關節置換術后并發癥的影像學表現及評價

李培嶺，張翔亞，劉玉珂，郭會利

（河南省洛陽正骨醫院（河南省骨科醫院）影像中心，河南 洛陽 471002）

近年來，隨著交通事故的增多、人口老齡化的加劇以及骨科技術的發展，越來越多的患者實施關節置換手術。據不完全統計全世界每年約有100萬人行人工關節置換，約2/3是髖關節，其次是膝關節，再次為肩和肘關節。2014年，我國的人工關節置換術總量已達近40萬例[1]。隨著人工關節置換病例數量的增加，其術后的并發癥如假體無菌性松動、骨溶解、假體周圍感染、異位骨化、假瘤及骨折等的發生率呈逐漸增多的趨勢。文獻報道[2]髖關節置換術后并發癥的發生率為6.5%～7.6%，并發癥的出現給患者帶來巨大的身心痛苦和經濟負擔。因此對關節置換術后并發癥進行較為準確的評估顯得尤為重要。

1 常見術后并發癥

人工關節置換術后并發癥可分為軟組織并發癥和骨性并發癥，常見的并發癥包括：無菌性松動、骨溶解、假體周圍感染、異位骨化、假瘤、骨折等。

無菌性松動是關節假體翻修手術及關節置換失敗的最主要原因，占所有翻修手術的75%[3]，其始動因素是關節假體表面產生的磨損微粒誘導的假體周圍骨溶解所引起的骨性支持作用減弱，假體的機械穩定性喪失。文獻報道假體一旦植入體內，兩個相互運動的界面在承受力的情況下，以0.1～0.2mm/年的速度丟失，甚至以更快的速度丟失[4]，磨損顆粒可以刺激炎性因子的釋放，引發一系列的炎癥反應，同時可調控破骨細胞的活動，這可能是骨溶解發生的重要原因之一。

假體周圍感染是關節置換術后嚴重并發癥，已成為人工膝關節置換術后翻修的首要原因及髖關節置換術后翻修的第三大原因，僅次于脫位及松動[5]。文獻報道人工關節置換術后1%～3%的患者會發生假體周圍感染[6]，其除了導致關節置換失敗及截肢外，死亡率也可達1%～2.7%[7]。有學者[8]對120例關節置換術后感染的患者進行回顧性分析，發現類風濕性關節炎、糖尿病、腫瘤、激素服用史、高尿酸血癥和伴發其他系統感染是關節置換術后感染的高危因素。

異位骨化已成為關節置換術后常見的并發癥，患者多表現為關節疼痛和活動障礙，文獻報道[9]全髖關節置換患者術后異位骨化的發病率在5%～90%。組織學上多表現為關節軟組織內的原始間充質細胞轉化為骨細胞，進而分化為成熟的板層骨。

假瘤也稱為無菌性淋巴細胞為主的血管炎相關病變，其形成原因目前仍不清楚，它被認為是機體對金屬磨損顆粒的不良反應，并可能需要進行翻修手術處理，表現為類圓形的囊實性腫塊與關節囊相通，內伴有液體信號，病理為B和T淋巴細胞廣泛浸潤，同時伴有廣泛的組織壞死，巨噬細胞內可見到金屬碎屑[10]。

2 X線檢查

X線具有良好的空間分辨率，可顯示假體的對位對線關系，對評估假體松動、移位、假體周圍骨折、異位骨化等并發癥具有重要意義。假體無菌性松動的X線表現為假體周圍金屬-骨水泥界面或骨-骨水泥界面出現規則的＞2mm的透亮影或X線復查時透亮線進行性增寬，假體周圍透亮線的產生提示假體與骨界面整合不良，是無菌性松動的重要征象[11-12]。有研究表明，髖臼杯外展角＞60°，前傾角＞20°或后傾提示假體移位[13]。文獻報道[11]髖關節置換術后6年，約有20%的病人出現骨溶解，表現為假體周圍局限膨脹性邊界清楚骨質透亮區，透亮區內無骨小梁存在，常規X線常無法檢測到或低估骨溶解的范圍；此外股骨頭偏心、金屬斷裂或骨水泥斷裂也提示可能有骨溶解。假體周圍非隱匿性骨折表現為假體周圍骨質不連續出現透亮骨折線影，無移位的骨折X線較難發現。假體周圍感染表現為假體周圍金屬-骨水泥界面或骨-骨水泥界面出現不規則＞2mm的透亮影，部分伴有骨質破壞，具有侵襲性且進展較快。異位骨化X線表現為關節周圍軟組織內出現多發的骨性組織。

