磁共振、核素扫描对非创伤性股骨头坏死的发病机制研究

王立强 刘思源 黄建敏 张敏 李会杰 韩永台

股骨头坏死好发于20 ～50 岁中青年，其中60%以上的病例为双侧病变，男性与女性之比约为4∶1［1］。常见病因有激素，酒精，其他原因，减压病，血红蛋白疾病，血液病，血液透析，此外，还有一些股骨头坏死(osteonecrosis of femoral head，ONFH)病例无明确的诱因，称为特发性骨头坏死，占非创伤性骨头坏死的15%～20%［2］。随着医学影像学以及核医学的飞速发展，关于股骨头坏死的发病机制我们有了新的看法，股骨头坏死的发病机制的阐明，可以对股骨头坏死的治疗提供指导。

1 资料与方法

1.1 一般资料MRI 检查组为我院2011 年9 月至2012 年10月住院患者，共50 例，男45 例，女5 例;年龄18 ～59 岁，平均年龄37 岁，共82 个髋关节中，饮酒史25 例，服用激素史8 例，病因不明17 例。SPECT 检查组为我院同期门诊患者，共10 例，男9 例，女1 例;年龄24 ～68 岁，平均年龄44.8 岁，共14 个髋关节。对怀疑成人非创伤性股骨头坏死的患者，行X 线平片检查、MRI 或SPECT 检查，共60 例，主要临床表现为髋部疼痛和活动受限。

1.2 检查方法

1.2.1 选取50 例股骨头坏死的患者，分期根据成人股骨头坏死诊疗标准专家共识(2012 年版)参考国际骨循环学会(association research circulation osseous，ARCO)，患者为ARCO 0 ～Ⅰ期为早期患者，摄标准骨盆平片，然后行MRI 检查。MRI 检查方法:采用德国西门子公司Symphony1.5T 超导型磁共振机，使用体表线圈。取仰卧位。采用SE－T1WI 和T1－FLASH－2D 序列，采用3 mm 层厚、200 mm 扫描野的放射状扫描技术。

1.2.2 选取10 例早期股骨头坏死的患者，摄标准骨盆正位平片，然后行SPECT 检查。骨动态显像方法:受检者仰卧位，探头视野包括双侧髋关节，床边弹丸式静脉注射99Tcm－MDP 740 ～925 MBp(20 ～25 mCi)后即刻采集，血流相3 s/帧，血池相60 s/帧。延迟相在注射显像剂2.5 ～3 h 后进行，以自动人体轮廓轨迹方式，双探头同时完成前位和后位全身平面像采集，扫描速度15 cm/min，时间约为20 min。骨盆局部SPECT 显像:研究组在注射显像剂2.5 ～3 h 后，行SPECT 发射断层采集，矩阵128×128，采集360 度，双探头各旋转180 度，步进6度，每帧30 s。MRI 检查范围包括双侧髋臼和股骨头，均设有轴位和冠状位。

