG診斷PJI[2]，尤其99Tcm-MDP三時(shí)相骨顯像(three phase bone scintigraphy, TPBS)操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低，易于開(kāi)展，但各研究所用方法及判斷標(biāo)準(zhǔn)不同，診斷效能存在較大差異[2-6]，且TPBS對(duì)于膝關(guān)節(jié)AJR后PJI的診斷效能較低[7-8]。本研究進(jìn)一步評(píng)價(jià)TPBS對(duì)PJI的診斷價(jià)值，探討提高其診斷效能的方法。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2010年1月—2017年12月北京大學(xué)人民醫(yī)院241例連續(xù)性AJR后假體部位疼痛患者為除外PJI而接受TPBS檢查，除外5例伴骨化性肌炎者，納入236例，對(duì)其臨床及TPBS等影像學(xué)資料回顧性分析。236例中，男78例，女158例，年齡38～90歲，平均(65.6±10.2)歲；TPBS至AJR時(shí)間間隔3～168個(gè)月，中位時(shí)間間隔18個(gè)月；共置換324個(gè)關(guān)節(jié)(151髖，173膝)，其中有癥狀關(guān)節(jié)239個(gè)(123髖，116膝)。PJI最終臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)[2,5,9]：①關(guān)節(jié)周?chē)?jiàn)膿性分泌物經(jīng)竇道流出；②術(shù)中見(jiàn)關(guān)節(jié)腔內(nèi)存在膿性積液；③關(guān)節(jié)腔抽吸液或組織活檢培養(yǎng)陽(yáng)性；④假體周?chē)M織病理切片證實(shí)存在急性炎癥改變(每高倍視野中多形核白細(xì)胞數(shù)量超過(guò)10個(gè))。不符合上述任意一項(xiàng)且經(jīng)過(guò)6個(gè)月以上臨床隨訪仍無(wú)上述表現(xiàn)時(shí)，認(rèn)為關(guān)節(jié)疼痛由無(wú)菌性松動(dòng)所致。324個(gè)置換關(guān)節(jié)中，239個(gè)出現(xiàn)癥狀，其中120個(gè)存在PJI(48髖、72膝，PJI組)，另119個(gè)為無(wú)菌性松動(dòng)(75髖、44膝，無(wú)菌性松動(dòng)組)；85個(gè)置換后關(guān)節(jié)(28髖、57膝，對(duì)照組)未見(jiàn)異常。記錄所有患者顯像前1周內(nèi)血白細(xì)胞、中性粒細(xì)胞百分比、C反應(yīng)蛋白(C reactive protein, CRP)和紅細(xì)胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate, ESR)。

1.2 儀器與方法 采用GE Millenninium VH SPECT或Philips Precedence 6 SPECT成像儀，配低能高分辨準(zhǔn)直器，能峰140 keV，能窗20%。靜脈注射99mTc-MDP 740 MBq(原子高科股份有限公司)后即刻以置換關(guān)節(jié)區(qū)域?yàn)橹行?，矩?4×64、每幀3 s的速度采集20幀，獲得前、后位血流相圖像；隨后以矩陣128×128、每幀1 min的速度采集至 5 min，獲得前、后位血池相圖像；3 h后以矩陣256×256共采集500 k計(jì)數(shù)，獲得延遲相圖像。

1.3 圖像分析 由3名具有10年工作經(jīng)驗(yàn)的核醫(yī)學(xué)科主治以上醫(yī)師采用視覺(jué)判斷方式進(jìn)行集體閱片，觀察血流、血池及骨骼顯像中假體周?chē)袩o(wú)異常放射性分布，符合下列任一項(xiàng)時(shí)認(rèn)為存在感染：標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ，血流像和/或血池像中出現(xiàn)異常放射性濃聚；標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ，骨骼相中見(jiàn)到假體周?chē)毓瞧べ|(zhì)分布的異常放射性濃聚；標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ，同時(shí)符合標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ和標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ。無(wú)上述陽(yáng)性所見(jiàn)時(shí)，認(rèn)為疼痛是無(wú)菌性松動(dòng)所致[2](圖1、2)。此外，由1名固定的醫(yī)師分別在每例患者的前位血池像中勾畫(huà)病變及本底R(shí)OI，測(cè)量平均放射性計(jì)數(shù)，并計(jì)算靶/本底比值(target to backgroud ratio, TBR)，見(jiàn)圖3。

圖1 患者男，66歲，AJR后TPBS圖像 左髖PJI，血流、血池及骨骼相均為陽(yáng)性

圖2 患者女，63歲，AJR后TPBS圖像 左膝關(guān)節(jié)周?chē)腥?，血流、血池及骨骼相均為?yáng)性，右膝為正常置換后關(guān)節(jié)

圖3 半定量分析ROI勾畫(huà)示意圖 T：病變區(qū)；B：本底區(qū)