3 CT檢查

CT密度分辨率較高，可顯示細微骨質結構及早期的骨質改變，診斷骨性并發癥的敏感性和特異性較高，在顯示細微骨折及骨溶解時優于X線，能精確評估骨溶解的范圍、假體周圍是否出現囊性或實性腫塊、關節積液及周圍有無膿腫形成等。骨溶解CT表現為邊界清楚、無骨小梁的低密度區，可呈膨脹性改變，可合并軟組織腫塊，增強后邊緣明顯強化，偶爾可以見到骨膜反應[11-12]。但CT也有一定的局限性，金屬假體置入人體時高衰減系數的金屬與低衰減系數的軟組織之間相接觸，當射線穿過金屬時會產生射線硬化偽影。隨著計算機處理數據能力不斷提升，目前已經有許多方法出現用來抑制CT掃描中金屬植入物的偽影，并且取得不同程度的效果。其中O-MAR是一項最先進去除金屬偽影的迭代重建后處理技術，可以同時減輕條索狀偽影和硬化偽影，且不會增加患者接受的輻射劑量，同時保持較高的對比度[14]，目前已廣泛應用于臨床。

4 MRI檢查

MRI具有多序列、多方位、較高的軟組織分辨力及無電離輻射等優點，能清晰顯示軟組織、骨皮質及骨髓組織等結構。眾所周知，有金屬植入物的患者做MRI檢查時，MRI圖像會產生明顯的金屬磁敏感偽影，表現為信號丟失，圖像變形扭曲，這主要是由于金屬植入物具有非常高的磁化率，能夠引起局部磁場變形，會引起圖像變形與失真，影響圖像質量及診斷效能[15]。隨著MRI新技術層編碼金屬偽影校正（Slice encoding for metal artifact correction，SEMAC）和多采集變諧波圖像融合（MAVRIC）的研發，能在一定程度上減少金屬植入物帶來的磁敏感偽影。SEMAC是一種優化的自旋回波序列，SEMAC圖像的層內偽影減少高達80%，層間偽影減少高達65%，但其信噪比較低，掃描時間長[16]。目前，GE公司推出全新第二代去金屬偽影技術，MAVRIC SL集MAVRIC與SEMAC的技術優勢，具有掃描相對時間短，信噪比高，去偽影效果好，圖像無變形等特點[17]，成為金屬植入物術后并發癥發生的重要評估手段。

無菌性松動MR表現為假體周圍光滑線樣異常信號影，在STIR上呈環形增強信號，有研究顯示該異常信號與假體植入后纖維肉芽組織增生有關[18]，同時會伴有假體的移位、假體周圍骨質溶解。假體周圍骨溶解多表現為正常的骨質信號消失，代之以膨脹性軟組織信號，多伴有外周的低信號帶，提示硬化邊的形成[18]。假體周圍感染在MR上多表現為不規則、周邊強化的積液信號，T1WI呈低信號，T2WI呈高信號，且該信號與假體相通；當手術部位出現軟組織水腫、關節積液、骨質水腫、骨質破壞及引流竇道時則更支持感染的診斷[12，18-19]，STIR序列上顯示更加明顯。有研究表現，膝關節置換術后MRI上板層狀高信號滑膜炎的出現對診斷假體周圍感染具有較高的敏感性和特異性[20]。假體周圍骨折線在MRI上呈低信號，周圍骨髓水腫在T2WI及STIR序列上呈高信號，伴有骨膜反應及軟組織水腫。異位骨化為關節周圍軟組織內骨質沉積，在MRI各序列上同正常骨質一致，T1WI、T2WI序列上均為高信號，STIR序列高信號可被抑制。假瘤在MRI上多表現為囊實性腫塊，可與關節腔相通，Yanny等[21]報道假瘤的典型MR表現為假體周圍積液、軟組織腫脹、臀肌腱撕裂、骨質流失、神經血管損傷等，部分囊性腫塊可進展為實性或囊實性腫塊。

