基于MRI、CT不同层面和位像形态学依据回顾性分析双侧股骨头坏死塌陷的危险因素****☆

刘朝晖1，李子荣2，孙伟2，张念非2，郭万首2

1北京协和医学院研究生院，中日友好临床医学研究所，北京市 100029；2中日友好医院骨科，骨坏死与关节保留重建中心，北京市 100029

刘朝晖☆，男，1969年生，汉族，山东省青岛市人，北京协和医学院研究生院在读博士，副主任医师，主要从事骨坏死和关节外科的研究。
liuzhao1988@sina.
com

首都医学发展基金重大联合项目（2002-1007）*；国家自然科学基金面上项目（30672117）*；卫生部部属（管）临床重点学科项目（2007-2009）*；中日友好医院重点学科课题（ZDXK-LX03-01）*

摘要
背景：MRI、CT对骨组织形态学变化评估为客观金标准。
目的：基于MRI、CT不同位像影像学客观依据分析双侧股骨头坏死塌陷的危险因素。
设计、时间及地点：自身对照，分类汇总分析，试验于2003-04/2007-06在北京协和医学院研究生院完成。
参试者：选择本科收治的双侧股骨头坏死并有完整塌陷前/未塌陷资料的患者48例，男21例，年龄21~48岁；女27例，年龄23~46岁。均为激素性股骨头坏死。股骨头坏死按照国际骨循环学会（ARCO）标准分期，ARCOA-C 4例，ARCOB-C 4例，ARCOB-B 12例，ARCOC-C 28例。
方法：对有单/双侧塌陷的双侧股骨头坏死的患者影像资料进行回顾性分析。根据早期MRI T1中低信号带的形态分为开放型和包含型。根据坏死灶的CT变化类型分为：a：坏死灶形成硬化带，并且在软骨下骨下为连续的硬化带；b：在软骨下骨下为不连续的硬化带；c：软骨下骨下硬化带形成不明显；d：没有明显硬化带形成，坏死灶呈均匀中密度影。
主要观察指标：坏死灶大小、位置、MRI形态、CT形态及塌陷。
结果：单侧塌陷43例(ARCOA-C 4髋，ARCOB-C 4髋，ARCOB-B 12髋，ARCOC-C 23髋)，双侧塌陷5例(ARCOC-C 10髋)。负重面外侧型（64髋）塌陷49髋(ⅡB 12髋，ⅡC 37髋)，负重面中央型（21髋）塌陷4髋(ⅡC 4髋)负重面内侧型（11髋）无塌陷；早期MRI T1中低信号带的形态开放型塌陷51髋，闭合型塌陷2髋。CT示坏死灶形成硬化带，并且在软骨下骨下为连续的硬化带0/23(type-a)；有不连续硬化带形成但没有延伸到软骨下骨下者塌陷19/30髋(type-b)；CT有硬化带形成，并不连续延伸到软骨下骨下者塌陷28/37髋(type-c)；没有硬化带形成，病灶呈均匀中高密度影者塌陷6/6髋(type-d)。
结论：以MRI、CT评估，坏死灶上负重面外侧型更易早塌陷；对于双侧股骨头坏死的病例，MRI显示相似的面积，T1低信号带包含型者，预后相对较好；CT显示软骨下骨均匀增厚或明显的"焊接"现象是延迟塌陷的因素；但是软骨下骨没有或
有不均匀不连续性硬化是危险因素。
关键词：双侧；股骨头坏死；塌陷；危险因素

刘朝晖，李子荣，孙伟，张念非，郭万首.基于MRI、CT不同层面和位像形态学依据回顾性分析双侧股骨头坏死塌陷的危险因素[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12(22):4249-4252
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-22/22k-4249(ps).pdf]

中图分类号: R683
文献标识码: B
文章编号: 1673-8225
(2008)22-04249-04

Risk factors for collapse in patients with osteonecrosis of bilateral femoral heads: Retrospective analysis based on MRI and CT

