非创伤性股骨头坏死塌陷预测的研究进展
作者：谢文光 作者单位：中国中医科学院望京医院，北京100102
【关键词】 非创伤性股骨头坏死
很多研究表明，非创伤性股骨头坏死(nontraumatic osteonecrosis of the femoral head,nonfh)的塌陷跟坏死病灶的位置及大小关系密切，而股骨头一旦塌陷，预后极差，因此，国内外学者做了许多预测股骨头坏死塌陷的研究。目前主要是采用x线平片和mri进行预测。现就以x线片和mri预测股骨头塌陷预测的方法及研究做以下综述。
1x线片预测
虽然x线不能早期诊断nonfh，但是在坏死修复到一定程度后即有阳性表现，且其具有反映整个股骨头及坏死区的轮廓、方法简便、易于基层医院推广等优点，因此，通过x线进行塌陷预测仍然具有重要的意义。目前x线预测塌陷的方法主要根据坏死的部位特点和坏死程度建立的。
1.1根据坏死部位特点的预测方法
根据坏死部位特点的预测方法主要有ohzono分型法。虽然该法根据坏死区相对于负重区的位置把ⅰ型再分为3个亚型，在一定程度上也反映了坏死程度，但并没有把它量化，所以在这里把该法归为根据坏死部位特点这一类别。
1991年，ohzono等[1]基于x线前后位片，根据坏死区的部位特点将其分为ⅰ型、ⅱ型和ⅲ型。ⅰ型有硬化带形成，根据硬化带外侧端所在位置的不同分为ⅰ-a、ⅰ-b、ⅰ-c3个亚型，ⅰ-a型硬化带外侧端占在负重区内1/3处，ⅰ-b型在中1/3处，ⅰ-c型在外1/3或其外侧处;ⅱ型坏死区没有硬化带，股骨头负重区表面轻度变扁但尚未出现骨性关节炎;ⅲ型有囊性变，按囊变位置的不同分为ⅲ-a和ⅲ-b两个亚型，前者囊变区在股骨头中央或内侧，负重区的软骨下骨板没有受累，后者囊变区在负重区的外2/3处关节面下。他们观察了87例115髋股骨头坏死，属ficatⅰ、ⅱ期，随访平均5年(2~18年)，各类型股骨头坏死塌陷的发生率分别为ⅰ-a型：0%;ⅰ-b型：19%;ⅰ-c型：94%;ⅱ型：100%;ⅲ-a型：12%;ⅲ-b型：100%。结果表明股骨头塌陷易发生于ⅰ-c、ⅱ、ⅲ-b型，而其余型不易塌陷，作者认为，如果坏死范围大，累及负重区，在应力作用下头易塌陷，若坏死范围小或软骨下骨完整，则不易塌陷。
该分型方法是基于观察较大样本量股骨头坏死建立起来的，其分类反映股骨头坏死的类型较为全面，结果显示预测塌陷准确度高，而且不需要测量坏死角度或面积等，比较简便易行;但也有不足，该法基于x线正位片进行分型的，不能反映坏死区的三维空间位置。
1.2根据坏死程度的预测方法
股骨头坏死的程度在x线上主要从坏死区的面积比例和弧度两方面去衡量。
1.2.1sugano坏死面积百分比法
由于ohzono在其研究中ⅰ-b、ⅰ-c型的塌陷率分别为19%和94%，而为何同一类型中有塌陷与不塌陷并未研究。sugano等[2]于1994年在ohzono预测法的基础上计算x线正、侧位片坏死灶的面积百分比，探讨其与塌陷的关系。
他们用x-plan 360i数码面积仪(computerized digital planimeter)划出坏死区及正常区域轮廓并分别计算出面积sn(necrotic area)、si(intact area)，坏死面积百分比=sn/(sn+si)×100%。他们对149髋ⅰ型坏死分为塌陷组与非塌陷组进行回顾性研究，结果发现塌陷组侧位片的坏死面积明显大于非塌陷组，ⅰa型坏死的正位与侧位片坏死面积的百分比均在30%以下，随访无塌陷;ⅰ-b和ⅰ-c型的塌陷率分别是44%和88%，在侧位片上，塌陷组中坏死区百分比最低为44%，而未塌陷组最高的为42%，这表明侧位片坏死面积百分比有较为明显的塌陷临界值。他们认为结合正、侧位片比单纯正位片更能反映三维空间，这是因为侧位片上股骨头前部和后部不重叠;侧位片坏死面积百分比对预测塌陷较为敏感，把其加入ohzono预测法可使准确性提高。
