Достижения в визуализации ишемического некроза головки бедренной кости
Аваскулярный некроз головки бедренной кости (АНФГ) — распространенное и трудно поддающееся лечению ортопедическое заболевание с высоким уровнем инвалидности. Раннее выявление, четкая диагностика и оперативные действия могут предотвратить дальнейшее развитие некроза головки бедренной кости, тем самым предотвращая разрушение головки бедренной кости и восстанавливая функцию сустава. Для того чтобы улучшить показатели ранней диагностики этого заболевания, крайне важно выбрать подходящие методы визуализации. В настоящее время мы оцениваем прогресс, соответствующие преимущества и границы применения нескольких методов визуализационной диагностики, таких как рентген, КТ, МРТ и ЭСТ.
1. Этиология АНФГ
Этиология АНФГ еще не до конца изучена, и обычно ее делят на две категории: травматическую и нетравматическую. Травматические переломы включают переломы шейки бедра, вывихи бедра, переломы вертлужной впадины и межвертлужные переломы, из которых переломы шейки бедра имеют самую высокую частоту встречаемости АНФГ. Патогенез травматической АНФГ хорошо изучен и в основном обусловлен ишемическим и гипоксическим некрозом головки бедра в результате рассечения артериальных сосудов, питающих головку бедра [3]. Этиология нетравматического АНФГ более сложна. По данным широкомасштабного эпидемиологического исследования в Японии, посткортикостероидное лечение и злоупотребление алкоголем являются двумя наиболее значимыми факторами риска, с которыми связаны примерно более 90% пациентов [4]. Основные механизмы патогенеза нетравматического АНФГ следующие.
(i) тромбоз и жировая эмболия в артериях, снабжающих кровью;
(ii) Повышенное внутримозговое давление;
(iii) окклюзия мелких артерий;
(iv) обструкция венозного возврата. Патология травматических и нетравматических причин АНФГ в основном одинакова и представляет собой реакцию различных тканей костного мозга на гипоксию вследствие недостаточного кровоснабжения после ишемии головки бедренной кости. Гемопоэтические ткани погибают через 6-12 часов после начала гипоксии, костные клетки — через 12-48 часов, а адипоциты — через 2-5 дней. Чай Бенфу и др. продемонстрировали, что после ишемического некроза головки бедренной кости на краю некротической костной ткани, рядом с нормальной костной тканью, возникает восстановительная реакция в виде локальной реваскуляризации и образования новой кости. Jiang et al. разделили патологический процесс АНФГ на некротическую и репаративную фазы. Некротическая фаза — это некроз клеток костного мозга и адипоцитов костного мозга, в то время как трабекулярный каркас кости и плотность костной ткани остаются неизменными.
2. диагностическая визуализация АНФГ
2.1 Обычная рентгеновская пленка
Обычное рентгеновское исследование широко используется в больницах общего и первичного профиля из-за его удобства и низкой стоимости. Поскольку рентгеновская пленка отражает количество минерального содержимого в кости, она не может отразить патологический процесс некроза клеток костного мозга и жировых клеток в полости костного мозга во время ишемическо-некротической фазы АНФГ, и может быть показана на рентгеновской пленке только тогда, когда содержание минералов в некротической области кости и вокруг нее значительно изменяется во время фазы восстановления кости. По данным Zhang Xuezhe et al., ранними рентгенографическими изменениями при АНФГ являются частичная депрессия или уплощение суставной поверхности головки бедренной кости и умеренная гиперплотность в центральной части головки бедренной кости и верхнелатеральной области, непосредственно прилегающей к суставной поверхности. На средней стадии головка бедренной кости становится уплощенной, суставная поверхность неровной, плотность неравномерно повышена, между ними — легкая кистозная дегенерация и фрагментация.
На поздней стадии происходит значительная деформация головки бедренной кости с резорбцией и рассасыванием кости, укорочением и деформацией шейки бедра, сужением суставного пространства и комбинированным остеоартрозом. Чжао Девей также предложил четырехступенчатый подход к диагностике АНФГ на рентгенограмме[1]: Стадия I, когда нет положительных рентгеновских находок, с единичными однородными или пятнистыми дефектами. На II стадии на рентгенограмме видна перестройка костной ткани с диффузным остеопорозом и гипотоническими кистозными изменениями, смешанными с повышенной плотностью костной ткани, и иногда признаком полумесяца (признак отделения или разрушения субхондральных трабекул от хряща). На III стадии наблюдаются выраженные кистозные изменения с окружающим склеротическим видом и уплощением головки бедренной кости в области опоры. На IV стадии наблюдается значительный коллапс и уплощение головки бедренной кости в сочетании с дегенеративными изменениями суставов. Рентгенологическая стадия АНФГ, предложенная Чжао Девеем, в основном повторяет диагностические критерии, предложенные Ficat et al[10] в 1980 году, которые до сих пор широко приняты и используются медицинским сообществом.
