股骨头血供研究在非创伤性股骨头坏死诊断与治疗中的应用
2025-03-12 来源:国际骨科学杂志


作者:苏州瑞华骨科医院骨科    谢腾


非创伤性股骨头坏死(NONFH)是骨科常见疾病,主要发生于青年人,导致残疾的概率较高。NONFH的病因广泛,发病机制尚不清楚,其主要危险因素包括长期使用糖皮质激素、酒精滥用、血红蛋白病、凝血功能障碍等。一项调查显示,15岁以上中国人群中约812万人受到股骨头坏死影响,其中82.65%处于疾病早期或进展期。如果无有效治疗,NONFH患者会在1~3年内发生股骨头塌陷,造成髋关节功能永久性损伤。了解NONFH的血供,分析NONFH分期,对于早期诊断和治疗至关重要,然而国内暂无关于股骨头血供研究在NONFH诊断与治疗中应用的报道。我们回顾相关文献,对超声检查、数字减影血管造影(DSA)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、SPECT/CT及磁共振成像(MRI)检查等常用的NONFH股骨头血供研究方法进行综述。


超声检查


多普勒超声     在早期股骨头血供研究中,使用多普勒超声检查,通过红细胞反射的频移光能直接观察到股骨头内的血流灌注量。此后,学者们开展了大量动物实验和临床研究。Swiontkowski等证明,采用激光多普勒血流仪(LDF),在实验诱导的囊内填塞条件下,可以测定成年兔股骨头的血流灌注。也有学者利用LDF成功测量了因骨坏死行截骨术后股骨头塌陷段的骨血流量。Lausten等使用LDF测量12例NONFH患者的输出信号,发现NONFH区域与正常骨松质过渡区域的血流灌注量较高,而坏死灶内血流灌注量较低,坏死股骨头内血流灌注不均匀。Barnewolt等通过增强功率多普勒超声观察猪股骨骨骺血供,发现髋关节处于外展位时血流量出现可逆性减少。多普勒超声是一种简便、廉价的测量骨骺内动脉血流量的方法,有助于NONFH的诊断。


对比增强超声血管造影     超声造影技术被应用于肌肉骨骼系统检查,其可以有效显示运动系统的浅表组织结构,也可以直接反映机体微血管灌注情况。而对比增强超声血管造影(CEUS)通过在血管内注射微米级造影剂,能够灵敏显示微小、低血流量的血管。Chen等构建兔激素性股骨头坏死模型,然后由兔耳静脉注射0.3mL六氟化硫填充微泡,通过增强超声进行显像。他们发现,股骨头血供受损后,股骨头内的血管代偿增生,而新生血管通透性大,使股骨头内灌注时间减少,表现为“快进快出”模式。Yan等发现,随着NONFH进展以及股骨头坏死国际骨循环学会(ARCO)分期的升级,股骨头软骨下骨逐渐出现过度灌注,造影剂显示出灌注更快、更高,清除也更快。Back等首次将CEUS用于监测先天性髋关节脱位(DDH)患儿手术复位中的股骨头血流变化,以此预测复位后医源性股骨头坏死的发生率。他们发现,大部分患儿复位前血管数量较复位后有所减少。该研究在麻醉状态下完成超声检查,有效避免了对成像质量的影响。Huo等进一步研究了超声造影相关定量参数与血管内皮生长因子(VEGF)和骨形态发生蛋白(BMP)-2的关系,结果表明VEGF与患者病情呈正相关,BMP-2与患者病情呈负相关。这些参数不仅可用于NONFH早期诊断,也有望成为判断疗效的指标。超声造影所选用的微泡造影剂是惰性气体,过敏反应少,可以分布到微血管内,而无需经过肝、肾代谢,具有操作简便、经济实惠、无电离辐射、血管成像质量高和伪影少等优点,探讨其早期辅助诊断价值,有助于早期治疗的实施。


DSA检查


DSA检查被认为是评估血管病变的金标准。DSA检查可以直接准确地显示股骨头内血供,为制定NONFH治疗策略提供依据。Wang等对41例NONFH患者(61髋)进行研究发现,在静脉淤滞期,造影剂通过后上支持带动脉和后下支持带动脉的时间均延长,但不影响动脉血流量;与静脉淤滞期相比,动脉缺血期时后下支持带动脉覆盖的面积明显减少,口径变窄,股骨头内毛细血管灌注降低;在动脉闭塞期,除了后下支持带动脉外,股骨头内未见清晰的骨内血管。因此,对于确诊的NONFH的患者,行DSA检查可以明确分期,从而确定治疗方式。Chi等对81例NONFH患者(81髋)进行回顾性研究。他们测量患者的平均旋股内侧动脉与股深动脉血管直径比,平均旋股外侧动脉与股深动脉血管直径比,以及达到或超过股骨头与颈交界处1条水平线的血管数量,结果显示这3个参数的分布与患者ARCO分期呈负相关。Zhao等对32例NONFH患者(45髋)采用DSA检查评估股骨头坏死的灌注情况,记录股骨头供血动脉显示时间和股骨头循环时间(即从股总动脉升支显示至旋股静脉造影剂消失的时间间隔),根据DSA检查结果选择治疗方案,有动脉血供障碍的患者行带血管的大转子植骨术,有静脉淤滞的患者行髓心减压术。DSA检查可提供股骨头动脉、静脉和毛细血管的血流灌注信息,有助于研究NONFH患者的血管内循环模式。在制定NONFH的治疗策略方面,依据DSA检查较其他方法更可靠、客观。


