磁共振、核素掃描對非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的發(fā)病機制研究

王立強 劉思源 黃建敏 張敏 李會杰 韓永臺

股骨頭壞死好發(fā)于20 ～50 歲中青年，其中60%以上的病例為雙側(cè)病變，男性與女性之比約為4∶1［1］。常見病因有激素，酒精，其他原因，減壓病，血紅蛋白疾病，血液病，血液透析，此外，還有一些股骨頭壞死(osteonecrosis of femoral head，ONFH)病例無明確的誘因，稱為特發(fā)性骨頭壞死，占非創(chuàng)傷性骨頭壞死的15%～20%［2］。隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)以及核醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展，關(guān)于股骨頭壞死的發(fā)病機制我們有了新的看法，股骨頭壞死的發(fā)病機制的闡明，可以對股骨頭壞死的治療提供指導(dǎo)。

1 資料與方法

1.1 一般資料MRI 檢查組為我院2011 年9 月至2012 年10月住院患者，共50 例，男45 例，女5 例;年齡18 ～59 歲，平均年齡37 歲，共82 個髖關(guān)節(jié)中，飲酒史25 例，服用激素史8 例，病因不明17 例。SPECT 檢查組為我院同期門診患者，共10 例，男9 例，女1 例;年齡24 ～68 歲，平均年齡44.8 歲，共14 個髖關(guān)節(jié)。對懷疑成人非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的患者，行X 線平片檢查、MRI 或SPECT 檢查，共60 例，主要臨床表現(xiàn)為髖部疼痛和活動受限。

1.2 檢查方法

1.2.1 選取50 例股骨頭壞死的患者，分期根據(jù)成人股骨頭壞死診療標(biāo)準(zhǔn)專家共識(2012 年版)參考國際骨循環(huán)學(xué)會(association research circulation osseous，ARCO)，患者為ARCO 0 ～Ⅰ期為早期患者，攝標(biāo)準(zhǔn)骨盆平片，然后行MRI 檢查。MRI 檢查方法:采用德國西門子公司Symphony1.5T 超導(dǎo)型磁共振機，使用體表線圈。取仰臥位。采用SE－T1WI 和T1－FLASH－2D 序列，采用3 mm 層厚、200 mm 掃描野的放射狀掃描技術(shù)。

1.2.2 選取10 例早期股骨頭壞死的患者，攝標(biāo)準(zhǔn)骨盆正位平片，然后行SPECT 檢查。骨動態(tài)顯像方法:受檢者仰臥位，探頭視野包括雙側(cè)髖關(guān)節(jié)，床邊彈丸式靜脈注射99Tcm－MDP 740 ～925 MBp(20 ～25 mCi)后即刻采集，血流相3 s/幀，血池相60 s/幀。延遲相在注射顯像劑2.5 ～3 h 后進行，以自動人體輪廓軌跡方式，雙探頭同時完成前位和后位全身平面像采集，掃描速度15 cm/min，時間約為20 min。骨盆局部SPECT 顯像:研究組在注射顯像劑2.5 ～3 h 后，行SPECT 發(fā)射斷層采集，矩陣128×128，采集360 度，雙探頭各旋轉(zhuǎn)180 度，步進6度，每幀30 s。MRI 檢查范圍包括雙側(cè)髖臼和股骨頭，均設(shè)有軸位和冠狀位。

2 結(jié)果

2.1 利用SPECT 方法檢查了10 例非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的患者。其中，14 個髖關(guān)節(jié)顯示壞死區(qū)為濃聚表現(xiàn)。見圖1、2。

圖1 早期左側(cè)股骨頭壞死的血流相和血池相

圖2 早期左側(cè)股骨頭壞死的延遲相表現(xiàn)