2.2 CT
КТ, обладая такими преимуществами, как тонкое поперечное сканирование, разрешение высокой плотности и селективное определение значений КТ для поражений, значительно повысила точность ранней диагностики АНФГ. В 1990 году Zhang Xuezhe et al[6] впервые сообщил о КТ-проявлениях АНФГ в Китае: ранние изменения — интактная головка бедра без фрагментации или с незначительной рассеянной фрагментацией и деформацией звездчатого знака (нормальные трабекулы головки бедра расположены радиально с головкой бедра в центре, расширяясь кнаружи от толстого к тонкому); поздние изменения — фрагментация и деформация головки бедра, с участками резорбции кости между фрагментами и очевидной деформацией или исчезновением звездчатого знака. На основании исследования Чжан Сюэчжэ в последние годы были внесены новые дополнения и уточнения в КТ-диагностику АНФГ. Hu Jiumin et al. предложили, что, помимо исчезновения «знака звезды» и деформации трабекул, наличие участков и полос склеротических участков высокой плотности и различных форм остеосклероза в головке бедренной кости, а также утолщение и склероз коры по краю головки бедренной кости также являются ранними КТ-признаками АНФГ.
Помимо исчезновения «знака звезды», деформированных трабекул, пестрых и полосатых остеосклеротических участков, а также небольших кистозных участков резорбции кости, кистозные участки низкой плотности в основном наблюдаются в передней части головки бедренной кости. Диагностика ранних изменений при АНФГ в основном основана на морфологических изменениях в костных трабекулах, т.е. на изменении признака звездчатости, который, как и обычные рентгеновские снимки, не может быть сделан до тех пор, пока процесс репарации остеонекроза не вызовет изменение плотности костной ткани на рентгеновских снимках. Однако преимущества КТ перед обычными рентгеновскими снимками благодаря ее визуализирующим характеристикам очевидны, т.е. она может обнаружить ранние тонкие изменения, такие как гиперплазия, склероз, фрагментация, кистозные изменения и т.д. Как обнаружение ранней стадии АНФГ, так и отражение степени поражения значительно лучше, чем обычные рентгеновские снимки, но невозможность показать некротическую стадию АНФГ является ее ограничением.
2.3 МРТ
МРТ — это метод биомагнитно-спиновой визуализации, который, в дополнение к преимуществам КТ (поперечное сканирование, разрешение высокой плотности), позволяет проводить многоугловую визуализацию (поперечное, сагиттальное, корональное) без изменения положения пациента, а также мультипараметрические методы визуализации (T1WI, T2WI, STIR и т.д.), тем самым приближая раннюю диагностику АНФГ к остеонекрозу (т.е. клетки костного мозга и костного мозга некроз адипоцитов) стадия. Chen Qin и др. пришли к выводу, что точность диагностики АНФГ составила 100% для МРТ, 73,7% для КТ и 71,9% для рентгеновской пленки. В Китае Wu Zhenhua et al.[14] впервые сообщили о стадиях и форме МРТ АНФГ: головка бедренной кости имела нормальную морфологию на Т1-взвешенном изображении на ранней и средней стадиях, с изогнутой полосой низкого сигнала у края и зоной высокого сигнала внутри нее, и еще одной полосой высокого сигнала на внутренней стороне полосы низкого сигнала на Т2-взвешенном изображении. На поздней стадии головка бедренной кости в основном или полностью низкосигнальная, перемежающаяся с пятнами высокого сигнала, с уплощением и коллапсом головки, с полосой низкого сигнала вокруг некротической области и полосой высокого сигнала на медиальной стороне Т2-взвешенного изображения.
Liu Zhaoyu et al. продемонстрировали патологический процесс АНФГ, отраженный с помощью МРТ в экспериментах на животных: МРТ выявила точечный гипосигнал диаметром 2L в полости костного мозга головки бедренной кости на T1WI и T2WI уже через 7 дней после операции у животных в форме, а патологические срезы показали мелкоочаговый лизис и некроз клеток костного мозга с воспалительной клеточной инфильтрацией. Через 14 дней после операции в головке бедренной кости появилось диффузное распределение точечных и мелких пластинчатых гипосигнальных участков, а на патологических срезах было обнаружено некротическое слияние клеток костного мозга и остеобластов в ламели.