2 结果

2.1 利用SPECT 方法检查了10 例非创伤性股骨头坏死的患者。其中，14 个髋关节显示坏死区为浓聚表现。见图1、2。

图1 早期左侧股骨头坏死的血流相和血池相

图2 早期左侧股骨头坏死的延迟相表现

2.2 MRI 检查了50 例怀疑为早期股骨头坏死的患者，其中82髋关节显示长T2 信号。长T2 信号是股骨头内充血水肿的典型表现。见图3、4。

2.3 10 例非创伤性股骨头坏死SPECT 检查共14 髋和50 例非创伤性股骨头坏死的MRI 检查共82 髋，显示均为充血水肿表现，而非缺血性表现。

图3 右侧股骨头坏死的T2 加权相表现

图4 双侧股骨头坏死的T2加权相表现

3 讨论

早期的股骨头坏死的X 线片及CT 均未发现异常改变，这一时期的MRI 和SPECT 均发生明显的改变，在MRI 表现为长T2 信号(图5)，SPECT 表现是局部信号的浓聚(图6)。这与Kluczewska 提出的多数股骨头坏死的早期，骨小梁外形、矿物质含量和结构大致正常，X 线平片上并无特殊表现，MRI 能较早反映股骨头坏死骨髓组织细胞成分变化，并可进行多方位成像，是目前诊断早期股骨头坏死较理想的检查手段的观点一致［3］。SPECT 灵敏度高，其诊断早期成人股骨头坏死的阳性率与MRI 相当，因为SPECT 是有创性检查，所以MRI 是首选的检查方法。成人股骨头坏死诊疗标准专家共识(2012 版)，X 线片，CT 扫描和MRI 是目前诊断股骨头坏死的首选方法，其中MRI 用于早期股骨头坏死的诊断 更为敏感。SPECT 不可以作为股骨头坏死的单独检查手段来确诊，但是SPECT 的结果可以对股骨头坏死的发病机理提供帮助。我们通过收集病例进行回顾性分析，发现股骨头坏死的患者出现血流增加以及浓聚现象。这与通常所讲的是由于缺血引起的股骨头坏死不符。

图5 早期股骨头坏死MRI 表现

图6 早期股骨头坏死SPECT 表现

股骨头坏死的发病机制:酒精会损伤细胞中的DNA，如果损伤肝脏中DNA 会引起肝脏内脂类代谢异常而出现脂肪肝和肝硬化，同样，也会引起股骨头内脂类代谢异常，而出现股骨头内压力增高。关于激素引起的脂类代谢异常，如果发生在皮下，可以引起水牛背、满月脸和肥胖，如果发生在股骨头内，也可以引起股骨头内压力增高，鉴于股骨头的特殊结构，因为静脉壁比动脉壁薄，如果静脉受压，血液回流受阻而形成恶性循环，最终导致股骨头坏死。Kothapalli 等［4］认为股骨头坏死的发病机制从病理学角度看存在细胞凋亡和坏死。我们认为这只是股骨头坏死的过程中一种表现，而不是其发病机制。Starklint 等［5］对髋关节切除标本经特殊染色研究后发现，静脉内可见新生的或陈旧性的纤维性血栓和血管周围向心性纤维化现象。Zalavras 等［6］报道factor V Leiden 在G1691A 和G20210A 突变率明显增高，而Factor V Leiden 是形成静脉血栓的遗传性危险因素，与股骨头坏死有关，从而支持了静脉瘀滞是股骨头坏死的主要病理机制。

根据以上理论，对股骨头坏死的治疗提供帮助，比如已经开展多年的髓芯减压治疗股骨头坏死，可以得到理论上的支持。而对于血管介入治疗则该理论不支持。血管移植可以起到一定的作用。这与临床治疗的治疗效果是相符的。我们通过MRI 和SPECT 发现骨髓水肿引起的股骨头内压力增高，以及关节内大量液体的渗出。有文献报道，骨髓水肿区活检及术后病理检查呈嗜酸性血清样液体聚集，符合水肿的表现［7］。

成人股骨头坏死诊疗标准专家共识(2012 年版)建议将股骨头缺血性坏死更名为股骨头坏死。Jones 等［8］指出，坏死这一名词可能是不正确的，凋亡可能起了主要作用，因此在骨质疏松，骨折愈合，植骨块吸收，血液学和遗传学方面或许可以揭开股骨头坏死的流行病学和病理学的面纱。我们认为，股骨头坏死的研究经历以下几个阶段，早期的血管等大体形态学的研究，后期的病理学细胞形态学研究以及近期的分子遗传学研究三个阶段。而所有这些研究，与先进的实验手段分不开，可能股骨头坏死和其他疾病一样，最终必然从分子水平加以解释。

通过SPECT 和MRI 的表现分析，我们认为股骨头坏死的发病机制是由于静脉回流受阻，股骨头内的压力增高，所导致的恶性循环引起。股骨头坏死早期由于骨细胞破坏，导致局部水肿渗出，使股骨头内的压力增高，部分患者呈一过性骨髓水肿。如果病因持续存在，水肿进一步发展，由于股骨头的特殊解剖，骨内压力增高，因为静脉及静脉窦壁比动脉壁薄，所以最早受影响，静脉回流受阻，引起股骨头内压力增高，这是一个恶性循环的过程。

综上所述，股骨头坏死是因为股骨头内压力过高而导致骨坏死，是一种淤血性疾病，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，陈龙邦，王靖华，等.骨髓坏死的临床研究分析.医学研究生学报，2004，17:283-285.

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