Abstract
BACKGROUND: MRI and CT assessments are golden standards for bone histomorphological changes.
OBJECTIVE: To explore the risk factors for the osteonecrosis and collapse of bilateral femoral heads based on MRI and CT imaging.
DESIGN, TIME AND SETTING: The self-control and summary were performed at Department of Graduate, Peking Union Medical College from April 2003 to June 2007.
PARTICIPANTS: Forty-eight patients with osteonecrosis of bilateral femoral heads but no collapse before osteonecrosis were selected from Department of Graduate, Peking Union Medical College, including 21 males aged 21-48 years, and 27 females aged 23-46 years. The osteonecrosis was caused by hormone. The patients were classified according to the criteria of Association Research Circulation Osseous (ARCO): 4 cases of ARCOA-C, 4 of ARCOB-C, 12 of ARCOB-B and 28 of ARCOC-C.
METHODS: The data of patients with osteonecrosis of femoral head with unilateral or bilateral collapse were retrospectively analyzed. According to the shape of low signal band on coronal section of procollapse MRIT1, the osteonecrosis of femoral head was classified into open type and contained type; According to the imaging changes on CT, 4 types of osteonecrosis were found in lesions: a. there was sclerotic band around the necrotic lesion, moreover, a continuous sclerotic band formed beneath subchondral bone; b. there was an discontinued sclerotic band beneath subchondral bone; c. there was no obvious sclerotic band beneath subchondral bone; d. there was no sclerotic band around osteonecrotic lesion.
MAIN OUTCOME MEASURES: Size, location, MRI and CT appearance of lesions and collapse.
RESULTS: In all the patients with osteonecrosis of the femoral head, 43 cases (ARCOA-C 4 hips, ARCOB-C 4 hips, ARCOB-B 12 hips, and ARCOC-C 23 hips) were affected with unilateral collapse and 5 (ARCOC-C 10 hips) were bilateral collapse; 49 femoral heads (ARCO-B 12 hips, ARCO-C 37 hips) had lateral collapse; 4 femoral heads (ARCO-C 4 hips) had central type collapse, and 11 hips had no collapse. According to the shape of low signal band on coronal section of procollapse MRIT1, 51 hips had open collapse and 2 hips had contained type collapse. According to the classification on CT, there were 0/23 hips with type-a, 19/30 with type-b, 27/38 with type-c and 6/6 with type-d.
CONCLUSION: Lateral collapse is more common based on MRI and CT assessments. For cases of osteonecrosis of the bilateral femoral heads, those of contained type with low signal band on TI show a prognosis if the size of lesions is similar on MRI. Thickness or obvious welding is risk factor for delayed collapse. No or discontinued sclerotic band beneath subchondral bone on CT is other risk factor for collapse.

Liu ZH, Li ZR, Sun W, Zhang NF, Guo WS.Risk factors for collapse in patients with osteonecrosis of bilateral femoral heads: Retrospective analysis based on MRI and CT. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(22): 4249-4252(China) [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-22/22k-4249(ps).pdf]

缺血性股骨头坏死是一种进展性疾病，自然病程进展方面，A、B、C 3型之间在股骨头坏死的预后方面有着显著差异。面积愈大愈易塌陷。目前学者们普遍认为大面积/体积股骨头坏死灶是股骨头塌陷的重要危险因素[1-2]。但在临床中，也发现病灶面积相似的双侧股骨头缺血性坏死，两侧塌陷的时间相差很大。通常认为股骨头缺血性坏死塌陷是多因素的作用，本文旨在观察双侧股骨头缺血性坏死塌陷前与未塌陷的病灶形态学自身对比情况，寻找塌陷的危险因子。

设计：自身对照，分类汇总分析。
时间及地点：试验于2003-04/2007-06在北京协和医学院研究生院完成。
对象：选择本科收治的双侧股骨头坏死并有完整塌陷前/未塌陷资料的患者48例，男21例，年龄21~48岁；女27例，年龄23~46岁。均为激素性股骨头坏死。从应用激素到一侧塌陷的时间为6~50个月。对初次就诊时双侧股骨头塌陷的患者予以排除。患者对试验及治疗知情同意。

