全髋关节置换术后并发症的磁共振成像评估*

2019-08-20金毅高宗炎郑稼陈骁代志鹏强硕关舒元李强

中华骨与关节外科杂志 2019年10期

金毅高宗炎** 郑稼陈骁代志鹏强硕关舒元李强

（1.河南省人民医院1.骨科；2.影像科，郑州 450003）

全髋关节置换术（total hip arthroplasty,THA）使大量关节功能障碍的患者得到治疗，显著提高了生活质量。2015年，我国实施髋、膝关节置换术40万例，并且以每年25%～30%的速度增长[1]。所以，此类手术的并发症发生率不容忽视[2]。THA术后并发症的诊断评估是目前对于关节外科医师的一大挑战[3]，传统影像学检查（CT、X线片、放射性核素扫描）评估THA术后并发症的敏感性尚不理想，磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI）具有软组织分辨率高、三维断层扫描等优势，尤其近年来消除金属伪影技术的发展，使得MRI在THA术后并发症的评估中发挥重要作用[4,5]。本研究针对THA术后并发症进行MRI评估的影像特点进行探讨总结。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2016年1月至2018年5月收治的因初次THA术后出现不适症状而就诊的46例患者，均为单侧，男25例，女21例；年龄36～85岁，平均（63.2±8.3）岁；初次THA到此次就诊时间为15～58个月，平均（30.3±17.2）个月。其中骨水泥型假体8例，非骨水泥型假体38例。收集患者的病史，初次THA术前X线片、CT、放射性核素扫描、实验室检查，术后随访X线片、MRI，以及其中35例进行翻修术患者的术中所见、术后病理及细菌培养结果。

1.2 成像方法

使用1.5T MRI（德国西门子公司），其具有以下优势：①SEMAC序列能够更好地抑制金属伪影；②对具有金属内置物的患者更加安全。

1.3 MRI评估表

本研究归纳总结了针对THA术后MRI评估表（表1），为提高评估的准确性，由两名放射科医师分别独立完成，不能达成一致时，讨论达成一致并记录。

表1 THA术后MRI对照评估表

续表

1.4 翻修术中所见、术后病理及细菌培养结果

详细记录进行翻修术患者的术中所见，包括假体、假体周围骨组织、软组织、病变累及范围，证实假体是否出现松动、周围骨溶解、软组织肿块或破坏、关节周围积液、窦道、异位骨化、骨折等改变。取关节周围组织送病理，中性粒细胞计数＜5个/高倍镜视野者排除感染[6]。

2 结果

2.1 临床诊断

46例的术前诊断为：骨折16例，股骨头坏死11例，骨关节炎8例，先天性髋关节发育不良10例，强制性脊柱炎髋关节炎1例。46例患者复查MRI发现，其中36例中假体周围并发症包括骨溶解19例、无菌性松动15例、感染11例、假体周围骨折4例、假瘤4例，同时证实假体稳定患者11例。

2.2 MRI评估

2.2.1 骨溶解：MRI发现假体周围骨溶解19例，包括股骨近段9例，髋臼侧6例、两者均存在者4例；其中合并假体松动17例。MRI表现为（图1、2）：正常骨质信号消失，T1WI呈稍低信号，T2WI及STIR呈中高混杂或液体信号，少数可见硬化骨质形成的低信号。除2例未接受手术治疗，17例翻修术中证实骨溶解。相应骨溶解处，内为纤维结缔组织，留取标本行病理及细菌培养，中性粒细胞＜5个/高倍镜视野者14例，诊断为无菌性松动。3例根据病理及术后培养，存在感染。

图1 股骨近段骨溶解

图2 髋臼假体松动

2.2.2 无菌性松动：诊断无菌性松动15例，其中股骨柄松动5例，髋臼假体松动6例，两者均松动4例。假体松动的判定基于骨吸收的范围和假体周围环形骨吸收影像的出现。当实验室检查排除感染，MRI也排除磨屑性滑膜炎时，MRI出现较大范围的骨吸收则可推断机械性松动的存在。影像上环形骨吸收与松动密切相关，特别同时存在假体移位、旋转或者下沉的征象。T1WI上假体与骨质之间存在骨吸收，假体-骨界面存在的层状高信号，同时被层状低信号环绕（图2）。

2.2.3 假体周围感染：MRI提示感染11例，最常见征象包括：①滑膜炎10例，呈混杂增厚信号，大量关节渗出；②关节外软组织、骨的增强信号8例；③关节囊外浓聚和连通皮肤的窦道4例；④骨破坏及假体松动7例。分层增厚的高信号滑膜组织常提示假体周围感染（图3）。最终通过术中探查、实验室检查、细菌培养、病理中性粒细胞计数，确诊感染12例。