SPECT和SPECT/CT检查


SPECT检查是向患者体内注射放射性核素锝-99m-二膦酸亚甲基,放射性核素积累的量与骨内血管数量成比例,放射性核素的活性可以反映成骨细胞活性和血流。SPECT/CT检查在骨代谢和骨生存能力的评估方面有更高精确度,其利用SPECT和CT的优点,能够提供高质量图像。Motomura等开展研究对23例NONFH患者行SPECT/CT检查,根据示踪迹摄取程度判断成骨细胞活性,SPECT/CT检查可以在NONFH患者早期无症状阶段显示整个股骨头的病理生理变化。Ryu等对24例肾移植术后早期NONFH患者(32髋)研究发现,SPECT检查较MRI检查敏感性更高。Luk等为评价SPECT和SPECT/CT的诊断能力研究了22例NONFH患者(24髋),通过与MRI图像比较,发现SPECT/CT较SPECT能更好地诊断NONFH。对于不能进行MRI检查的成年NONFH患者,SPECT/CT检查是一种合理的诊断选择。Wang等制作激素性兔股骨头坏死动物模型,于造模后第2、4、6周使用SPECT和MRI检查,并以病理检查结果作为NONFH诊断金标准。他们发现,SPECT较MRI检查能更早诊断NONFH,甚至对超早期NONFH的诊断也具有一定价值。


SPECT和SPECT/CT检查在NONFH治疗后评估方面也具有重要作用。Cao等利用SPECT/CT检查对行带血管腓骨移植(VFG)手术患者术后股骨头和软骨下骨的骨活力进行评估。Fontecha等对9例青少年NONFH患者行腓骨血管化骨移植手术(FVFG),术后使用SPECT/CT检查监测股骨头活力和愈合过程。Zhang等使用SPECT/CT检查对激素性股骨头坏死患者行改良内侧股骨踝血管化骨移植手术(MFCVBG)后的移植骨瓣存活情况进行观察,结果显示,骨瓣周围原坏死区域代谢活跃,旋股内侧动脉末端分支分布区域未见明显骨代谢异常。


SPECT检查在检验骨代谢方面具有较高敏感性和精确性。在NONFH早期,MRI图像尚无任何骨坏死信号时,SPECT检查已能显示股骨头的冷缺陷,对早期甚至超早期NONFH诊断具有一定价值。然而,SPECT检查为功能平面成像,不易发现微小病变,而CT检查为三维解剖成像,两者结合能优势互补,更加精确地分析股骨头内病变部位,为进一步诊治提供依据。SPECT/CT检查被认为是诊断NONFH的有效成像方法,可以为股骨头再植手术提供精确的术前规划,也可以确定术后股骨头生存能力,具有无创、安全、精确、灵敏的特点,值得在科研和临床实践中推广。


MRI检查


MRI检查可用于预测NONFH的发生倾向、早期诊断及判断预后。与常规MRI检查相比,增强MRI成像能显示股骨头内血供情况。张弘等以钆双胺为造影剂对28例DDH合并NONFH儿童行增强MRI检查,对MRI图像特点进行分析发现,减影信号强度可以反映股骨头内的微循环状况。然而增强MRI图像检出前支持带动脉和骨内微小动脉的能力不足。而动态对比增强MRI(DCE-MRI)通过获取增强前的基线图像和静脉注射钆对比剂后连续多期的高时间分辨率图像,计算随时间变化的MRI信号强度,从而定量分析病变组织的血管和血流动力学。Li等对早期NONFH患者与健康人DCE-MRI的差异进行研究发现,与健康人相比,早期NONFH患者的毛细血管通透性增加,导致后循环淤血,使股骨头内压力增加,动脉血流量减少。李获等利用DCEMRI结合病理检查发现,NONFH修复区血流灌注量较其他区域增加,使该区域骨小梁吸收加速,从而导致股骨头塌陷。Yuan等研究发现,NONFH修复反应区的时间-信号强度曲线以A型(流入型)和C型(平台型)为主,修复反应区新生毛细血管和血管通透性增加,更多破骨细胞流向股骨头内,导致骨代谢紊乱,修复反应区高灌注并未改善坏死区的血流灌注不足。环大维等通过DCE-MRI成像发现,血流灌注量在NONFH修复区域较其他区域增加,随着NONFH进展,血流灌注量逐渐降低,根据时间-信号强度曲线在不同区域的分型不同,可以诊断超早期NONFH。DCE-MRI能动态连续采集静脉注射对比剂前、中、后期的图像,显示对比剂通过股骨头内各级血管网并最终被清除的过程。采用DCE-MRI可以对NONFH更早发出预警,有助于临床早期诊断和干预。


总结


NONFH起病缓慢,早期通常无症状或症状轻微,通过影像学检查判断NONFH程度对于疾病的诊治至关重要。多普勒超声及超声血管造影操作简便,经济实惠,可以作为临床常规检查方法。DSA可以有效评估股骨头内主要供应区血管情况,从而选择合适的髋周带血管蒂骨瓣,较其他检查方法更可靠、客观。SPECT及SPECT/CT检查具有高敏感性,对早期诊断有重大意义,其精确性有助于临床医生制定合理的手术规划。DCE-MRI能超早期预测NONFH,有利于临床早期干预。


来源:国际骨科学杂志2025年1月第46卷第1期

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