影像学观察：
所有患者有MRI及CT、平片资料，MRI做额状面、横断
面、矢状面扫描，CT成像做横断面扫描，后期加做二维
CT。

观察方法：
对髋关节的平片、CT及MRI影像变化进行分类：对双侧
股骨头坏死的患者不同时间的影像尽可能采用同一层面
进行比较。

观察区域：
①正常骨与坏死骨交界处。②坏死区。③软骨及软骨下
骨。

股骨头坏死诊断标准：MRI T1显示特征性的低信号带，T2显示双线征；少数MRI T1显示弥漫性低信号，后期结合临床及影像确诊。股骨头坏死按照国际骨循环学会（ARCO）标准分期。根据冠状位MRI显示的股骨头坏死灶面积占股骨头面积的百分比将股骨头坏死分成3型，在Ⅰ期和Ⅱ期，坏死面积小于15%为A型，15%~30%为B型，30%以上为C型；在Ⅲ期后塌陷高度< 2 mm 为A型，2~4 mm 为B型，塌陷高度> 4 mm 为C型；又根据灶相对于股骨头承重部位将股骨头坏死分为内侧、中央和外侧型[3-4]。将MRI额状面股骨头最顶点做垂直地面的垂线，垂线以内为内侧，髋臼最外侧做垂直地面的垂线，垂线以内为中央型，以股骨头坏死灶与关节软骨下骨接触的最外侧点计算，中央型包含内侧，外侧型包含内侧和中央型。股骨头坏死灶的大小采用Kerboul等[2]的方法，在髋关节前后位和侧位测量坏死灶的夹角和。
硬化带（Ⅱ期）的判定标准：①股骨头正常骨与坏死骨交界处X射线或CT出现条带状硬化带。②股骨头坏死区异常簇状，斑片状高密度硬化。早期MRI T1冠状面从前向后层低信号带的形态分为开放和包含型。开放曲线型：坏死灶位于股骨头负重区，T1低信号带与软骨下骨相交，是坏死灶的最长轴或接近最长轴。包含曲线型：T1低信号带与软骨下骨不相交；或相交线明显短于坏死灶的最长轴。
随访CT观察分类：ARCO-A：a：坏死灶形成硬化带，并且在软骨下骨下为连续的硬化带；b：在软骨下为不连续的硬化带。ARCO-B及ARCO-C：a：坏死灶形成硬化带，并且在软骨下骨下为连续的硬化带；b：软骨下骨下硬化带形成不明显；c：在软骨下骨下为不连续的硬化带；d：没有明显硬化带形成，坏死灶呈均匀中密度影。
观察终点：患者股骨头坏死进入ARCO分期Ⅲ期。
主要观察指标：以MRI形态、CT形态评估塌陷、坏死灶大小及位置。
设计、实施、评估者：由本文第一、二、三作者完成。均经过相关实验内容培训。

统计学分析：由第一作者采用SSPS 11.5软件完成统计分析，多个参数比较用单因素χ2检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

2.1 参与者数量分析纳入双侧股骨头坏死患者48例，均进入结果分析，无脱落。
2.2 股骨头坏死的类型与塌陷情况双侧股骨头坏死的类型与塌陷情况分组，病死灶大小根据ARCO分期分类，其中C-C组包括5例双侧塌陷者，见表1。

ⅡA无塌陷，外侧型塌陷几率高，与中央型比较，差异有显著性意义（P < 0.01）。
2.5 根据MRI T1显示特征性的低信号带分类开放型-开放型（32-32）占66.6%，开放型-包含型（14-14）占29.2%。包含型-包含型（2-2）占4.2%。有单侧塌陷者未塌陷的一侧与两侧塌陷后塌陷的一侧作为一组，开放型-开放型坏死灶上负重面类型与塌陷见表4。

由表4可知，外侧型更易塌陷。ABC 3型相比，C型更易塌陷。
开放型-包含型坏死灶上负重面类型与塌陷见表5。

开放型14髋塌陷；包含型未有塌陷。
包含型-包含型（2-2）包括外C 2髋，内B 1髋，中A 1髋，外C 2髋塌陷。
2.6 股骨头坏死的CT变化见图1，图2。

CT示坏死灶形成硬化带：
并且在软骨下骨下为连续的硬化带23髋(type-a)，未有塌陷。

有不连续硬化带：
形成但没有延伸到软骨下骨下者塌陷30髋(type-b)，塌陷19髋。

CT有硬化带形成：
并不连续延伸到软骨下骨下者塌陷37髋(type-c)，塌陷28髋。

没有硬化带形成：
病灶呈均匀中高密度影者塌陷6髋(type-d)，塌陷6髋。
有硬化带形成的股骨头坏死，塌陷前坏死灶内囊性变（透亮区）出
现在靠近硬化带的位置，并且贴近软骨下骨的囊性变（透亮区）出
现后，股骨头很快变形。
在CT表现为被硬化带完全包绕后，面积较前期缩小。ARCO-A 3髋
及ARCO-B 2髋前后比较病灶减小。

