股骨头坏死的诊疗综述

1 股骨头坏死的诊疗综述 2015 11 22 摘要 摘要 股骨头坏死可导致髋关节进行性损伤 目前股骨头坏死的病因并不清楚 但可能的危险因素包括 激素使用 嗜酒 创伤 凝血功能异常等 股骨头坏死部位的大小 部位等是疾病进展的预测因素 可通过 MRI 进行准 确的评估 内科药物和生物物理疗法治疗股骨头坏死疗效尚不确切 远期需要 更多的研究 手术是治疗股骨头坏死的金标准 手术方案的选择取决于患者个 体因素和病灶的特征 对年轻而无股骨头塌陷的患者可行保留股骨头 行单纯股骨头减压 或者股骨 头减压联合带血管蒂植骨 骨形态蛋白 干细胞 或者环形截骨进行治疗 若 出现股骨头塌陷 髋关节置换术是最佳的治疗方案 股骨头坏死通常影响 30 50 岁年龄段的人群 文献报道 在美国 年人均发生 率在 2 万 3 万之间 约有 5 12 的髋关节置换患者诊断为股骨头坏死 尽管临床研究证明有较多的股骨头坏死危险因素 但目前其具体的临床病理过 程仍不清楚 该病持续进展 可导致股骨头塌陷和髋关节的破坏 临床上有多种非手术治疗方式 但是手术治疗仍是股骨头坏死治疗的基石 目 前对保留股骨头的最佳手术方式仍存在较多争议 并且 对于部分患者 该疾 病存在持续进展的可能 保留股骨头最终仍可能出现塌陷 病因和病理病因和病理 尽管目前已经发现多个股骨头坏死的危险因素 但其具体的病因和病理过程仍 不清楚 表 1 细胞死亡是大部分病变最终的结局 而造成细胞死亡的因素 包括 缺血 直接的细胞毒性 干细胞分化异常等 表 2 表 1 股骨头坏死的危险因素 创伤 糖皮质激素 凝血功能障碍 2 血红蛋白病 骨减压现象 自身免疫性疾病 贮积病 吸烟 高脂血症 表 2 股骨头坏死的病理学原因 缺血 血管破裂 股骨头骨折 髋关节脱臼 外科手术 血管受压 骨髓脂肪浸润 糖皮质激素 酒精造成骨间压力增长 股骨头供血动脉收缩 血管阻塞 血栓形成 血栓形成倾向 低水平的蛋白 C 和 S 活化蛋白 C 耐受或凝血因子 V 突变 高水平的同型半胱氨酸 eNOS 基因多态性 低纤溶性 高 PAI 活性 PAI 1 基因多态性 高水平脂蛋白 a 血栓栓塞 脂肪颗粒 空气 镰状红细胞阻塞 直接细胞毒性 药物 辐射 氧化应激 间充质干细胞分化异常 促进脂肪形成 抑制骨生成 eNOS 内皮型一氧化氮合酶 3 PAI 纤溶酶原激活物抑制剂 缺血缺血 缺血的原因可能是血管破坏 压迫 挛缩或者血管堵塞 股骨头周围血管网的 破裂可以导致创伤性股骨头坏死 约 15 50 的移位性股骨颈骨折和 10 25 的髋关节脱位患者后期容易出现股骨头坏死 骨髓腔内脂肪浸润 激素使用或者嗜酒 或者髋关节内压力增高可导致血管压 迫 股骨头骺动脉的血管挛缩可以因为使用激素而加重 血管内阻塞可以是因 为血栓 脂肪或者气体栓塞 或者镰状红细胞聚集 多个血液系统疾病的最终结果是出现血管内的血栓形成趋势或者溶解血栓的能 力下降 Zalavras 等人的研究发现 凝血功能异常 如低蛋白 C 低蛋白 S 高脂蛋白和高 V W 因子水平在特发性股骨头坏死 10 17 59 和继发性 股骨头坏死 32 51 63 患者中的比例比正常患者中的高 3 36 8 目前研究者对股骨头坏死的基因因素产生了较多的兴趣 但目前临床上对哪些 基因可以导致股骨头坏死仍不明确 直接细胞毒性和干细胞分化异常直接细胞毒性和干细胞分化异常 细胞的直接损伤方式包括放射 