Исследование Юань Вена показало, что «признак двойной линии» является важным признаком для выявления ранней АНФГ, т.е. в последовательности T2WI SE полоса низкого сигнала вокруг остеонекроза окружена полосой высокого сигнала с внутренней стороны, которая представляет собой реактивный интерфейс между живой и мертвой костью. В отличие от этого, в исследовании Chen Qin et al [13] была дополнительно выяснена основа изменений МРТ-сигнала в области поражения АНФГ, отражающая его патологические изменения и стадию МРТ. МРТ, с ее чувствительностью к адипоцитам и прямой многоуровневой и разнонаправленной визуализацией, является наиболее полезной для диагностики ранней стадии АНФГ по сравнению с МРТ является наиболее точной и чувствительной по сравнению с другими визуализирующими исследованиями, но ее клиническое применение ограничено из-за высокой цены.
2.4 ЭСТ (нуклидное сканирование)
Ядерная визуализация — это использование ядерных технологий (ядерных и ядерно-меченых соединений, ядерных инструментов) для выполнения функциональной визуализации человеческого тела. Эмиссионная компьютерная томография (ЭКТ) используется в клинической практике с 1972 г. Это метод визуализации радиоизотопов на стереоскопических изображениях in vivo, поскольку трехкратная визуализация кости в основном отражает состояние костного кровотока (в динамической фазе кривая радиоактивности в основном отражает кровоток сосудов головки бедра. В фазе кровяного бассейна он в основном отражает венозный кровоток в головке бедра.
В статической фазе трассер откладывается в костной ткани), поэтому он очень чувствителен для ранней диагностики АНФГ. По данным Li Jinying et al., на ранней стадии АНФГ при ЭКТ обнаруживается радионуклеарный дефект в области головки бедра без окружающей концентрической реакции из-за низкого местного кровоснабжения и метаболизма. На стадии восстановления, вследствие реваскуляризации, восстановления мертвой кости и образования новой кости, радиоактивное поглощение увеличивается, и на поздней стадии в пораженной области наблюдаются аномальные радиоактивные концентрации. В исследованиях на животных, проведенных Sang Sibiao et al, на ранней стадии АНФГ наблюдалось гипометаболическое состояние костной визуализации, которое постепенно увеличивалось до пика преколлапса. Поскольку ЭКТ в основном отражает состояние костного кровотока и свидетельствует лишь о плохой перфузии крови в головке бедренной кости, она не является специфичной для диагностики АНФГ, что является ограничением ЭКТ для диагностики АНФГ.
В целом, рентген, КТ, МРТ и ЭСТ могут отражать патологические изменения АНФГ, но из-за различий в соответствующих механизмах визуализации они по-разному отражают патологический процесс АНФГ. Когда рентген и КТ положительны, поражение уже вошло в фазу репарации и трудно достичь ранней диагностики, в то время как ядерное сканирование может отражать раннее ишемическое состояние, но его специфичность низка. С другой стороны, МРТ может отражать как раннюю ишемическую некротическую фазу гибели адипоцитов и клеток костного мозга, так и специфическую, поэтому в настоящее время она считается наиболее чувствительным и специфичным из всех методов диагностической визуализации при АНФГ. Мы считаем, что для людей с высоким риском АНФГ для скрининга следует предпочесть недорогие и удобные рентгеновские пленки, а для тех, у кого рентген отрицательный, для дальнейшей диагностики следует выбрать качественное исследование МРТ, чтобы пациенты могли быть обследованы экономично, легко, быстро и точно, что позволит достичь ранней диагностики и раннего лечения.
Прогресс в лечении ишемического некроза головки бедренной кости
Ишемический некроз головки бедренной кости — сложное ортопедическое заболевание со сложной этиологией и не до конца понятными патологическими механизмами. В настоящее время в клинической практике широко используются следующие методы лечения.
(1) Нехирургическое лечение: китайская и западная медицина, физиотерапия и массаж обладают определенной эффективностью, но особых эффектов нет, и эффективность медленная.
