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ARCO 2021:股骨头坏死最新回顾、发病机制、分期和治疗

 陈献韬聊骨坏死 2021-11-11

 股骨头坏死的治疗随社会经济发展水平、康复质量诉求等不断变化,本文也因2019年ARCO标准的修订应运而生:文中很多陈述掷地有声、有些则生猛异常需要细嚼慢咽,有些则很震撼需要慢慢消化。本文供专业人士参考、供病友开拓视野。

全文由河南省洛阳正骨医院(河南省骨科医院)股骨头坏死科张浩浩医生翻译,陈献韬审校。

原文:

摘    要

非创伤性股骨头坏死(osteonecrosis of the femoral head ,ONFH)通常影响50岁以下的成年人,并经常导致股骨头塌陷,继发髋关节骨性关节炎。随着糖皮质激素在白血病和其他骨髓源性疾病辅助治疗,以及器官移植管理中使用的增加,ONFH变得越来越普遍。本文就ONFH的发病机制、分类标准、分期和治疗等方面的最新研究进展进行综述。

关键词:髋关节; 股骨头; 骨坏死; 缺血性坏死

1830年前后,法国解剖学家和病理学家Jean Cruveilhier将股骨头坏死描述为髋部创伤的晚期并发症。他推测血管损伤是坏死的病因。在20世纪早、中期,各种非创伤性因素被确定为诱发因素,或参与股骨头坏死的发展。因此,又被称为股骨头骨坏死、缺血性坏死或无菌性坏死。1992年,国际骨循环研究协会(the Association Research Circulation Osseous,ARCO)的“命名和分期委员会”同意使用“骨坏死”作为股骨头坏死病变的统一术语。

非创伤性股骨头坏死(ONFH) 通常影响50岁以下的成年人。在美国,每年有超过10000名新患者罹患该病,占全髋关节置换术(THA) 的 10%。在韩国,ONFH的年发病率从2002年的9870人增加到2006年的18691人。日本年发病率为1.91/10万,2010-2013年的调查估计年发病人数超过2400人。中国2013年ONFH患者累计达812万人。

在这篇综述中,我们提供了非创伤性ONFH的病因、发病机制、分类标准、分期和治疗的最新知识。

病    因

1913年,在潜水员身上发现了骨坏死病变,这种疾病被称为“沉箱病”,后来被称为减压性骨坏死。镰状细胞病患者的骨坏死在1960年代得到确认。正如Chandler将这种疾病称为“髋部冠状动脉疾病”(编者:“股骨头的冠心病”的由来)一样,栓塞似乎在血红蛋白病和减压性ONFH的发展中起着核心作用。

1962 年,报道了使用糖皮质激素后的第一例ONFH。到1970年,众所周知,过度饮酒增加了ONFH的发病率。

在20世纪七八十年代,骨盆放射治疗后出现ONFH的病例被报道。

在过去的30年中,血栓性疾病、低纤溶血质和血管生成减少被发现参与了ONFH的发病,并有家族性ONFH的报道。

非创伤性ONFH的发病机制尚不明确,有待进一步研究。尽管如此,还是有三项共识。首先,除辐射诱导的骨坏死外,由于血流受损导致的局部缺血是 ONFH发病机制中的最终共同途径。其次,酒精或糖皮质激素相关的ONFH不是栓塞性梗死,它是一种骨间室综合征。第三,该疾病的病因有多种因素,包括遗传易感性和暴露于危险因素中。在大多数ONFH患者,遗传和非遗传危险因素在发病机制中相互影响并共同发挥作用。遗传倾向解释了为什么只有一些糖皮质激素使用者和酗酒者会患上这种疾病,而其他人则不会。

遗传因素与高凝状态/低纤溶血质和/或血管生成减少有关。蛋白C和蛋白S缺陷、VLeiden因子或凝血酶原20210A基因突变、纤溶酶原激活物抑制剂-1基因的多态性、抗磷脂抗体的存在和5,10-亚甲基四氢叶酸还原酶的活性下降,已被认为和血液高凝状态有关。内皮一氧化氮合酶基因和血管内皮生长因子的多态性会损害血管生成并与ONFH相关。

糖皮质激素的使用和酒精的过度使用是众所周知的ONFH 危险因素。此外,吸烟、系统性红斑狼疮、压力失调、骨盆放疗、白血病和其他骨髓疾病的非甾体化学治疗剂、镰状细胞病、戈谢病、人类免疫缺陷病毒感染和胰腺炎等都是ONFH的危险因素或相关因素。

尽管糖皮质激素和酒精是ONFH的主要原因,但还没有统一的标准来对糖皮质激素和酒精相关的ONFH进行分类。2017年,ARCO通过Delphi调查制定了糖皮质激素相关性ONFH和酒精相关性ONFH分类方案,以规范ONFH临床研究。糖皮质激素相关ONFH的ARCO分类标准包括以下内容:1)患者在3个月内应有糖皮质激素使用史,>2g泼尼松龙或其等效物;2) 骨坏死应在使用糖皮质激素后的2年内确诊;3)患者除糖皮质激素外不应有其他危险因素。酒精相关性ONFH的标准包括:1) 患者应有酒精摄入史,>400毫升/周(320克/周,任何类型的酒精饮料)纯酒精摄入时间超过6个月;2) 应在摄入该剂量酒精后1 年内诊断为ONFH;3) 患者不应有除酗酒外的其他危险因素。