化疗 或者氧化应激等 Lee 等人的研究发现 股骨头坏死患者近端股骨来源的间充质干细胞数量要少于骨关节炎的患者 多因素作用过程多因素作用过程 但是 有意思的是 并非每一个股骨头坏死的患者均暴露于疾病发生的危险因 素中 此外 对暴露于危险因素的患者 仅有少部分出现了股骨头坏死 Lieberman 等人的研究发现 暴露于大剂量激素治疗的患者中 仅有部分患者 出现股骨头坏死 上述事实提示 股骨头坏死的发生可能是多因素作用的结果 诊断和评估诊断和评估 4 对股骨头坏死的早期诊断可以为疾病治疗提供较长的时间窗 使患者获得较好 的功能预后 若患者早先有股骨头坏死危险因素的暴露 则需要高度怀疑该疾 病 临床表现临床表现 股骨头坏死早期可没有临床症状 若疾病进展 出现症状 则最常见的表现为 腹股沟区域的疼痛 疼痛可向同侧臀部或膝关节放射 患者早先的病史可以为诊断提供帮助 体格检查可发现 患侧髋关节正常 或 有运动功能受限和运动时疼痛 特别是患肢内旋受限并诱发疼痛 患肢内旋受 限往往提示股骨头塌陷 影像学诊断影像学诊断 诊断股骨头坏死的影像学基本手段是前后位和侧位 X 片及 MRI 影像学 X 片在股骨头坏死早期可以是正常的 和后期可出现典型的改变 如股骨头囊性 变和边缘骨硬化 X 线上的双月征是股骨头内软骨从软骨下骨上剥离并钙化 往往提示功能预后 不良 图 1A 股骨头扁平早期改变较轻微 可能仅在一个位相上的 X 片上 可见 图 1B 股骨头进行性变平和髋关节退行性改变在股骨头坏死的中后 期可见 5 图 1 左髋侧位片时新月征 A 左髋正位片 箭头示股骨头塌陷变平 MRI 诊断股骨头坏死的准确性和特异性极高 可达 99 是目前诊断股骨头 坏死的金标准 T1 相上单线征提示骨坏死界面 T2 相上双线征提示坏死骨界 面富血管肉芽组织增生 图 2 图 2 右髋冠状位 MRI T1 相 箭头所示单一低信号区域提示骨坏死区域 股骨头坏死需要和髋关节一过性骨质疏松症 Transient osteoporosis of hip TOH 鉴别 6 这类疾病通常影响孕期妇女和 50 60 岁的男性 表现为严重的腹股沟区域疼痛 和抗痛步态 在 MRI 上可见骨髓水肿 信号延伸至股骨颈和股骨干骺端 两 种疾病鉴别诊断的一个要点是 TOH 是一种自限性的疾病 在一段时间后该 病可自行缓解 股骨头坏死的分型和分期股骨头坏死的分型和分期 目前股骨头坏死的分型方法较多 表 3 宾夕法尼亚大学股骨头坏分期系统 将 MRI 上股骨头坏死的范围 位置和程度作为一个评价指标纳入 具有积极 的指导意义 表 3 股骨头坏死分型和分期方法 Ficat and Arlet 分期分型 I 期 正常 II 期 骨硬化或囊性病变 A 无新月征 B 软骨下塌陷 新月征 股骨头无累及 III 期 股骨头塌陷或压扁 IV 期 骨关节炎 关节间隙啊减小伴关节塌陷 Steinberg 分期法 宾夕法尼亚大学分期法 O 期 怀疑股骨头坏死 X 线片 骨扫描和 MRI 表现正常或非诊断 性 期 X 线片正常 骨扫描和 或 MRI 异常 A 轻度 MRI 股骨头病损范围小于 15 B 中度 MRI 股骨头病损范围 15 30 C 重度 MRI 股骨头病损范围大于 30 期 X 线片显示股骨头内囊变和硬化变等异常表现 A 轻度 X 线片股骨头病损范围小于 15 B 中度 X 线片股骨头病损范围 