髋关节置换术后常见并发症的MRI表现

作者：蒋梅花  何川  冯建民  陈喆  严福华  陆勇

来源：中华放射学杂志2015年2月第49卷第2期126-129页

    【摘要】  目的探讨髋关节置换术后常见并发症的MRI表现及其与手术及病理的联系，以期提高对髋关节置换术后并发症的早期诊断及病因鉴别诊断能力。方法  回顾性分析46例髋关节置换术后出现并发症的患者，观察MRI图像上假体的位置、假体与骨交界处的信号改变、假体周围骨质信号改变、关节囊及关节周围软组织信号改变，以及是否出现异常软组织信号或骨质信号，并通过与手术及病理对照，评价MRI对髋关节置换术后常见并发症的诊断价值。结果术后诊断的并发症包括无菌性松动（26例）、骨溶解（12例）、感染（12例）、异位骨化（4例）、假瘤（4例）及假体周围骨折（1例）。其中24例无菌性松动患者MRI表现为假体周围光滑的线样中等信号；11例骨溶解患者MRI正常骨质信号为软组织信号取代；骨质水肿、骨质破坏、关节积液、软组织水肿、窦道等提示感染；MRI显示5例软组织内出现骨质信号沉积，提示异位骨化；5例MRI表现为与关节囊相通的类网形囊实性肿块，提示假瘤形成；l例骨折患者MRI可见皮质断裂，伴骨膜反应及邻近软组织水肿。结论MRI可以为髋关节置换术后并发症提供良好的诊断价值。

髋关节置换术是近年来治疗髋关节功能异常的常用手术，随着假体使用寿命的延长，相关并发症如无菌性松动、骨溶解、感染、异位骨化、假瘤及骨折等逐渐增加，需要借助影像检查技术进行评估。目前有关髋关节置换术后并发症的X线及CT表现报道较多，关于其MRI表现的报道较少。笔者回顾性分析我院实施的46例髋关节置换术后常见并发症的MRI表现，并与手术及病理为对照，以期提高对其表现的认识。

资料与方法

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临床资料

    回顾性分析2010年1月至2014年4月我院收治的46例髋关节置换术后疼痛患者。男15例、女31例；年龄35~89岁，平均(65+10)岁；初次髋关节置换原因：骨折16例、股骨头无菌性坏死11例、髋关节炎8例、髋关节先天性发育不良10例、强直性脊柱炎致髋关节挛缩1例；假体固定方式：骨水泥13例、非骨水泥33例；除1例有外伤史外，其余45例患者均以疼痛或跛行为首发症状。出现并发症的时间为术后58 - 194个月，平均(126±15)个月。所有患者于翻修术前1周内行MRI检查。

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成像方法

    MRI检查采用美国GE Signa HDXT l.5 T MRI扫描仪。患者仰卧位躺于检查床上，足先进，并用8通道心脏表面线圈包裹患者双侧髋关节，分别行冠状面FSE序列T1WI、T2WI，横断面FSE序列T2WI以及冠状面和横断面短时间反转恢复( short timelnversion recoverv，STIR)序列扫描。FSE序列T1WI: TE  15 - 20 ms, TR 400～600 ms; FSE序列T2WI: TE 80～120ms, TR 2 000 -4 000 ms; STIR序列：TE 80 - 120ms，TR 2 000~4 000 ms，反转时间( time of inversion，TI)150 ms；层厚5 mm，层距1 mm，矩阵256x256，FOV 40 cmx40 cm。

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MRI图像分析

    为保证评价的准确与客观性，MRI图像由2名经验丰富的放射科医师共同在PACS上进行评估，分析记录假体位置情况、假体与骨交界面信号改变、周围骨质信号改变、关节及关节囊是否出现异常信号、关节周围软组织信号改变以及是否出现异常软组织或骨质信号等。2名医师经讨论后达成一致意见。

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手术及病理结果

由高年资骨科医师记录翻修术中假体及假体周围骨与软组织表现，并确定是否出现假体位置异常、假体松动、骨溶解、假体周围异常软组织肿块、关节积液、窦道、异位骨化或骨折等改变。由病理科医师对所取关节囊组织、假体周围膜样组织及假体周围异常软组织标本切片进行观察诊断，确定其组织成分，并行中性粒细胞计数。中性粒细胞计数<5个／高倍镜视野(hpf)诊断为无菌，>5个/HPF诊断为感染。

