人工关节置换术后并发症的诊断性成像

文章来源：

骨科临床与研究杂志

文章作者：何川

作者单位：

上海交通大医院骨科

上海市伤骨科研究所

髋和膝关节的人工关节置换术(totaljointarthroplasty,TJA)是十分成功的手术技术。许多独立中心和关节登记系统数据显示人工髋关节置换(totalhiparthroplasty,THA)10年假体生存率超过95%，25年假体生存率超过80%[1-2]；人工膝关节置换(totalkneearthroplasty,TKA)15年假体生存率93%[3]，20年假体生存率超过83%[4]。尽管手术技术和植入物设计持续更新改良，但潜在的TJA术后并发症仍然存在。随着TJA在人口老龄化社会应用的增加以及植入物使用寿命的提高，需要进行假体植入术后影像学评价的患者数量也持续增长。诊断性成像在TJA术后并发症的诊断和管理过程中扮演重要角色。假体松动和感染是较常见的术后并发症，而其他并发症诸如关节脱位和关节不稳定、假体位置不正、聚乙烯磨损导致的颗粒病和(或)骨溶解、假体周围骨折、粘液囊炎以及肌腱病变等同样会导致手术失败或者疼痛。传统X线仍然是TJA术后随访评估的基石。X线视野较大，可显示假体与原始关节结构的相对位置，可评估假体对线、假体松动、假体移位、假体周围骨折、异位骨化形成以及软组织钙化等并发症。但是，X线成像会受到投射角度的影响，更重要的是不能反映骨内细微改变和假体周围软组织的情况[5-6]。近年来，CT，MRI，超声和核素扫描等成像技术的发展，使得TJA术后并发症的诊断手段更多样化，诊断的及时性和准确性都大大提高。

01

CT可清晰显示细微骨性结构，诊断骨性并发症的敏感性和特异性较高。除显示骨溶解、异位骨化和假体松动等外，还可精确评估骨溶解的范围，显示假体周围实性或囊性肿块。常规CT会因为金属假体的存在而产生较大伪影，从而影响图像质量。CT成像中的伪影与假体金属的密度有关，密度较大的铬合金就会比钛金属产生更强的伪影，并且在金属周围X线的剧烈衰减限制了对紧邻假体的骨和软组织的评估。

通过对CT成像中参数和图像的优化可以减少金属伪影。也可以通过改变患者体位，使射线穿过金属直径最短横截面来明显减少伪影。另外还可采取增加射线源的电压(最高可达kVp)和(或)电流(成人可加到～mAs)、缩小聚焦和薄层扫描等方法，通过增加穿过金属的射线量进一步减少伪影。但是，因射线对患者有潜在伤害，因此可增加的剂量是有限的。新型多源CT扫描仪可以在同一时间形成多个图像，可以有效增加穿透金属的射线数量而不增加射线剂量。

扫描后工作站可以针对感兴趣的结构进行精细调节以改良最终图像质量，也可以进行二维和三维的重建。各种“窗位”设定也有助于评估特定的解剖结构，例如分别观察骨和周围软组织。当存在大的金属假体，阅读图像时使用平时观察纵隔或腹部的“软组织窗”可提高局部骨溶解区的诊断率。

作为断层成像的CT在评估骨溶解体积和溶解区发展方面比X线更有价值。CT影像中典型的骨溶解表现为多分叶低密度灶，可呈膨胀性，偶尔可见骨膜反应等与骨皮质异常的相关表现。CT扫描能明确显示假体周围低密度灶，通过比较囊壁密度变化，可以对先前存在的骨关节炎假性骨囊肿和术后出现的骨溶解病灶进行鉴别诊断。由于THA术后髋臼杯被金属头遮挡，横断位CT或X线影像上假体位置关系往往显示不佳，而CT三维重建则可较好地显示其对线关系[7]。TKA术后还可利用CT评估股骨假体旋转对线情况[8]。

02

MRI具有多平面扫描、无电离辐射及软组织对比度高等优势，非常适用于评估关节内软组织及骨内细微结构改变[9]，特别是针对那些有临床症状但表现不典型，而且实验室检查不支持感染的病例。与CT一样，TJA术后MRI产生的伪影取决于所使用的金属植入物的类型，与由钴和铬构成的植入物相比，钛合金产生伪影较少。成像时使金属假体的长轴平行于磁场长轴，可减少伪影的产生。但关键是MRI脉冲序列参数决定其图像的整体质量。常规参数下的MRI因为产生的金属伪影太大而不能用于诊断。

由于金属假体产生的磁感应伪影与磁场强度直接相关[10]，临床上推荐对TJA术后患者以较低的1.5T场强进行MR扫描，如果扫描场强太低(1.0T)，过低的信噪比同样影响成像质量[11]。同时高带宽、大矩阵、薄层优化的快速自旋回波(fastspinecho,FSE)和短时反转恢复(shorttimeinversionrecovery,STIR)序列[12]可以显著减少假体周围金属伪影。目前已经研制出针对金属植入物部位成像专用的减伪影技术，如多采集与可变谐振图像组合(multiacquisitionvariable-resonanceimage