15 30 C 重度 X 线片股骨头病损范围大于 30 7 期软骨下骨折产生新月征 X 线片上表现为软骨平面下 1 2 处 的细小透亮线 延伸到整个坏死范围 A 轻度 软骨下塌陷 新月征 占关节面小于 15 B 中度 软骨下塌陷 新月征 占关节面 15 30 C 重度 软骨下塌陷 新月征 占关节面大于 30 期 股骨头关节面塌陷 A 轻度 关节面塌陷小于 15 或压缩小于 2 B 中度 关节面塌陷 15 30 或压缩 2 4 C 重度 关节面塌陷 1 大于 30 或压缩大于 4 期 髋关节间隙狭窄和 或 髋臼软骨发生改变 期股骨头和髋关节进一步退行性改变 关节间隙逐渐消失 关节 面显著变形 自然病史和预后的预测因子自然病史和预后的预测因子 症状性股骨头坏死可呈现持续进展 其进展的预测因子包括 股骨头坏死病灶 的范围 坏死病灶在股骨头上所处的位置 近端股骨骨髓 MRI 上水肿的程度 股骨头坏死的范围是预测股骨头塌陷的因素 可通过 MRI 的轴位或者矢状位 来评估坏死面积的大小 改进的 Kerboul 法 图 3 8 图 3 改良 Kerboul 股骨头坏死范围测量方法 在正中冠状位 A 和正中矢 状位 B 上股骨头坏死区域和股骨头圆心位置组成的角度大小之和即股骨头 坏死大小 其计算方法参考 Ha 等人发表与 2006 年 JBJS am 版 88 期上 的一篇文章 Ha 等人对 37 例股骨头坏死而行将塌陷的患者进行影像学分析发现 23 例 62 患者有临床症状 按患者接受治疗的方法 保守及股骨头减压 的不 同 对患者进行随访 终点事件为患者股骨头塌陷 或者随访至少 5 年时股骨 头无塌陷发现 Kerboul 法测量联合坏死角度小于 190 度的 4 例患者股骨头 均无塌陷 而 4 8 例联合坏死角度在 190 240 度的患者出现了股骨头塌陷 25 例联合 坏死角度超过 240 度的患者均出现了股骨头塌陷 而治疗方式 保守或者股 骨头减压 对股骨头是否塌陷无显著影响 Nishii 等人对 35 例 54 个股骨头坏死而无塌陷的患者进行最少为 5 年的随 访研究发现 股骨头坏死范围较广泛 超过 2 3 的股骨头负重区域股坏死 的 患者和股骨头坏死区域较小的患者相比 其发生股骨头塌陷和股骨头塌陷进展 塌陷超过 2mm 的概率显著增高 有趣的是 对股骨头坏死区域小于股骨 2 3 负重面的 8 9 例患者 发现其临 床症状在随访过程中有所改善 股骨头坏死无明显进展 9 近端股骨骨髓水肿是股骨头塌陷的一个危险因素 Ito 等人对 83 例无症状或 仅有轻微症状的 MRI 诊断为股骨头坏死患者进行随访的研究发现 最终有 36 例 43 患者出现了临床症状 并发生了股骨头塌陷 而通过相关性分析发现 在诊断股骨头坏死的首次 MRI 上出现骨髓水肿信号 和股骨头塌陷进展呈现显著相关性 所有 21 例首次 MRI 检查有水肿信号改变的患者最终均出现了临床症状或股 骨头塌陷 而相应的无骨髓水肿信号的患者出现临床症状或者股骨头塌陷的比 例仅为 24 15 62 例 目前研究无症状性股骨头坏死临床功能预后的研究较少 Hernigou 等人在一项 对 40 例无症状性股骨头坏死 病灶小于 10 的股骨头 的前瞻性研究中 作者对所有患者进行了最低长达 10 年的随访 发现 35 40 例患者最终出现 了临床症状 其中 29 40 例患者出现了股骨头塌陷 