结    果

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临床术后诊断

    本组46例术后诊断为无菌性松动26例、感染12例、骨溶解12例、假瘤4例、异位骨化4例、假体周围骨折1例。

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MRI征象与手术及病理对照分析

    1．无菌性松动：MRI诊断无菌性松动24例，其中股骨柄松动8例、髋臼松动11例、二者均松动5例。MRI表现为假体周围的均匀线样异常信号影，T1WI上为等信号，T2WI及STIR像上呈高信号，其中3例在STIR像上可见平行于股骨柄的明亮液性信号（图1），髋臼内陷2例、上移1例。术中诊断假体松动26例，其中髋臼移位3例、股骨柄下沉5例，假体容易拔除，髓腔内及髋臼内纤维肉芽组织增生，病理提示纤维组织增生伴异常巨细胞反应，中性粒细胞<5个>

    2．骨溶解：MRI诊断骨溶解11例，位于髋臼5例、股骨上端4例、同时见于髋臼及股骨上端2例，其中9例合并有无菌性松动。11例骨溶解MRI图像均表现为正常骨质信号消失，T1WI呈等低信号，T2WI及STIR上呈等稍高信号，9例于骨溶解区域周围可见低信号影，4例股骨上端骨溶解呈气球样膨胀改变（图2），2例髋臼骨溶解呈分叶状改变，1例突破骨盆。术中诊断骨溶解12例，6例位于髋臼、4例位于股骨上端、2例位于髋臼和股骨上端。相应骨溶解部位呈不同程度空腔性骨缺损，内见坏死肉芽组织，部分髋臼内衬不同程度磨损或脱出，中性粒细胞<5个>

    3．感染：假体周围感染的骨及软组织呈多种改

变。MRI提示感染10例，8例出现软组织水肿，于T2WI及STIR上信号增高；5例伴关节积液，T1WI呈低信号，T2WI及STIR上为均匀高信号；4例伴有假体松动，假体周围见不规则的条片样异常信号，T1WI呈低信号，T2WI及STIR上为高信号；3例伴有关节囊周围不规则软组织影，T1WI呈低信号，T2WI及STIR上为高低混杂信号；3例出现骨质破坏，呈侵蚀样改变，周围未见明确的低信号影（图3）；3例伴有滑膜增厚；2例出现引流窦道，表现为皮下与骨髓相通的异常信号，T1WI为低信号，T2WI及STIR上为高信号；1例伴有髋臼局部骨质水肿表现，T1WI为低信号，T2WI为稍高信号，STIR上为明亮高信号。术后诊断假体周围感染10例，术中探查可见关节囊内积液7例、假体松动5例、关节囊前软组织肿块2例、骨质破坏4例（图4）、股骨上端脓腔形成1例、窦道形成2例。病理提示局灶中性粒细胞>5个/HPF(图5)。

    4．异位骨化：MRI诊断异位骨化5例，均伴有假体无菌性松动。3例位于股骨大粗隆外上方软组织内，呈团片状骨质信号影，T1WI、T2WI上呈高信号，STIR上高信号被抑制（图6-8）；2例位于髋臼周围，其中1例与髋臼融合。术中诊断股骨上端周围异位骨化2例、髋臼周围2例，另外1例位于股骨大粗隆外上方，术中未打开。

    5．假瘤：MRI提示假瘤5例，表现为假体周围类网形的囊实性肿块，T1WI为低信号，T2WI及STIR上为高低混杂信号，伴有条片样液性信号穿插其中，病灶周围可见一低信号假包膜影（图9）。因其中1例假瘤与髂血管关系密切，术中未给予打开，故术中诊断假瘤4例，位于关节囊周围。病理显示纤维组织增生伴胶原化，局部见淋巴细胞浸润，并可见金属碎屑沉积及组织细胞反应，中性粒细胞<5个>