(2) Медуллярная декомпрессия: одной из причин ишемического некроза головки бедра является повышенное внутрикостное давление. Медуллярная декомпрессия открывает закрытое состояние медуллярной полости головки бедра, уменьшает сопротивление окружающих кровеносных сосудов, снижает внутрикостное давление и усиливает кровоток, что улучшает кровоснабжение головки бедра и облегчает болевые симптомы пациента. Это было основное лечение с 1974 по 1980 год. Однако Лю Юйцзюнь в 12 номере журнала China Orthopaedic Injury за 2001 год предположил, что причина низкой эффективности медуллярной декомпрессии при лечении некроза головки бедренной кости заключается в том, что эта процедура устраняет только «следствие» заболевания, т.е. внутрисуставное давление, но не устраняет «причину» заболевания, т.е. кровоснабжение головки и шейки. Поэтому она не может исправить недостаток кислорода в головке бедренной кости из-за ишемии и теоретически не может завершить некротический патологический процесс.
(3) Остеотомия с васкуляризированным костным лоскутом: механизм заключается в выскабливании некротической кости в головке и шейке бедра и имплантации костного блока с васкуляризированной верхушкой для декомпрессии, механической поддержки и реконструкции системы кровоснабжения в головке и шейке, решения проблемы ишемии головки и шейки и одновременного снижения давления на головку бедра, создания условий для восстановления некротической ткани головки бедра. Литература сообщает (Chen Zhongwei et al, Preliminary report on the treatment of aseptic necrosis of femoral head in adults with rotating deep iliac vessels iliac bone graft, Chinese Journal of Microsurgery, 1986.9(2): 74), что отличный результат составляет более 80% и в настоящее время является основным методом лечения ишемического некроза головки бедренной кости, недостаток в основном в том, что он травматичен и пациенты в основном не хотят его принимать.
(4) Искусственная замена головки бедренной кости: в основном применяется при ишемическом некрозе головки бедренной кости III-IV стадии. В то же время, поскольку искусственная замена головки бедренной кости чревата такими осложнениями, как инфекция, повреждение нервов, вывих, расщепление верхнего конца бедренной кости, оссифицирующий миозит, опускание и свободное смещение протеза, многие ученые считают, что искусственная замена головки бедренной кости подходит только для пожилых людей.
Интервенционная терапия — это метод лечения между нехирургическими и хирургическими методами лечения. Она следует ведущей медицинской идее 21 века — минимально инвазивному лечению, а ее цели и задачи — минимально инвазивные, быстрые, менее болезненные и эффективные. В Китае с 1994 года предпринимаются попытки применения интервенционного лечения ишемического некроза головки бедренной кости, достигнута определенная эффективность. Однако эффективность еще не является удовлетворительной, и необходимо дальнейшее обсуждение оптимальной комбинации перфузионных препаратов, выбора дозы, сочетания эффективного интервенционного лечения и местного медикаментозного лечения, а также цикла повторного интервенционного лечения.
1 Анатомия местных питательных сосудов кости: Кровоснабжение головки и шейки бедренной кости происходит в основном за счет 3 артериальных полос, состоящих из медиальной и латеральной роторных бедренных артерий и окклюзионной артерии. Внутренняя и наружная роторные бедренные артерии образуют факультативное бедренное артериальное кольцо у основания головки и шейки бедра за пределами прикрепления межроторной капсулы, основными ветвями которого являются передняя поддерживающая полосатая артерия, задняя поддерживающая полосатая артерия, задняя верхняя поддерживающая полосатая артерия и задняя нижняя поддерживающая полосатая артерия в четырех группах сосудистых пучков, на долю которых приходится более 70% кровоснабжения головки бедра. Основной ветвью обтураторной артерии является артерия бедренной связки, которая анастомозирует с артерией задней поддерживающей полосы примерно на 14,8%, составляя около 5% кровоснабжения головки бедра.
2 Механизм вмешательства: Исследования показали, что травма, гормоны и злоупотребление алкоголем являются тремя основными факторами, вызывающими АНФГ, на долю которых приходится более 93% случаев АНФГ. Травма вызывает ишемический некроз вследствие острой ишемии головки бедра, вызванной рассечением внутренних и наружных артерий и тромбоэмболией, или ишемический некроз вследствие хронической ишемии головки бедра, вызванной повышенной проницаемостью сосудов головки бедра, вызванной травматическим артритом, замедлением кровотока вследствие утечки плазмы, застоем крови и блокированием перфузии крови.
Существует множество теорий относительно механизмов возникновения АНФГ при злоупотреблении гормонами и алкоголем, среди которых преобладают теории нарушения липидного обмена и внутрисосудистой коагуляции.