5 核素骨顯像

目前關節置換術后核醫學的研究熱點主要集中在鑒別無菌性假體松動和感染[22]，盡管核醫學技術已有很大進展，但其診斷假體周圍感染的準確性仍存有爭議[5，23-28]。最早臨床上用于診斷假體置換術后感染的放射學標準是111In標記白細胞掃描結合99mTc膠體硫骨掃描，研究顯示其診斷準確性高達95%[23]。由于假體周圍感染時白細胞常聚集在假體周圍，因此標記遷移到感染部位的白細胞對于檢測白細胞介導的炎癥反應過程是非常有用的，并可以區分假體周圍感染和無菌性假體松動[24]，但其特異性較低，臨床上還受到其他感染及抗生素使用的干擾。骨三相掃描作為臨床上最常用的篩查假體周圍感染的方法，其敏感性較高。李欣欣等[25]研究顯示99mTc-MDP骨靜態顯像對診斷假體松動比較敏感，并可提供假體松動的具體部位，對術前病情評價有重要意義。鄧詠梅等[26]研究認為單純延遲的SPECT/CT融合顯像骨-假體彌漫性放射性濃聚診斷為關節感染，其靈敏度、特異度及準確率分別為80%、77.78%、78.6%；如以血流或血池相任意陽性結合延遲的SPECT/CT融合顯像陽性診斷關節感染，其靈敏度、特異度及準確率分別為100%、88.89%、92.9%；延遲的SPECT/CT融合顯像可以對假體松動和感染的具體部位進行精準定位，99Tcm-MDP血流、血池結合延遲的SPECT/CT融合顯像，在關節置換術后假體松動和感染的鑒別診斷中，有較高的臨床應用價值。劉玉珂等[27]研究SPECT/CT顯像診斷人工髖關節置換術后假體松動的靈敏度、特異度和準確性分別為90.9%，71.4%和86.2%。但也有研究不一致的結論，有研究結果顯示，骨顯像對診斷關節置換術后失敗比較敏感，但不能區分失敗的原因是感染還是無菌性松動，因為關節置換術后1年仍有許多非感染患者在骨顯像中表現為假體周圍濃聚[5]。近年來，對18F-脫氧葡萄糖-正電子發射斷層掃描（18F-FDG PET）技術診斷假體周圍感染逐漸成為研究熱點，Aksoy等[28]通過標記FDG的白細胞PET/CT進行掃描，得出其診斷靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值分別為93.3%、97.4%、93.3%、97.4%。Kwee等[29]通過Meta分析得出，應用18F-FDG PET診斷假體周圍感染的靈敏度為82.1%、特異度為86.6%。

綜上所述，影像學檢查在關節置換術后并發癥的評估中具有重要意義。X線檢查仍是首選的方法，CT檢查可發現骨質細微結構，對評價骨溶解有一定的意義。MRI可早期發現關節周圍軟組織情況，隨著去金屬偽影技術的不斷發展，MRI在評價關節置換術后的應用將會更加廣泛。核素骨顯像可作為上述檢查方法的有益補充，可較好的鑒別關節假體周圍感染與松動。總之，影像學可較好的評價假體置換術后的并發癥，指導骨科醫師制定相應的治療手段，進一步提高假體的生存率，改善患者的生活質量。