2.7 塌陷髋的疼痛变化 64%(34/53髋)的塌陷髋在塌陷前出现明显髋周围疼痛。42%(18/43髋)的未塌陷髋出现过疼痛。

日本学者认为坏死区的大小和部位能准确判断其预后[4]。他们认为骨坏死的大小与没有经过特殊治疗股骨头坏死的预后有着很好的相关性。本文结果支持此观点，外侧型的股骨头坏死灶位于负重面，更易早塌陷。目前国际上常用的几种股骨头坏死分类方法都提到股骨头的部位分类，笔者尝试采用最大冠状位MRI股骨头最顶点向下做垂线，垂线以内为内侧，以股骨头坏死灶与关节软骨下骨接触的最外侧点计算，以此分类分析，并发现此与股骨头坏死早中期塌陷的相关性。尽管国内外有学者在试应用坏死灶大小定量的方法研究与股骨头坏死塌陷的相关性，但本方法简单实用，当然有待研究此法与其他方法的相关性及特异性。
包含型的股骨头缺血性坏死成为早期塌陷的保护因子，可能是由于软骨下骨的存活和完整性较好。早在上世纪80年代，Ficat[5]通过对骨坏死病理组织学的研究就发现，当坏死灶波及到软骨下骨时，软骨下骨会出现被破骨细胞吸收变薄的现象。对有硬化带形成的股骨头坏死，坏死灶内囊性变（透亮区）出现在靠近硬化带的位置，是危险信号。任何贴近软骨下骨的囊性变（透亮区）都是塌陷或即将塌陷的信号。CT显示Ⅱ期坏死灶软骨下骨均匀增厚或明显的"焊接"现象是延迟塌陷的因素；但是软骨下骨没有或有不均匀（不连续）硬化是危险因素。而没有明显的硬化带形成，骨小梁结构消失，病灶呈均匀中高密度影者，是塌陷的危险因素。可能并非所有的Ⅰ，Ⅱ期股骨头坏死都需要积极手术，坏死面积小（A），病灶远端关节面，早期塌陷几率少，完全位于骨骺内的小病灶，不论其影响到软骨下骨与否，有缩小的可能。Saito等[6]对一组小病灶的股骨头缺血性坏死进行随访，有2例病灶缩小，其他大多数没有变化。
Ito等[7]对一组双侧股骨头缺血性坏死非塌陷侧股骨头坏死进行随访（5~16年，平均9年），36%的病灶缩小。Kopecky等[8]对一组（25髋）肾移植后骨坏死的患者进行MRI连续随访观察，6髋病灶消失。而Ⅱ期病灶消失的报道未见。有学者认为即使是Ⅰ期的病灶，在随访中大小不会变化。然而，Hernigou等[9]对一组小病灶股骨头坏死的长期随访（平均11年），88%出现症状，73%出现塌陷，有较高的塌陷率。本组中小病灶病例较少，有待对此类患者进行大量和长期的随访研究。
一般认为股骨头缺血性坏死隐匿性发病，0~Ⅱ期没有症状，症状一般发生在Ⅲ期。但有学者不认为如此。通过对另一组使用大剂量糖皮质激素而导致股骨头坏死患者的前瞻性临床观察发现约有40%的股骨头缺血坏死患者在股骨头坏死发病时出现一过性，2~10 h 不等的下肢剧痛，这有可能是骨坏死的早期症状，尚需进一步证实。Ficat提到50%的患者在FicatⅠ期出现腹股沟周围疼痛，可能放射到大腿，常常夜间加重。他考虑与缺血与骨内压增高有关（> 30 mm Hg）。Hernigou等[10]对镰刀型红细胞性贫血继发无症状的股骨头坏死进行随访发现，症状总是先于塌陷，本实验结果支持他的结论。
建议对有塌陷危险者积极治疗，在塌陷前挽救关节。目前对股骨头坏死的手术治疗尚没有完全有效的方法。当然，本文虽然采用了自身对照的方法，但所选择的样本多为不同期观察，或致病因子持续存在，可能有混杂因素存在，是本试验的缺点。

1 Mont MA，Hungerford DS. Non-traumatic avascular necrosis of the femoral head. J Bone Joint Surg Am 1995;77(3):459-474
2 Kerboul M，Thomine J，Postel M，et al. The conservative surgical treatment of idiopathic aseptic necrosis of the femoral head. J Bone Joint Surg Br 1974；56（2）：291-296
3 李子荣.股骨头骨坏死的ARCO分期[J].中华外科杂志，1996，34（3）：186-187
4 日本厚生省特发性股骨头坏死调查研究分会.特发性股骨头缺血性坏死诊断及治疗方针[S].2004
5 Ficat RP. Idiopathic bone necrosis of the femoral head. Early diagnosis and treatment. J Bone Joint Surg Br 1985；67（1）：3-9
6 Saito S，Ohzono K，Ono K. Minimal osteonecrosis as a segmental infarct within the femoral head. Clin Orthop Relat Res 1988；（231）：35-50
7 Ito H，Matsuno T，Omizu N，et al. Mid-term prognosis of non-traumatic osteonecrosis of the femoral head. J Bone Joint Surg Br 2003；85（6）：796-801
8 Kopecky KK，Braunstein EM，Brandt KD，et al. Apparent avascular necrosis of the hip：appearance and spontaneous resolution of MR findings in renal allograft recipients. Radiology 1991；179（2）：523-527
9 Hernigou P，Poignard A，Nogier A，et al. Fate of very small asymptomatic stage-I osteonecrotic lesions of the hip. J Bone Joint Surg Am 2004；86-A（12）：2589-2593
10 Hernigou P，Habibi A，Bachir D，et al. The natural history of asymptomatic osteonecrosis of the femoral head in adults with sickle cell disease. J Bone Joint Surg Am 2006；88(12)：2565-2572