2.2 MRI 檢查了50 例懷疑為早期股骨頭壞死的患者，其中82髖關(guān)節(jié)顯示長T2 信號。長T2 信號是股骨頭內(nèi)充血水腫的典型表現(xiàn)。見圖3、4。

2.3 10 例非創(chuàng)傷性股骨頭壞死SPECT 檢查共14 髖和50 例非創(chuàng)傷性股骨頭壞死的MRI 檢查共82 髖，顯示均為充血水腫表現(xiàn)，而非缺血性表現(xiàn)。

圖3 右側(cè)股骨頭壞死的T2 加權(quán)相表現(xiàn)

圖4 雙側(cè)股骨頭壞死的T2加權(quán)相表現(xiàn)

3 討論

早期的股骨頭壞死的X 線片及CT 均未發(fā)現(xiàn)異常改變，這一時期的MRI 和SPECT 均發(fā)生明顯的改變，在MRI 表現(xiàn)為長T2 信號(圖5)，SPECT 表現(xiàn)是局部信號的濃聚(圖6)。這與Kluczewska 提出的多數(shù)股骨頭壞死的早期，骨小梁外形、礦物質(zhì)含量和結(jié)構(gòu)大致正常，X 線平片上并無特殊表現(xiàn)，MRI 能較早反映股骨頭壞死骨髓組織細胞成分變化，并可進行多方位成像，是目前診斷早期股骨頭壞死較理想的檢查手段的觀點一致［3］。SPECT 靈敏度高，其診斷早期成人股骨頭壞死的陽性率與MRI 相當(dāng)，因為SPECT 是有創(chuàng)性檢查，所以MRI 是首選的檢查方法。成人股骨頭壞死診療標(biāo)準(zhǔn)專家共識(2012 版)，X 線片，CT 掃描和MRI 是目前診斷股骨頭壞死的首選方法，其中MRI 用于早期股骨頭壞死的診斷 更為敏感。SPECT 不可以作為股骨頭壞死的單獨檢查手段來確診，但是SPECT 的結(jié)果可以對股骨頭壞死的發(fā)病機理提供幫助。我們通過收集病例進行回顧性分析，發(fā)現(xiàn)股骨頭壞死的患者出現(xiàn)血流增加以及濃聚現(xiàn)象。這與通常所講的是由于缺血引起的股骨頭壞死不符。

圖5 早期股骨頭壞死MRI 表現(xiàn)

圖6 早期股骨頭壞死SPECT 表現(xiàn)

股骨頭壞死的發(fā)病機制:酒精會損傷細胞中的DNA，如果損傷肝臟中DNA 會引起肝臟內(nèi)脂類代謝異常而出現(xiàn)脂肪肝和肝硬化，同樣，也會引起股骨頭內(nèi)脂類代謝異常，而出現(xiàn)股骨頭內(nèi)壓力增高。關(guān)于激素引起的脂類代謝異常，如果發(fā)生在皮下，可以引起水牛背、滿月臉和肥胖，如果發(fā)生在股骨頭內(nèi)，也可以引起股骨頭內(nèi)壓力增高，鑒于股骨頭的特殊結(jié)構(gòu)，因為靜脈壁比動脈壁薄，如果靜脈受壓，血液回流受阻而形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致股骨頭壞死。Kothapalli 等［4］認(rèn)為股骨頭壞死的發(fā)病機制從病理學(xué)角度看存在細胞凋亡和壞死。我們認(rèn)為這只是股骨頭壞死的過程中一種表現(xiàn)，而不是其發(fā)病機制。Starklint 等［5］對髖關(guān)節(jié)切除標(biāo)本經(jīng)特殊染色研究后發(fā)現(xiàn)，靜脈內(nèi)可見新生的或陳舊性的纖維性血栓和血管周圍向心性纖維化現(xiàn)象。Zalavras 等［6］報道factor V Leiden 在G1691A 和G20210A 突變率明顯增高，而Factor V Leiden 是形成靜脈血栓的遺傳性危險因素，與股骨頭壞死有關(guān)，從而支持了靜脈瘀滯是股骨頭壞死的主要病理機制。