但是 Nam 等人进行的至少 5 年的随访研究则发现 43 105 41 例患者 无临床症状 而仅有 62 105 59 例患者出现了疼痛和股骨头塌陷 首次就 诊时不同大小的病灶其发生股骨头塌陷的概率分别为小病灶 50 83 两个研究均发现 股骨头坏死患者 疼痛症状的发生要早于股骨头塌陷 一项 对保守治疗患者的系统评价发现 在平均 53 月的随访中 仅 28 的患者无 影像学进展 仅 33 的患者最终无需手术治疗 治疗方案治疗方案 1 非手术治疗非手术治疗 股骨头坏死非手术治疗方法如观察 保护下负重等对患者的作用十分有限 唯 一的例外是 对小病灶 无症状的股骨头坏死 可以考虑行随访至出现临床症 状 生物物理疗法和药物疗法生物物理疗法和药物疗法 10 生物物理疗法 如体外冲击波 电脉冲等均有用于股骨头坏死的治疗中 但是 目前文献报道的效果不一 意义有限 在 Wang 等人完成的一项随机研究中 比较了体外冲击波和股骨头减压治疗股骨头坏死的效果 平均随访 25 月 体 外冲击波组疼痛和髋关节 Harris 评分均有显著改善 药物治疗措施 如抗凝 降脂药物 双磷酸盐 生长因子 抗氧化剂 血管活 性药物 激素等均有应用于股骨头坏死的治疗中 但是 目前仅极有限的临床 文献报道阐述上述药物治疗股骨头坏死的有效性 依诺肝素对有凝血功能相关问题的股骨头坏死患者可能有所帮助 但对其他原 因引发的股骨头坏死的患者并无帮助 目前有两个临床研究评估了阿伦磷酸治疗早期股骨头坏死的疗效 结论不一 Lai 等人对治疗的患者进行了 24 月的随访 发现阿伦磷酸可以显著缓解疾病 进展和股骨头塌陷 塌陷率为 2 29 7 而对照组塌陷率高达 76 19 25 例 但是 Chen 等人的研究则发现 无论是否使用阿伦磷酸均 不会改变患者疾病最终临床功能预后 鉴于目前临床上缺乏支持药物治疗股骨头坏死的高级别临床证据 后期需要更 近一步的研究 2 手术治疗手术治疗 手术治疗股骨头坏死可以大体分为两类 保留股骨头的保头手术及髋关节置换 术 遗憾的是 目前临床上并没有股骨头坏死治疗的一个统一标准 保头手术包括 股骨头减压 股骨头减压 带血管蒂腓骨植骨 无血管蒂腓骨 植骨 股骨内注射干细胞 生物辅助因子 或者钽金属棒 环形截骨 髋关节 置换包括 全髋置换和髋关节表面置换 2 1 股骨头减压股骨头减压 股骨头减压治疗在早期的股骨头坏死患者中使用较多 其基本原理是通过在股 骨头上开放通道 降低股骨头压力 恢复血运 并改善疼痛症状 可通过在股 骨头上开放一个大孔径通道或者开放多个小孔径通道来获得股骨头减压 图 4 11 图 4 冠状位 T1 相 MRI 时右侧股骨头内坏死小病灶 A 行股骨头减压 B C D 减压 病灶刮除完成后在股骨头内进行植骨 临床报道对行将塌陷的股骨头行减压术可以获得满意的效果 Israelite 等人对 276 例髋关节股骨头坏死减压术后长达 2 年的随访研究发现 仅 38 的患 者最终需要接受 THA 治疗 在股骨头塌陷前期 小病灶 15 股骨头减压的效果更好 仅 14 的患者 需要股骨头置换 而中等及大病灶的患者最终需要 THA 治疗的比例均较高 分别为 48 和 42 Marker 等人的系统评价发现 1268 例股骨头减压术后病例 约 70 无需再 次手术 而 63 患者最终影像学随访功能预后良好 2 2 股骨头减压股骨头减压 无血管蒂腓骨植骨 