2.2.4 假体稳定：假体稳定无不适主诉者11例。对于生物型假体，良好的骨长入是假体使用寿命的基础。MRI表现为假体与周围骨小梁直接接触，图像上形成锐利的边界，其间没有缝隙（图4）。同样，完整稳定的水泥-骨界面影像呈现为宿主骨与水泥的直接紧密接触。如果有高信号的光滑层状影像介于骨-假体或水泥之间，则提示有纤维膜形成。

2.2.5 假体周围骨折：MRI示假体周围骨折4例。表现为皮质连续性中断，T2WI及STIR上呈高信号，伴有骨膜及周围组织的水肿反应（图5）。术中探查均证实术前诊断。

2.2.6 假瘤：MRI诊断假瘤4例，表现为假体周围囊性混杂信号包块，多与关节腔临近或有直接连通。T1WI低信号，T2WI及STIR为稍高混杂信号，其外有低信号假包膜影（图6）。假膜多数与人工关节磨屑以及进一步的炎性刺激相关，部分患者呈进展性，可能导致最终骨吸收甚至假体松动[7]。

图3 假体周围感染

图4 髋臼假体稳定

图5 股骨柄假体周围骨折

图6 股骨大转子周围假瘤

3 讨论

3.1 MRI在THA术后的应用现状

传统的影像学评估对于THA术后早期并发症的评估往往效果欠佳，可能使患者错过较早的治疗时机，而导致更严重的骨质丢失及软组织侵袭[8]。需要翻修的患者接受再手术往往是初次置换术后的10～20年，患者的身体状况下降及手术复杂程度的提高使得翻修术较初次置换术花费更高且存在更高的并发症发生率[9]。所以，THA术后并发症的早期诊断可以降低治疗费用、并发症的发生率，并提高临床疗效。

MRI已被广泛应用于常规关节疾病的诊断，但对于THA术后的患者较少应用，主要是由于金属内置物所造成的伪影影响了成像质量。但是近年来去金属伪影扫描序列的发展以及对于扫描条件的探索，使得金属伪影得到显著抑制，由于MRI具有良好的软组织对比度以及敏感性，使得MRI在THA术后并发症的早期诊断上体现出明显优势[10,11]。对比研究显示，对于骨溶解检测的敏感性，MRI（95%）显著优于X线片（52%）和CT（75%）[12]。

3.2 MRI对于THA术后并发症的诊断情况

本研究总结了常见THA术后并发症的MRI特点，并由术中所见及术后病理、细菌培养检测加以印证。作为发生率最高且需再手术治疗的并发症，无菌性松动的典型MRI表现为假体周围光滑的中高或混杂信号影，其为假体与骨质间的纤维结缔组织，如果在各层面均可及此影像，则提示假体与周围骨质的整合不佳，松动可能性大[13]。

骨溶解多由人工关节界面磨损碎屑导致，最常见于金属对金属的摩擦界面，金属对聚乙烯界面次之。其表现为慢性炎症反应，MRI示其区域呈膨胀样，正常骨信号由混杂中低信号取代，其为炎性肉芽组织，部分骨溶解可导致局部过敏反应，为进展性，可最终导致假体松动[14,15]。所以美国FDA建议，对于金属-金属人工全髋关节，术后每年应行MRI复查[11]。

假体周围感染是THA术后灾难性的并发症。MRI对其诊断评估同样具有重要意义。其影像特点包括周围软组织水肿、关节混杂信号积液、骨髓水肿及骨质破坏，窦道或者不同层次软组织间的贯通型液体信号是假体周围感染的特征性表现；另外，关节周围滑膜分层样增厚、中等混杂信号亦提示感染[16]。同时，MRI对于判断假体周围感染的侵及范围，指导术前穿刺以提高术前细菌培养阳性率亦有重要价值。

假瘤是由关节磨损碎屑引起的另一种不良反应[15-20]，其多与关节腔相通，呈囊性有囊壁，其内为炎性细胞浸润及坏死的组织碎屑。常规情况下，骨折通过X线片及CT可以明确诊断，但对于隐匿性骨折或者异常的应力反应，通过MRI更易观测，表现为软组织、骨膜的水肿，部分病例可及骨折线。

3.3 MRI应用于THA术后检查的不足之处

本研究发现，尽管专用序列使金属伪影得到较好的控制，但对于弧形假体的凹面仍存在可观测的金属伪影，如髋臼假体的内面、膝关节股骨髁假体的假体-骨界面，需在今后研究中继续寻求改进之处。同时在初次THA手术中考虑术后MRI检测的需要，尽量减少使用磁性金属内置物（如THA术中股骨近端钢丝捆扎等），也可以优化术后MRI成像的质量。