这个研究把坏死病灶面积量化，而且发现塌陷组与非塌陷组之间有一个明显的临界值，这使预测塌陷非常敏感，但该方法没有囊括ⅱ和ⅲ型，而为何ⅲ-a型中还有部分塌陷也没有进行研究。
1.2.2kerboul法(弧度和法)
1974年，kerboul等[3]通过测量前后位及侧位x线片上股骨头受累面的弧度，以两者之和体现坏死区域大小，当受累股骨头表面弧度之和若大于或等于200°，为大范围，小于或等160°为小范围，在两者之间则为中等范围。他们通过观察76例112髋，其中92髋进行截骨术，结果显示：若受累股骨头表面弧度之和大于200°，预后较差，若小于160°，预后较好。90年代，steinberg等通过研究后也认为坏死区域表面弧度和大于200°者预后较差。
2000年，chen ch等[4]采用kerboul弧度和法观察25例27髋行髓芯减压术的股骨头坏死，随访1年以上，结果弧度和大于250°者全部塌陷，小于250°者只有1例塌陷。
这些预测塌陷研究的结果显示弧度和法较为敏感，而且操作非常简便，但对ohzono分型中ⅱ、ⅲ型的测量难以操作，即该法不能测量全部nonfh类型。
2mri预测
mri对nonfh早期的病理变化极其敏感，并有明显的特异性，是早期诊断的最可靠的检查之一，其对塌陷预测同样有着重要的意义。mri预测nonfh塌陷的方法在已公开发表的文献中很常见，除了坏死的部位特点和程度外，很多学者还注意到了坏死的信号特点对塌陷的影响。
2.1根据坏死部位特点的预测方法
这一类主要有sugano法，该法从x线的ohzono分型法演化而来，是基于坏死病灶相对于负重区的位置建立起来的。
1994年，sugano等[5]根据t1加权正中冠状位显示的坏死范围，将股骨头坏死分为3型：a型为坏死区不超过股骨头负重区的内1/3，b型为不超过内2/3，c型为坏死超过负重区的2/3。该作者对60例放射性检查正常、应用激素的患者进行前瞻性研究，首次mri检查示16髋出现坏死征像，a型6髋，b型2髋，c型8髋，随访平均5年，结果c型6髋在2~5年后股骨头全部塌陷。作者认为，c型中，冠状位及矢状位的坏死范围均超过50%时，塌陷可能性非常大。
1997年，kubo等观察了51例肾移植行激素治疗的患者，经平均43年的随访，共13例23髋发生股骨头坏死，a、b、c型分别有3、4、16髋，12髋发生头塌陷，均为c型。
同年sakamoto等又将c型细分为两类，坏死范围超过2/3而未超出髋臼缘为c型;超出髋臼缘为d型，他们对17例31髋进行前瞻性研究，a、b、c、d型分别有4、5、11、11个别髋，经过2~58年的随访，只有3个d型髋发生塌陷，这说明在大范围的坏死类型中，远期塌陷率也不高。
1999年，ito等观察了63例72髋，其中a型5髋，b型8个髋，c型59个髋，经过平均61年的随访，c型股骨头坏死中仍有15个髋(25%)未发生头塌陷，a或b型中只有2个发生塌陷。作者认为不发生塌陷的大块坏死与骨坏死后死骨吸收缓慢，新骨形成超过骨吸收，骨小梁增粗，仍维持正常结构和功能相关。
纵观上述研究，虽然有的显示预测较敏感，但他们样本量都不大，而且同一类型在不同人研究的结果相差大，甚至相反，说明该方法的准确度目前还不够确切。
2.2根据坏死程度的预测方法
股骨头坏死的程度在mri上也是主要从坏死区的面积比例和角度去衡量。
2.2.1koo法(也叫坏死指数法)
