基于核磁三维重建技术指导钻孔减压术治疗股骨头坏死的临床疗效观察

徐永明，梁豪君，张浩冲，邢更彦

股骨头坏死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是由多种因素引起的股骨头血供中断或受损，导致骨细胞和骨髓成分死亡、股骨头塌陷、关节疼痛、功能障碍的疾病[1,2]。治疗ONFH原则是早发现、早治疗[3]，在早期治疗ONFH方法中，细针钻孔减压术是最常用方法。但术中克氏针能否通过坏死区域[4]对术后疗效有着深远影响，以往克氏针穿刺仅依据常规磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）检查结果，术后效果多不理想。2016-07，解放军总医院第三医学中心采用新型导航方法，术前通过Mimics19.0图像处理软件对股骨头MRI图像进行三维重建[5]，重建后模型可对股骨头的形态及体积进行分析，并模拟钻孔减压术进针的位置及深度，从而为股骨头钻孔减压提供良好的指导方法，并为评价ONFH坏死区域体积提供准确的方法，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2016-07至2017-06就诊于我中心骨一科诊断为ONFH并进行钻孔减压术的患者82例为试验组，年龄45～65岁，体质量45～101 kg，身高150～175 cm；选取2015-06至2016-06同样就诊于我中心诊断为ONFH并进行钻孔减压术的患者65例作为对照组，年龄46～64岁，体质量44～100 kg，身高152～174 cm。术后进行1年的随访观察。所有患者均已签署知情同意书，同意参与本研究。

1.2 纳入与排除标准 纳入标准：（1）根据患者症状及MRI的检查结果确诊为ONFH，并行钻孔减压术的患者；（2）年龄≥45岁，单侧的ONFH。排除标准：（1）两侧股骨头均有症状患者；（2）有椎管狭窄病史患者；（3）有神经系统疾病史或继发性关节炎（炎性反应或代谢）患者；（4）有任何MRI或放射检查禁忌证患者。

1.3 方法 试验组与对照组均由同一名医师完成手术，采用连续硬膜外麻醉或全身麻醉，患者仰卧位，152例患者术中情况良好。

1.3.1 试验组 采用核磁三维重建技术指导钻孔减压术。（1）使用惠普OMEN by HP Laptop 15-ax218TX作为图形工作站，Mimics 19.0作为图像处理软件。患者均由同一台超导型MRI（德国Siemens，MAGNETOMTrio Tim 3.0T）进行扫描。核磁参数设置，层厚为薄层0.9 mm，层间距0.0 mm。（2）股骨头三维重建，通过Mimics 19.0软件在髋关节MRIT1序列、冠状面上逐层对股骨头正常骨组织与坏死区域的界限进行划分（图1），然后对股骨近端及ONFH区域分别进行不同颜色的标注，再次，利用Mimics软件在同一参数下，对不同的区域的标注即股骨近端与ONFH区域分别进行三维重建（图2）。（3）术前虚拟仿真手术，获取手术相关参数，通过获得ONFH的三维可视化模型，进一步绘制与细针钻孔减压术类似的圆柱体虚拟细针，通过适当调整虚拟细针的进针点、深度（皮肤穿刺点至穿刺最终靶点的距离）、角度，确保虚拟穿刺针完全穿过坏死区域。此为最佳手术穿刺通道。利用Mimics 19.0软件的测量工具，获取实际手术中所需要的细针进入的深度、角度，详细记录以供术中参考使用（图3）。

1.3.2 对照组 依靠常规MRI平扫结果及医师经验进行手术。

图1 成人髋关节MRI平面连续扫描图像

图2 Mimics 软件三维重建左侧股骨近端的操作界面

图3 模拟股骨头钻孔减压术的圆柱体虚拟细针

1.4 术后随访及疗效评价 术后6个月及1年进行两次随访，试验组及对照组均使用视觉模拟评分法（visual analogue score，VAS）及人工全髋关节疗效评分标准（Harris）进行疗效分析，通过VAS评分、Harris评分及患者主观评价，本研究将股骨头坏死治疗效果分为优（症状基本消失，VAS评分＜2分，Harris评分90～100分）、良（大部分症状消失，VAS评分＜3分，Harris评分80～89分）、可（症状减轻，VAS评分＜4分，Harris评分70～79分）和差（症状未减轻，VAS评分＞4分，Harris评分＜70分）。

1.5 统计学处理 应用软件为SPSS 19.0，计量资料采用±s表示，组间比较采用独立样本t检验；计数资料采用频数和率表示，组间比较采用Pearson χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般资料和基线临床资料比较 两组患者术前一般资料和基线临床资料比较，差异无统计学意义，具有可比性，见表1。

2.2 VAS及Harris评分比较 VAS评分比较，术后6个月两组间差异无统计学意义；术后1年，试验组评分低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。术后6个月及术后1年两组Harris总分及其各项得分比较差异均有统计学意义（P＜0.05，表2）。

表1 两组ONFH患者一般资料和基线临床资料比较（±s）

表1 两组ONFH患者一般资料和基线临床资料比较（±s）

注：试验组，采用基于核磁三维重建技术指导钻孔减压术；对照组，依靠常规MRI平扫结果行钻孔减压术；ONFH，股骨头坏死；VAS，视觉模拟评分；Harris，人工全髋关节疗效评分