1.4 結(jié)果分析 將視覺(jué)判斷結(jié)果與最終臨床診斷進(jìn)行對(duì)照，比較TPBS不同視覺(jué)判斷標(biāo)準(zhǔn)診斷人工髖關(guān)節(jié)及膝關(guān)節(jié)PJI效能的差異；通過(guò)半定量分析比較各組人工關(guān)節(jié)血池像TBR的差異，分析適用于PJI的診斷閾值及其診斷效能。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)分析軟件。采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)觀察數(shù)據(jù)的正態(tài)性；對(duì)計(jì)量資料進(jìn)行獨(dú)立樣本Student’t檢驗(yàn)；采用χ2檢驗(yàn)和Fisher精確概率法比價(jià)構(gòu)成比；以受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線(xiàn)評(píng)價(jià)TPBS半定量法鑒別診斷PJI與無(wú)菌性松動(dòng)的效能，并獲得最佳閾值。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

以外周血白細(xì)胞增高(>10.0×109/L)、中性粒細(xì)胞百分比增高(>70.0%)、CRP增高(>10.0 mg/L)或ESR加快(>30 mm/h)作為支持感染存在的證據(jù)，斷準(zhǔn)確率為54.24%～75.85%(表1)。

表1 不同實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)診斷PJI的效能

采用TPBS的3種視覺(jué)判斷標(biāo)準(zhǔn)診斷PJI時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ診斷髖關(guān)節(jié)感染的效能最佳，準(zhǔn)確率達(dá)92.68%；標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ和Ⅲ對(duì)膝關(guān)節(jié)感染診斷效能優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ，但其效能均低于標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ診斷髖關(guān)節(jié)感染(χ2=29.117，P<0.001)。見(jiàn)表2。

表2 TPBS不同視覺(jué)判斷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)AJR后PJI的診斷效能

血池相半定量分析顯示，PJI組髖關(guān)節(jié)TBR顯著高于無(wú)菌性松動(dòng)組和對(duì)照組(t=10.559、11.020，P均<0.001)，而無(wú)菌性松動(dòng)組與對(duì)照組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.229，P=0.222)；PJI組膝關(guān)節(jié)TBR高于無(wú)菌性松動(dòng)組和對(duì)照組(t=12.449、21.086，P均<0.001)，無(wú)菌性松動(dòng)組高于對(duì)照組(t=8.559，P<0.001)。對(duì)照組膝關(guān)節(jié)TBR顯著低于髖關(guān)節(jié)(t=10.404,P<0.001)。見(jiàn)表3。

表3 各組血池像半定量分析(±s)

表3 各組血池像半定量分析(±s)

部位組別TBR髖關(guān)節(jié)(n=151)PJI組(n=48)1.57±0.29?#無(wú)菌性松動(dòng)組(n=75)1.10±0.13對(duì)照組(n=28)1.07±0.10膝關(guān)節(jié)(n=173)PJI組(n=72)1.79±0.36?#無(wú)菌性松動(dòng)組(n=44)1.11±0.23?對(duì)照組(n=57)0.73±0.21

注：*：與對(duì)照組比較P<0.05；#：與無(wú)菌性松動(dòng)組比較P<0.05

對(duì)于視覺(jué)判斷診斷效能較低的膝關(guān)節(jié)PJI使用TBR值進(jìn)行ROC曲線(xiàn)分析，其曲線(xiàn)下面積(area under the curve, AUC)為0.959；以TBR≥1.44為診斷膝關(guān)節(jié)PJI的閾值，敏感度、特異度和準(zhǔn)確率分別為90.28%(65/72)，93.18%(41/44)和91.38%(106/116)。TPBS半定量法診斷膝關(guān)節(jié)PJI的準(zhǔn)確率高于標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ視覺(jué)判斷方法(χ2值分別為22.945、12.083和12.083，P值分別<0.001、0.001和0.001)，見(jiàn)圖4、5。

圖4 患者女，76歲，雙膝關(guān)節(jié)AJR后2年，左膝疼痛1年余 TPBS左膝假體周?chē)?、血池及骨骼相均?jiàn)明顯異常放射性濃聚，血池相TBR為2.15；右膝為正常置換后關(guān)節(jié)，TBR為0.76。隨后行左膝關(guān)節(jié)曠置術(shù)，術(shù)中見(jiàn)關(guān)節(jié)腔積膿，術(shù)后病理光鏡下見(jiàn)每高倍視野多形核白細(xì)胞>50個(gè)，臨床診斷為PJI