1995年，koo等[6]依据t1加权mri正中冠状位和矢状位像股骨头负重区的异常信号确定坏死区角度，即坏死区内、外侧点或前、后点与股骨头圆心间连线之夹角，分别用a、b表示。坏死指数公式：坏死指数=(a/180)×(b/180)×100。根据该指数将病变分为三个等级：a级：小于33，为小坏死区;b级：33~66，为中等坏死区;c级：67~100，为大坏死区。他们将33例37髋nonfh随机分为髓芯减压加植骨组和保守治疗组进行观察，分别为19髋和18髋，37髋分级：a级8髋，b级22髋，c级7髋。结果8髋a级中仅1例发生头塌陷，塌陷率b、c级分别为95%、100%。分析显示，坏死指数小于30时，无1例发生头塌陷，是发生股骨头塌陷的低度危险组;而大于40时均发生塌陷，为高度危险组;介于30~40者，有一半发生头塌陷，为中度危险组。
2003年，sebastian等[7]分别采用坏死指数法、改良坏死指数法及坏死区百分比对25例39髋股骨头坏死塌陷预测进行对比性研究，结果显示三种方法对塌陷预测都比较可靠，改良指数法最可靠，作者认为坏死区百分比测量较为繁琐，没有坏死指数法及改良坏死指数法可操作性强。
坏死指数法简便易行，重复性好，在一定程度上反映的是股骨头坏死三维空间，但也有它的不足，koo认为坏死指数最大为100，但有的坏死区的角度大于180°，坏死指数有可能大于100，分级标准与理论、实际有相悖之处。
2.2.2kerboul改良法
2006年，ha yc等[8]通过测量mri正中冠、矢状面上股骨头受累面的弧度，以两者之和体现坏死区域大小。分为4度：小于200°为1度，200°~250°为2度，250°~300°为3度，大于300°为4度。作者观察了33例37髋nonfh，随访5年以上，结果4髋小于190°都没有塌陷，25髋大于240°全部塌陷，8髋介于两者间中有4髋塌陷。
该法简便易行，但基于该法的研究样本量偏小，其准确性还需大样本量检验。
2.2.3坏死面积比例法
坏死面积比例法是根据球带或球冠的面积计算公式s=2πrh(r为股骨头半径，h为层厚)，求出所有层面的坏死面积sn=α/360×2πrh和股骨头面积sh=β/360×2πrh(α为坏死角度，β为股骨头对应角度)。坏死灶与股骨头的总面积分别等于各个层面相应面积之和。坏死面积比例=总坏死面积/股骨头面积×100%。
2005年，赵凤朝、李子荣等[9]计算27例38髋股骨头坏死面积比例和坏死指数，比较他们在股骨头缺血性坏死塌陷预测中的价值。结果有28髋塌陷(737%)，10髋未发生塌陷(263%)，坏死面积比例的相对危险度为1043，p=0000;坏死指数的相对危险度为1020，p=0000，说明坏死面积比例和坏死指数均可用于塌陷预测，坏死面积比例更准确。
他们[10]还用标本测量与mri图像测定比较检验后者的准确性，结果表明mri图像法计算出的结果能代表股骨头坏死的实际情况。但是这种方法繁琐，可操作性差，在临床上难以推广。
2.3根据信号特点的预测广阔
kokubo法[11]是在1992年，kokubo等根据早期股骨头坏死mri的t1加权像的信号特点分为5型：a型头内广泛低信号，b型头外上方有低信号区域，c型头内横行低信号带，d型头内散在不均匀斑点低信号，e型股骨头远端有低信号区。作者观察了37例患者55髋，经2年以上随访，结果13例c型中有9例发生塌陷(69%)，而其他4型中未发现有塌陷者，他们认为在mri的正中冠状位像中有硬化带横穿过股骨头提示头塌陷的可能性较大。
随后，他和takatori又对25例32髋x线片正常、mri异常的股骨头坏死进行观察，也认为低信号条带横穿股骨头者容易塌陷;同时，发现硬化带从中部穿过股骨头、并在负重区下者塌陷的危险性最大。
该方法比较简单，研究结果表明敏感性也比较强，但实际临床上“双线征”是股骨头坏死mri的一个特征性表现，所占比率高，而该方法并未把具“双线征”特点病例纳入分型，所以在临床上不实用。