项目 试验组（n=82）对照组（n=65） χ2/t值 P值性别 0.18 0.67男35 30女47 35年龄（岁） 50.30±5.57 50.71±5.32 0.45 0.65体质量（kg） 63.71±7.55 62.91±7.01 0.66 0.51体质量指数（kg/m2） 29.08±3.97 28.77±3.34 0.50 0.62身高（cm） 163.71±7.55 164.12±6.98 0.34 0.74 ONFH分期 1.62 0.20Ⅰ期 49 33Ⅱ期 33 32 VAS评分（分） 5.52±1.14 5.50±0.50 0.13 0.90 Harris总评分（分） 35.80±5.89 37.11±5.42 1.39 0.17疼痛 15.26±3.11 15.51±3.34 0.47 0.64功能 17.70±4.83 18.60±4.51 1.16 0.25僵硬 2.84±1.95 3.00±1.80 0.51 0.61

表2 两组ONFH患者髋关节功能恢复情况（±s，分）

表2 两组ONFH患者髋关节功能恢复情况（±s，分）

注：试验组，采用基于核磁三维重建技术指导钻孔减压术；对照组，依靠常规MRI平扫结果行钻孔减压术；ONFH，股骨头坏死；VAS，视觉模拟评分；Harris，人工全髋关节疗效评分

项目 术后6个月 t值 P值 术后1年 t值 P值试验组（n=82） 对照组（n=65） 试验组（n=82） 对照组（n=65）VAS评分 4.59±0.50 4.51±0.51 0.96 0.34 2.55±0.50 3.02±0.83 4.25 ＜0.01 Harris总分 62.00±5.42 51.90±4.66 12.86 ＜0.01 80.77±3.78 76.90±3.87 6.51 ＜0.01疼痛 29.76±3.27 25.24±3.11 66.43 ＜0.01 37.94±3.02 34.88±3.23 3.78 ＜0.01功能 29.06±4.47 22.84±3.34 12.51 ＜0.01 38.40±2.27 35.29±2.16 9.04 ＜0.01僵硬 5.18±1.42 3.82±1.43 44.29 ＜0.01 7.43±1.13 6.73±1.17 3.66 ＜0.01

2.3 疗效评价 所有患者均在整个疗程结束后1年进行评价，试验组优10例，良47例，可24例，差1例，优良率为69.51%；对照组优8例，良22例，可22例，差13例，优良率为46.15%，两组优良率比较，差异具有统计学意义（χ2=8.190，P=0.004）。

3 讨 论

ONFH不仅可以导致关节疼痛和功能障碍，随时间进展可导致股骨头塌陷，最终不得不采取髋关节置换术进行治疗[6]。文献[7-11]报道股骨头塌陷前的坏死经多针钻孔、髓芯减压术治疗效果显著，可防止股骨头塌陷，延缓髋关节置换术手术，甚至治愈ONFH，而细针钻孔减压术的关键点在于钻孔位置能够准确地穿过坏死区域。与CT三维重建相比，MRI重建技术的优势在于能够准确显示股骨头内的坏死区域[12,13]，明确坏死区域位置及大小，有利于术前进行手术设计。同时可以应用软件自带的图像处理软件，模拟手术进针位置和深度，提高手术成功率。何静等[14]应用计算机导航技术指导股骨头钻孔减压术取得了良好的效果，但是这一方法过于复杂，在实际临床工作中受条件限制较大。

本研究应用Mimics 19.0软件进行MRI重建，不但受条件限制较少，同时重建方法简单、数据准确客观、能够应用范围较大，适合我国现阶段众多医院。试验组82例患者术前都进行了相关操作，并以此为基础，指导手术钻孔的位置及深度。术后6个月，试验组与对照组VAS评分差异无统计学意义，而术后1年差异有统计学意义。Harris髋关节评分试验组与对照组在术后6个月及1年差异均有统计学意义。股骨头钻孔减压术可以使股骨头内部压力立即释放，骨组织水肿消失，因此对于缓解股骨头坏死疼痛具有极好的效果，而这一点对于钻孔的位置是否能够准确通过坏死区域并无太高要求，因此在术后6个月试验组与对照组VAS评分差异并无统计学意义。可是如果钻空位置不够准确，不能通过坏死区域，会影响治疗股骨头坏死的疗效。因此术后1年试验组VAS评分低于对照组。由于Harris髋关节评分作为综合性评分，不只有疼痛1个指标，评分髋关节恢复情况较VAS评分更加客观。因此术后6个月及1年，试验组与对照组差异均有统计学意义。学者Li等[15]对60名早期ONFH患者应用钻孔减压术治疗，并进行了长达平均57.6个月（17～108个月）的随访，终末次随访结果表明进行常规钻孔加压术患者的平均Harris评分从术前（69.46±9.71）分提高到术后（75.79±4.13）分，与我中心手术结果大致相同。从中可以看出，MRI三维重建技术指导手术具有一定的意义[16]。

既往研究中，对于ONFH的患者，随访的方法通常为关节评分和MRI二维图像对比。关节评分对于评价治疗效果具有很大的作用，不过容易受到主观因素干扰，造成结果有一定的偏差。而MRI二维图像作为客观指标，其局限性在于易受到层厚及体位因素的影响，引起测量误差。因此本研究应用MRI三维重建技术较关节评分及MRI二维图像更加客观，能够避免由于主观因素或MRI扫描引起的偏差，能更好地评价治疗效果。但本研究存在一定的不足，两组研究对象不是同期入组，产生入院偏倚。由于研究对象的手术均需要由同一名医师完成，因此整体样本量较小，无法保证同期内能有足够的研究对象。但研究中，针对不同时期的病人，严格采用完全一致的纳入与排除标准，减小入院偏倚带来的影响。应用MRI三维重建技术对细针钻孔减压术具有一定指导作用，在评价治疗效果方面有很大的优势，应成为未来研究的重点之一。