股骨内注射干细胞 生物辅助因子无血管蒂腓骨植骨 股骨内注射干细胞 生物辅助因子 股骨头减压联合其他辅助措施 如异体或自体骨块可以提供坏死病灶的支撑 防止塌陷 可采用 Phemister 技术 电灯泡技术 开窗技术等来实现植骨 基 于近期的研究结果 目前也有学者使用干细胞或者 BMP 来治疗股骨头坏死 Lieberman 等人对 15 例 17 个髋关节股骨头坏死患者行股骨头减压 腓骨 块支撑植骨 BMP 治疗 平均随访 53 月 发现 14 15 例 Ficat Aelet IIA 期的患者疼痛缓解 影像学上无可见的疾病进展 Hernigou 等人评估了股骨头减压 浓缩自体骨髓治疗 116 例 189 个髋关 节股骨头坏死的患者疗效 平均随访 5 年 发现仅 9 145 例 Steinberg I II 期患者需要行 THA 而 III 期及 IV 期需要行 THA 治疗的患者比例则显著增 高 25 44 57 12 对激素和酒精相关的股骨头坏死患者 从其股骨头内获取的祖细胞数量显著减 少 这类患者行上述方案治疗的失败率显著增高 近期的一项小样本前瞻性研究发现 和单纯进行股骨头减压相比 股骨头减压 自体骨髓植入的患者术后疼痛和疾病进展在随访 5 年时均显著改善 在骨 髓注射组 3 13 例患者出现进展 而单纯股骨头减压组则有 8 11 例患者出现 进展 但是 值得注意的是 两组患者在最终接受 THA 治疗的患者比例并没 有显著差异 分别为 2 13 3 11 基于上述研究事实 未来基础医学和转化医学的发展 可能会使股骨头减压 自体骨移植 生物促成骨因子这种治疗方式成为股骨头坏死治疗的最佳策略 2 3 带血管蒂骨移植联合股骨头减压带血管蒂骨移植联合股骨头减压 使用带血管蒂的骨块移植入股骨头内的目的是提供软骨下骨的支撑 并增加股 骨头的血供 图 5 一项比较带血管蒂和不带血管蒂的股骨头植骨研究发现 7 年随访结束时带血管蒂的植骨可以显著改善股骨头塌陷情况 13 图 5 带血管蒂的腓骨植骨块使用方法 腓骨插入减压孔内 使用克氏针固定 植骨块上的血管分别和旋股外侧动脉静脉吻合 Soucacos 等人报道 对 Steinberg II 期股骨头坏死患者 行带血管蒂植骨治 疗 平均随访 4 7 年后 在影像学上可见的股骨头坏死进展比例仅为 5 14 而 Steinberg III 其以上的患者 该比例急剧上升为 44 Berend 等人评估 了带血管蒂植骨块治疗已塌陷股骨头的效果 发现 尽管疾病处于较晚期 但 是约 64 5 的患者最终 5 年随访结束时不需要进行 THA 治疗 遗憾的是 目前并没有临床 I 级研究证据比较无血管蒂和带血管蒂植骨块对股骨头坏死治 疗的效果 临床上较多文献报道了带血管蒂植骨块治疗股骨头坏死效果 Yooo 等人报道 治疗后平均随访 13 9 年 13 124 例患者需要行 THA Ficat Arlet 分期 II 或 III 期的股骨头坏死临床预后无显著差异 髋关节临床功能预后取决于患者的年龄 股骨头坏死的大小和坏死的部位 Edward 等人研究发现 65 例 Ficat Arlet 分期 I 或 II 期患者平均 14 4 年 后总体髋关节生存率为 60 平均髋关节 Haris 评分为 89 分 有力带血管蒂的植骨块在技术上要求较高 需要丰富的经验 并容易导致供体 部位相关并发症 通常此技术应用于无股骨头塌陷的股骨头坏死患者中 