(1) Употребление гормонов и злоупотребление алкоголем может вызвать нарушения липидного обмена и увеличение количества свободных жирных кислот в крови, что приводит к локальной жировой эмболии;
② Употребление гормонов и злоупотребление алкоголем может вызвать повреждение эндотелия мелких сосудов, обнажение коллагена в стенке сосуда, локальную агрегацию тромбоцитов, высвобождение TXA2 и образование тромба, с другой стороны, из-за повреждения эндотелия высвобождение PGA2 снижается, что приводит к локальной сосудистой контрактуре и образованию тромба. Поскольку сосудистая сеть бедренной кости является терминальным сосудом с небольшим количеством коллатерального кровообращения, блокирование кровоснабжения влияет на питание головки бедренной кости и приводит к ишемическому и гипоксическому некрозу остеобластов или клеток костного мозга.
Механизм АНФГ заключается в основном в вазоспазме, образовании эмболов и нарушении микроциркуляции, поэтому антиспазм, тромболизис и улучшение микроциркуляции являются ключом к лечению ишемического некроза головки бедренной кости. Китайская траволечение, физиотерапия и массаж, а также наружная контрпульсация могут в той или иной степени улучшить кровоснабжение тканей и облегчить клинические симптомы, но пероральные и внутривенные методы доставки лекарств распределяют препараты по всему организму, а концентрация и воздействие лекарств на органы-мишени очень ограничены.
С развитием медицинской визуализации сосудистая интервенционная перфузионная терапия была применена для лечения ишемического некроза головки бедра в 1994 г. Для перфузии спазмолитических и тромболитических препаратов были выбраны основные кровоснабжающие сосуды головки и шейки бедра — внутренняя бедренная артерия, наружная бедренная артерия и закрытая артерия, которые достигли определенной эффективности в лечении АНФГ благодаря непосредственности действия препарата, высокой местной концентрации препарата и эффекту первого прохождения действия препарата, что обеспечивает Это открыло терапевтический путь между хирургическим и нехирургическим лечением АНФГ. Однако из-за сложности патологического механизма АНФГ и отсутствия специфических терапевтических препаратов, подбор и синергическое сочетание лекарств является ключом к эффективному лечению.
3.Интервенционный метод лечения: Мы используем технику Сельдингера для пункции и канюляции бедренной артерии через контралатеральную бедренную артерию с помощью катетера Cobra 5.0F, катетер суперселективно вводится в медиальную и латеральную бедренные артерии и окклюзированную артерию. 654-2 20-60мг+инъекция Даньшен 30-60мл+низкомолекулярная декстроза 60-120мл) по 2-3 раза в бедро, с интервалом в две недели между второй и первой, и три месяца между третьей и второй, дополненные упражнениями функциональной гимнастики для тазобедренного сустава, и избегать ношения тяжестей более трех месяцев.
4. Эффективность интервенционного лечения: Мы пролечили 38 пациентов с ранним АНФГ в бедре, и все случаи наблюдались в течение минимум 6 месяцев и максимум 2 лет. Сравнительные наблюдения проводились с использованием ядерного сканирования для случаев АНФГ I стадии по Фикату и рентгенографии для случаев АНФГ II стадии по Фикату. Эффективность этой группы случаев оценивалась в соответствии с критериями оценки эффективности лечения ишемического некроза головки бедренной кости у взрослых, сформулированными Ортопедическим обществом Китайской медицинской ассоциации на Первом обществе по остеонекрозу в Даньдуне, провинция Ляонин, в 1995 году, в основном по стандартным четырем общим баллам (25 — боль, 18 — функция, 17 — подвижность сустава и 40 — рентгеновская оценка) для полного анализа функции тазобедренного сустава. ～ Результаты показаны в таблице.
Стадия Количество бедер (n) До лечения (баллы) После лечения (баллы) Разница
I стадия (6) 77,5±0,5 100±0,00 * 22,5±0,5
Фаза II ( 32) 54,56 ± 7,27 93,5 ± 5,11 * 41,23 ± 8,51
Разница в баллах до и после лечения была значительной по t-тесту (p<0.05) В случаях I стадии диагностика и контроль после лечения определялись с помощью ядерного сканирования костей, и первоначальный ядерный дефект вернулся к норме после лечения; в случаях II стадии контроль до и после лечения проводился с помощью рентгена, и некротическая кистозная область исчезла или уменьшилась после лечения, и новая кость заполнилась. Ангиография до и после лечения показала, что количество кровеносных сосудов в области головки бедра было значительно увеличено, утолщено и удлинено, а окрашивание усилилось после интервенционного лечения. Общий показатель успешности лечения 38 случаев раннего ишемического некроза головки бедренной кости, которые лечились с помощью комплексной китайской и западной медицины, составил более 95%.