3 討論

是否存在PJI決定著AJR后治療方案。診斷AJR后典型急性關(guān)節(jié)感染并不困難，但假體周?chē)霈F(xiàn)慢性低毒力感染時(shí)，僅表現(xiàn)為局部疼痛不適或功能障礙，與假體無(wú)菌性炎癥和松動(dòng)鑒別困難。測(cè)定血清炎性因子有助于診斷，但外周血白細(xì)胞計(jì)數(shù)、中性粒細(xì)胞百分比升高多見(jiàn)于全身急性細(xì)菌感染，CRP和ESR作為非特異性炎性因子也僅限于檢測(cè)體內(nèi)有無(wú)活動(dòng)性炎癥；且在部分患者，AJR本身與類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎等全身系統(tǒng)性炎性疾病相關(guān)，疾病活動(dòng)期炎性因子可升高，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室檢查對(duì)于假體感染的鑒別診斷價(jià)值有限[10]。影像學(xué)檢查中，X線(xiàn)片雖可檢出假體松動(dòng)，卻無(wú)法判斷是否存在感染[11]；而CT和MRI則因存在金屬而應(yīng)用受限。關(guān)節(jié)腔抽吸液培養(yǎng)具有較高的診斷特異度，但敏感度相對(duì)較低，且為有創(chuàng)檢查，不易被患者接受[12]。

圖5 患者女，62歲，左膝AJR后17個(gè)月，關(guān)節(jié)疼痛5個(gè)月 TPBS血流、血池相見(jiàn)左膝假體周?chē)h(huán)形輕度放射性濃聚，TBR為1.25，骨骼相示假體周?chē)劰菞l片狀放射性濃聚。臨床診斷為無(wú)菌性滑膜炎伴脛骨假體松動(dòng)并行滑膜切除+假體翻修術(shù)，術(shù)后患者癥狀緩解

以往有學(xué)者[13]將單純骨顯像用于診斷AJR后并發(fā)癥，但假體感染、非感染性炎癥及松動(dòng)所伴發(fā)的成骨反應(yīng)均可表現(xiàn)為沿骨皮質(zhì)分布的放射性濃聚，診斷效果并不滿(mǎn)意。引入TPBS后，一般認(rèn)為三時(shí)相影像聯(lián)合判斷有助于提高準(zhǔn)確性，但事實(shí)上有關(guān)TPBS的感染診斷標(biāo)準(zhǔn)迄今尚未達(dá)成共識(shí)，對(duì)其臨床效能評(píng)價(jià)報(bào)道不一[3-6]。本研究結(jié)果顯示，血流、血池相對(duì)PJI的診斷敏感度和特異度均高于骨骼顯像，但將三時(shí)相同時(shí)出現(xiàn)異常放射性濃聚作為感染診斷標(biāo)準(zhǔn)并不能提高診斷效能，與NAGOYA等[5]的結(jié)果相符，提示以血流、血池顯像觀察假體周?chē)浗M織血流灌注改變更具診斷意義，原因在于感染所伴發(fā)的滑膜及軟組織炎癥可致局部血流灌注顯著增加，而在骨顯像中通常難以發(fā)現(xiàn)上述變化。

既往研究[2]證實(shí)，血流、血池顯像對(duì)鑒別診斷髖關(guān)節(jié)感染具有較高價(jià)值，但將相同標(biāo)準(zhǔn)用于診斷膝關(guān)節(jié)感染診斷時(shí)特異度明顯減低，準(zhǔn)確率僅為65.5%。分析原因，考慮主要與現(xiàn)行的手術(shù)方式有關(guān)：全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中通常將關(guān)節(jié)滑膜去除，一旦發(fā)生感染，很容易在周?chē)浗M織內(nèi)形成蜂窩織炎，并顯示于血流、血池顯像中；而膝關(guān)節(jié)AJR提倡保留滑膜[14]，術(shù)后關(guān)節(jié)滑膜易因損傷、碎屑等因素發(fā)生無(wú)菌性炎癥，亦可致血流灌注增加而造成假陽(yáng)性，這也可以解釋既往TPBS研究[7-8]中何以診斷膝關(guān)節(jié)PJI準(zhǔn)確率相對(duì)較低。本研究通過(guò)半定量分析發(fā)現(xiàn)膝關(guān)節(jié)假體周?chē)鸁o(wú)菌性炎癥與感染致顯像劑攝取在程度上存在顯著差異，輕度的滑膜攝取應(yīng)視為非感染性炎癥；視覺(jué)判斷困難時(shí)，引入TBR≥1.44作為判斷標(biāo)準(zhǔn)有助于提高診斷準(zhǔn)確率。

對(duì)于AJR后出現(xiàn)疼痛及功能障礙患者，TPBS血流、血池顯像是鑒別感染與非感染性松動(dòng)并發(fā)癥的有效手段。但髖關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)的TPBS表現(xiàn)存在差異，視覺(jué)判斷診斷髖關(guān)節(jié)PJI具有較高診斷效能，而對(duì)膝關(guān)節(jié)PJI則應(yīng)結(jié)合半定量分析方法。

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