2 4 钽金属棒置入钽金属棒置入 钽金属棒早期作为植骨块的替代物应用于股骨头减压术中 其应用的主要目的 是为坏死区域提供结构性支撑 增强骨长入 Veillete 等人对上述方案治疗的 患者 24 月随访研究发现 约 16 58 例患者出现了疾病进展 其中 9 例需要 行关节置换 另一项由 Tanzer 等人完成的 113 例股骨头坏死行钽棒治疗的研究发现 其 失败率在 15 左右 平均失败时间为 13 4 月 对失败取出的钽棒的组织学 分析发现 金属棒内缺乏骨长入 股骨头软骨下骨支撑不足 基于上述研究证据 本文不建议该技术作为常规术式在临床中应用 除非未来 有高质量的研究证据支持 2 5 环形截骨环形截骨 环形截骨治疗股骨头坏死的基本原理是通过截骨术 将坏死的股骨头负重区域 转化为非负重区域 从而减少作用于病灶上的机械作用力 目前临床上使用的 15 环形截骨术主要有两种 经粗隆间的环形截骨术 前或者后 转子间内翻或 外翻截骨术 经粗隆间的环形截骨术在日本比较受欢迎 Sugioka 等人报道粗隆间后方截骨 术治疗股骨头坏死术后 12 年的成功率为 93 43 46 例 但美国和欧洲 的相关研究并没有能重复上述结果 因此美国和欧洲目前倾向使用转子间内翻或外翻截骨术 Mont 等人报道内翻 或外翻截骨治疗股骨头坏死其成功率在 70 以上 28 37 例 截骨术治疗股骨头坏死的成功率取决于股骨头坏死病灶的大小 需要进行详细 的术前评估 以确定截骨后有足够的健康区域进行负重 当截骨后转移的股骨负重区域达到或者超过髋臼负重区域的 1 3 及股骨坏死 联合角度小于 200 度时 上述手术方法能取得较好的临床效果 需要注意的 是 截骨治疗对技术要求较高 若后期出现治疗失败 再次进行 THA 治疗则 存在一定的难度 2 6 全髋置换术 全髋置换术 THA 全髋关节置换的指征是 股骨头坏死后出现股骨头塌陷 或者股骨头坏死虽然 未塌陷 但面积较大 不能实行保头手术 此时应用全髋关节置换术可以显著 缓解疼痛 促进患者功能恢复 目前全髋置换治疗股骨头坏死的一个主要问题是全髋关节假体的使用寿命 和 髋关节骨关节炎的患者相比 股骨头坏死的患者年龄更小 活动度更多 Ortiguera 等人报道 对股骨头坏死行全髋置换治疗的患者随访 17 8 年 患 者出现假体脱位的概率较骨关节炎的患者更高 其原因可能是 股骨头坏死患 者术前的髋关节活动度更好 此外 研究者还发现 年龄小于 50 岁的患者后期需要行髋关节翻修的比例较 同年龄段的骨关节炎患者更高 16 在过去的 15 年间 THA 手术效果得到了持续的改善 对大部分的股骨头坏 死患者均可以通过植入生物型的全髋假体完成关节置换 近期研究发现 对股 骨头坏死患者 行生物性全髋置换治疗的临床中期预后要好于骨水泥型全髋 Kim 等人对小于 50 岁的股骨头坏死的患者长达 15 年的随访发现 无生物型 股骨柄需要翻修 而仅 14 的非骨水泥型髋臼因无菌性松动需要翻修 Bedard 等人的研究得出相似的结论 且他们发现需要翻修的比例更低 对股骨头坏死的患者进行髋臼侧全髋置换准备时 手术医生需要注意此时髋臼 侧的骨盆骨密度因为激素使用 或者缺乏负重 或者潜在的疾病等可能非常低 此外 关节炎常见的软骨下骨硬化在股骨头坏死的患者髋臼中也不常见 此即 提醒手术医生 在磨除髋臼时需要特别小心 同时 对患者进行全髋置