ARCO建议使用这些标准来研究ONFH。

发病机制

栓塞在血管闭塞、血红蛋白病及减压病继发的ONFH中起着核心作用。

然而,酒精和糖皮质激素相关的ONFHs不是栓塞性梗死,其发病机制不同。2019年,ARCO工作组开发了一个合理的模型来解释非创伤性ONFH的病因。

糖皮质激素和酒精促进间充质干细胞向脂肪细胞分化,它们还通过增加细胞内脂质合成诱导脂肪细胞肥大。骨髓脂肪细胞数量和体积的增加引起股骨近端的骨内高压。由于骨内高压,静脉血窦被压缩,发生血管内凝血;最后,动脉血流受阻,股骨头缺血。

糖皮质激素和酒精相关的ONFH是一种由于缺血级联反应导致的股骨头内骨间室综合征:1)骨髓脂肪细胞增生;2) 骨内高压;3) 血管紧缩和血管内凝血;4)血流受损;5) 骨髓坏死和骨细胞死亡;6) 坏死区周围纤维血管修复过程及坏死骨髓的皂化作用。

一旦形成修复区,病变就不可逆转。因此,坏死骨周围存在包裹性纤维血管修复组织是确诊ONFH的组织学标准。

坏死的骨头变得皂化,机械功能变弱。因此,应力性骨折发生在坏死骨中,接着是股骨头塌陷和随后的髋关节骨性关节炎。

图1:非创伤性股骨头坏死的发病机制

缺血性病变并不总是发展为不可逆的骨坏死,缺血性病变是否进展为骨坏死取决于血管灌注和新骨对死骨爬行替代的修复程度。高凝状态/低纤维蛋白溶解和/或血管生成减少的遗传倾向在血管灌注的修复中发挥作用(图1)。

坏死分期

ONFH第一个ARCO分期系统成立于1994年,2019年ARCO对分期系统进行了修订(点击查看)。在第一个版本中,骨髓坏死被定义为0期(骨髓坏死无修复过程,磁共振上没有低信号带)。修订后的分期0期(骨髓坏死无修复过程,MRI没有低信号带)被删除,III期根据股骨头塌陷深度(2mm)分为早期(IIIA)和晚期(IIIB),并且未纳入位置/面积的亚型分类(表1)。

Table1. 2019年修订的股骨头坏死ARCO分期(点击查看详情)

坏死部分的大小/位置和病程

坏死灶的大小和位置预示着股骨头的进一步塌陷,是ONFH治疗的主要决定因素。已制定出不同的分期方法用来描述股骨头坏死的大小和位置。目前,Steinberg分期法、日本骨坏死调查委员会(JIC)分期法和修改后的Kerboul分期法被广泛应用。

Steinberg分期法将股骨头受累程度分为3个亚组:轻度(<15%的关节面或头部受累)、中度(15-30%)和重度(>30%)(图 2)。

   

JIC分期法是基于股骨头MRI 冠状位中央图层T1WI。在JIC分期法中,坏死病变被分为四种类型:A型:坏死部分<负重部分的内侧1/3;B型:坏死部分<负重部分内侧2/3;C1型:坏死部分>负重部分内侧2/3,但不延伸至髋臼边缘;C2型:坏死部分横向延伸至髋臼边缘。塌陷率:A型<10%,B型为40%,C1型为80%,C2型>90%(图3)。

1974年,Kerboul等人开发了一种量化评价坏死程度的方法,通过在正、侧位测量坏死部分的角度,然后计算这两个角度之和。2006年,Ha等人修改了此方法,其测量的是股骨头MRI冠状面和矢状面上坏死的角度(图4)。作者将坏死病变分为3类:轻度坏死(坏死角度总和<190°)、中度坏死(坏死角度总和在190°至240°之间)和重度坏死(坏死角度总和>240°)。股骨头坏死角度与股骨头塌陷风险之间存在很强的相关性。轻度坏死股骨头没有塌陷,重度坏死全部塌陷,而50%的中度坏死在确诊ONFH后3年内塌陷。


图4:股骨头坏死的改良Kerboul分期方法。A:MRI冠状位中央层面的坏死角度。B:MRI矢状位中央层面的坏死角度。坏死角度总和:A+B。三类:轻度坏死(坏死角度总和≤190°)、中度坏死(坏死角度总和在190°~240°之间)、重度坏死(坏死角度总和≥240°)。

对于哪种分期方法是最可靠和有效,没有统一的意见。应制定统一的坏死大小/位置分期标准系统。

治疗方法

塌陷的风险取决于坏死部分的大小和位置,即使没有任何药物或手术治疗,小的病变也很少发生塌陷,而大多数大病变是进行性的。坏死灶的范围及程度应在缺血发生时确定。一旦发生ONFH ,无论该阶段的疾病进展如何,坏死病变的范围大小都不会增加。因此,在治疗ONFH之前应评估坏死部分的大小,对于小的病变不应进行任何治疗。应根据坏死面积的大小,考虑不同的病程发展阶段,谨慎确定某些治疗的疗效。