根據(jù)以上理論，對股骨頭壞死的治療提供幫助，比如已經(jīng)開展多年的髓芯減壓治療股骨頭壞死，可以得到理論上的支持。而對于血管介入治療則該理論不支持。血管移植可以起到一定的作用。這與臨床治療的治療效果是相符的。我們通過MRI 和SPECT 發(fā)現(xiàn)骨髓水腫引起的股骨頭內(nèi)壓力增高，以及關(guān)節(jié)內(nèi)大量液體的滲出。有文獻報道，骨髓水腫區(qū)活檢及術(shù)后病理檢查呈嗜酸性血清樣液體聚集，符合水腫的表現(xiàn)［7］。

成人股骨頭壞死診療標(biāo)準(zhǔn)專家共識(2012 年版)建議將股骨頭缺血性壞死更名為股骨頭壞死。Jones 等［8］指出，壞死這一名詞可能是不正確的，凋亡可能起了主要作用，因此在骨質(zhì)疏松，骨折愈合，植骨塊吸收，血液學(xué)和遺傳學(xué)方面或許可以揭開股骨頭壞死的流行病學(xué)和病理學(xué)的面紗。我們認(rèn)為，股骨頭壞死的研究經(jīng)歷以下幾個階段，早期的血管等大體形態(tài)學(xué)的研究，后期的病理學(xué)細胞形態(tài)學(xué)研究以及近期的分子遺傳學(xué)研究三個階段。而所有這些研究，與先進的實驗手段分不開，可能股骨頭壞死和其他疾病一樣，最終必然從分子水平加以解釋。

通過SPECT 和MRI 的表現(xiàn)分析，我們認(rèn)為股骨頭壞死的發(fā)病機制是由于靜脈回流受阻，股骨頭內(nèi)的壓力增高，所導(dǎo)致的惡性循環(huán)引起。股骨頭壞死早期由于骨細胞破壞，導(dǎo)致局部水腫滲出，使股骨頭內(nèi)的壓力增高，部分患者呈一過性骨髓水腫。如果病因持續(xù)存在，水腫進一步發(fā)展，由于股骨頭的特殊解剖，骨內(nèi)壓力增高，因為靜脈及靜脈竇壁比動脈壁薄，所以最早受影響，靜脈回流受阻，引起股骨頭內(nèi)壓力增高，這是一個惡性循環(huán)的過程。

綜上所述，股骨頭壞死是因為股骨頭內(nèi)壓力過高而導(dǎo)致骨壞死，是一種淤血性疾病，而不是缺血性疾病。

1 Steinberg ME，Steinberg DR.Classification systems for osteonecrosis:an overview.Orthop Clin North Am，2004，35:273-283.

2 Jones LC，Hungerford DS.Osteonecrosis:etiology，diagnosis，and treatment.Curr Opin Rheumatol，2004，16:443-449.

3 Kluczewska E，Gandzik TS，Jaworski JM，et al.Local experience in the diagnosis of avascular necrosis of the femoral head in adults using magnetic resonance.Ortop Traumatol Rehabil，2001，3:327-331.

4 Kothapalli R，Ayaay JP，Bian H，et al.Ischaemic injury to femoral head induces apoptotic and oncotic cell death.Pathology，2007，39:241-246.

5 Starklint H，Lansten GS，Arnoldi CC.Microvascular obstruction in avasculer necrosis:immunohistochemistry of 14 femoral heads.Acta Orthop Scand，1995，66:9-12.

6 Zalavras CG，Vartholomatos G，Dokou E，et al.Genetic background of osteonecrosis:associated with thrombophilic mutations.Clin Orthop Relat Res，2004，422:251-255.

7 于正洪，陳龍邦，王靖華，等.骨髓壞死的臨床研究分析.醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報，2004，17:283-285.

8 Jones LC，Hungerford DS.The pathogenesis of osteonecrosis.Instr Course Lect，2007，56:179-196.