    6．假体周围骨折：MRI提示股骨柄周围骨折1例，骨质断裂处在T2WI及STIR上呈点状高信号，伴骨膜反应及周围软组织水肿（图10）。术中探查见股骨中下段骨折。

讨  论

    髋关节置换术后疼痛的常见病因包括无菌性松动、骨溶解、感染、异位骨化、假瘤、假体周围骨折及假体周围肌腱病变或神经损伤等。无菌性松动可由假体周围溶解、纤维膜样组织形成或非骨水泥假体骨整合欠佳引起。骨溶解由磨损碎屑诱导的假体周围异物和慢性炎性反应引起151。早期感染多源于手术时细菌直接种植，远期感染常发生于血源性的细菌播。异位骨化好发于强直性脊柱炎、创伤性关节炎等患者，假瘤是金属碎屑引起的一种局部不良反应，骨折常见病因包括假体周围骨质吸收、松动，偶见于创伤之后。

    本研究中无菌性松动最多见，骨溶解次之，感染居第3位，另外还可见异位骨化、假瘤及骨折等。无菌性松动的典型MRI表现为假体周围的光滑线样异常信号影，该异常信号与假体周围纤维肉芽组织增生有关。骨溶解区域呈膨胀样软组织信号改变，多数患者伴外周低信号带，提示硬化边形成，区别于感染引起的骨质破坏。软组织水肿、关节积液、骨质水肿、骨质破坏等征象，提示假体周围感染，出现引流窦道则进一步支持感染诊断。异位骨化表现为假体周围软组织内的骨质沉积，各序列表现同正常骨质信号一致。假瘤为与关节囊相通的类网形囊实性肿块，肿块伴有液性信号穿插其中，病理提示B和T淋巴细胞弥漫浸润，伴广泛组织坏死，巨噬细胞内可见金属碎屑。骨折时皮质断裂处在T2WI及STIR上呈高信号灶点，伴骨膜反应及邻近软组织水肿。肌腱病变表现为低信号的肌腱内出现高信号，并伴有部分或全层撕裂。不过，在显示关节假体的位置改变方面，MRI图像不如X线平片直观。

    另外，本研究中，2例髋臼松动、1例髋臼骨溶解的MRI信号特征受金属伪影干扰显示不清。MRI金属伪影是由金属假体的磁化率和感应涡流引起的，会导致图像扭曲、变形以及信号缺失。通过选择合理的脉冲序列和成像参数可减少伪影。Hargreaves等研究表明FSE序列较梯度回波( gradient  recalled  echo）GRE)所得图像金属伪影小；另外调整参数使图像矩阵更大、层厚更薄、接收带宽更高，也可以减小假体周围伪影。

    目前，临床上最常使用的评估手段是X线检查，它可显示假体脱位、无菌性松动、骨溶解、异位骨化等并发症，系列X线平片对感染也有一定诊断价值。不过X线平片的软组织分辨率低，常低估骨溶解范围，对感染的诊断价值也比较有限。而MRI凭借多平面成像能力及优越的软组织分辨率，能够精确显示骨溶解范围、有效评估假体周围感染，可以早期发现X线无法检测的并发症，如滑膜炎、假瘤、肌腱病变或神经损伤等，以及在X线片上隐匿的不完全骨折及非移位性骨折。因此，对于X线平片上表现阴性的髋关节置换术后疼痛患者，MRI检查可以提供更多骨及软组织信息，明确是否出现假体周围早期感染、假瘤或其他并发症，从而指导骨科医师更好地制定合理治疗方案。

    由于条件限制及笔者经验不足，本研究还有许多待改进之处。首先，在MRI降低金属伪影方面，通过简单参数调整得到的MRI图像伪影仍较明显，特别是髋臼假体周围微小信号改变通常显示不清。随着减金属伪影技术的不断发展，髋关节置换的MRI图像金属伪影将进一步减少，从而获得更多假体周围病变信息。其次，本研究样本量较少，尤其是感染病例数有待进一步扩充，以便进一步明确各个征象提示感染的敏感度与特异度。再就是，本研究对假体周围肌腱病变及血管神经损伤的MRI表现认识有限，需要在今后的研究中不断提高认识。

    总之，髋关节置换术后常见并发症的MRI表现具有一定特征性，MRI作为X线平片诊断的重要补充手段，对评估髋关节置换术后疼痛具有较高价值。