药物治疗

迄今为止,已尝试使用包括依诺肝素、他汀类药物、双膦酸盐、伊洛前列素和乙酰水杨酸在内的各种药物来延缓或逆转疾病进展。然而,它们都没有被高级别的证据证明是有效的,而且大多数都有不良反应。因此,目前不推荐使用药物预防或治疗。

股骨头髓芯减压术(CD)与骨髓穿刺浓缩液(BMAC)

股骨头髓芯减压术已用于早期(塌陷前)ONFH,假设它可以防止股骨头塌陷并有望逆转疾病进展。然而,髓芯减压术的效果并不一致,其有效性受到质疑。

最近,注射BMAC与传统 CD 相结合以改善疗效。虽然早期的研究支持额外的细胞疗法的有效性,但后来的研究报告示CD与BMAC结合与单独CD治疗之间的疗效没有差异。对于病灶较大的ONFH来说,无论采用CD还是注射BMAC治疗,病情的进展率都很高。BMAC治疗是否有效是一个有争议的问题,需要进一步研究。

截骨术

各种股骨近端截骨术被应用于股骨头坏死的保头治疗。这些手术将坏死部分从负重穹顶区转移到非承重区域。其中,经转子内翻截骨术(TCVO)和经转子旋转截骨术(TRO)主要在日本和韩国开展。

2017年,Lee等人比较了91例TRO和65例TCVO的结果。在他们的对比中,TCVO在手术时间、出血量、术后塌陷、骨关节炎改变(20%vs. 37.4%)和THA转换率(10.8%vs. 16.5%)方面优于TRO。因此,他们推荐TCVO而不是TRO。

 在选择截骨病人时,患者的年龄(<40 岁)、体重指数(<24 kg/m2)、疾病分期(ARCO 3A 或3B期)、坏死面积的大小(中等大小的病灶) ),都应该被考虑在内。

带血管蒂骨瓣转移

1980年,Judet等人首次提出了带血管蒂的腓骨瓣转移术,随后得到Urbaniak、Yoo等人的推广。由于髂骨位于股骨头附近并且该过程不需要显微外科吻合,因此带血管蒂的髂骨瓣转移,包括带旋髂动脉蒂的髂骨瓣移植术曾受到青睐。然而,带血管蒂的骨瓣转移术因技术难题和供体部位的合并症而受到批评。目前,这些手术仅在世界各地的几个中心进行。

关节表面置换术

髋关节半表面置换和全关节表面置换由于保留了大部分的骨质,为THA留下极大余地,因此适合年轻的 ONFH患者。然而,由于金属对金属摩擦界面相关的并发症和假体周围股骨颈骨折的风险,半表面置换已被放弃,并且很少进行全关节表面置换。

高交联聚乙烯内衬THA

与传统聚乙烯相关的高磨损率和随后的骨质溶解,促使年轻患者选择更耐用的摩擦界面。

高交联聚乙烯提高了耐磨性能,迅速取代了传统聚乙烯。制造过程中的电离辐射增加了交联的数量,从而减少了聚乙烯的磨损。目前的交联技术使用伽马射线代替电子束辐照和随后的聚乙烯退火或重熔。

高交联聚乙烯内衬可与钴铬或陶瓷股骨头结合使用。短期随访研究表明,高交联聚乙烯内衬的临床使用充满前景。然而,长期结果仍然未知。随着时间的推移,人们担心这些内衬有破裂的风险。为防止破裂,提倡最小内衬厚度>6mm。

陶瓷-陶瓷 (CoC) 摩擦界面THA

在各种摩擦界面中,陶瓷对陶瓷的磨损率最低。然而,使用陶瓷对陶瓷界面带来的一些问题值得关注。比如,陶瓷部件的破裂,以及活动时发出的嘎吱声。

一些研究表明,陶瓷对陶瓷THA在ONFH患者的中期随访中具有很好的结果。尽管最新的Delta陶瓷有望降低陶瓷假体破裂的发生率,但陶瓷对陶瓷THA的长期疗效仍然未知。

总    结

ONFH的病因是多方面的,包括遗传易感性和暴露于危险因素。坏死灶的大小/位置是股骨头塌陷的预测指标,也是ONFH患者治疗的主要决定因素。坏死的程度在最初的缺血发生时确定,坏死病变的大小不随时间变化。小的病变即使不进行任何干预也不会进展,不需要治疗。任何治疗,无论是药物还是手术治疗,都应该在中型到大型的有疼痛的病灶中进行。迄今为止,还没有药物预防或治疗被证明是有效的,也不值得推荐。CD联合BMAC治疗对大的坏死病灶无效,需要进一步研究以验证其有效性。截骨术患者的选择一定要慎重。对于ONFH患者不推荐表面置换术。使用高交联聚乙烯内衬或陶瓷对陶瓷摩擦界面的THA在早期至中期的随访研究中显示出优异的结果。然而,长期随访结果尚不可知。

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