2.4同时根据坏死部位特点、程度的预测方法
2.4.1laffirgue法
1993年，laffirgue等[12]采用t1加权像中冠状位股骨头中部2 cm连续扫描的4个层面，计算每个面的wb值(负重坏死区域在负重区百分比)，然后取平均值进行预测，wb=β/γ×100%，其中β为股骨头负重区受累骨皮质对应髋臼顶的角度，γ为股骨头全部负重区骨皮质对应髋臼顶的角度，当坏死区域局限于股骨头内的某一区域并远离承重面时wb=0%。作者对27例31髋1期或2期头坏死进行观察，平均随访46个月，结果表明，wb值小于45%均未塌陷，而大于45%者均塌陷，他们认为，坏死的范围和位置对股骨头坏死后塌陷的预测很有帮助。
该研究的结果提示该方法对塌陷预测非常敏感，虽然取冠状位股骨头中部2 cm多个层面稍有繁琐，但相对其他方法简化了不少，而且测量也简单，但是该研究的研究对象样本量比较小，还有待进一步大样本量的研究进行检验。
2.4.2nishii法
2002年，nishii等[13]采用计算机三维重建法精确测量坏死范围与分布，坏死的体积和位置数字化为股骨头三维经纬度坐标而精确量化。他们通过观察47例65髋，2年后有33髋发生了塌陷，32髋未塌陷，经多元回归分析，结果坏死体积与塌陷有显著相关性;与未塌陷的髋比较发现，已塌陷的坏死体积≤30%的髋与坏死位置(经纬度值)密切相关性，其位置在股骨头的前上方位置容易塌陷，作者认为坏死体积与塌陷危险性高度相关，对于小范围的坏死，坏死分布位置是预测塌陷的重要因素。
该方法结合了现代先进科技，把坏死区体积和位置数字化，精确度较高，但该方法非常复杂繁琐，技术要求非常高，至少目前难以应用于临床。
2.5同时根据部位特点、程度及信号特点的预测方法
1994年，shimizu等[14]采用冠状位t1加权像，分别从坏死程度、位置、信号特点3个方面进行预测。根据坏死程度分3度：a度为坏死灶不到股骨头直径的1/4，b度为1/4~1/2，c度为大于1/2;根据位置分3型：坏死区小于负重区的1/3为a型，1/2~2/3为b型，大于2/3为c型;根据信号特点分3类：α类为高信号，β类为混合信号，γ类为低信号。随访32个月后，结果显示，股骨头塌陷率分别是a度0%，b度38%，c度62%;a型0%，b型14%，c型71%;α类21%，β类85%，γ类0%，作者认为，将坏死范围和位置合并考虑预测的准确性提高;信号为混合型的坏死有明显的塌陷倾向。
虽然该方法从3个方面预测，且都较为简单，但各个方面的准确度均不高。
3展望
nonfh塌陷率非常高，约80%未经治疗的股骨头坏死在1~3年内会发生股骨头塌陷[1]。股骨头一旦塌陷，则髋关节骨性关节炎不可避免，而此时治疗效果差，使之致残率很高[15]，而不得不行人工全髋关节置换术，但tha的中长期疗效仍不满意[16]。如能在骨坏死早期对股骨头坏死塌陷的可能性进行预测，及早采取有效的防治措施，对于保留髋关节的功能或推迟关节置换的时间有重大的意义。
临床上基于x线和mri预测nonfh塌陷方法很多，但哪一种最准确、最实用，目前尚无定论，而且，通过多种方法进行对比性优化研究也鲜见报道，同一种方法在不同人的研究可能得出不同的结果，以致没有一种流行公认准确的预测方法为临床所应用。研究结果的出入可能与不同人测量偏差、样本量大小不同、不同治疗干预等因素有关。
因此，大样本量、不同方法分层的比较，优化研究是非常必要的。通过研究选出一种相对准确、实用的方法，或者根据不同预测方法的优点优化出一套完整的方法，使其更好、更规范地服务于临床，是目前很有意义的工作。
【参考文献】
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