非创伤性股骨头坏死骨髓水肿与ARCO分期及疼痛的相关性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.46.027

摘要/Abstract

摘要：

背景：对于非创伤性股骨头坏死骨髓水肿的发生时间与临床症状的关系仍然存在争议。
目的：分析非创伤性股骨头坏死骨髓水肿与股骨头坏死国际骨循环学会(ARCO)分期和疼痛程度之间的相关性。
方法：非创伤性股骨头坏死患者48例58髋，在MRI T1像及T2抑脂像确诊骨髓水肿并依据赵培荣的MRI分级方法对骨髓水肿分级，依据股骨头坏死国际骨循环学会分期标准对非创伤性股骨头坏死分期，按照Harris评分中疼痛评分项目进行疼痛分级。分析骨髓水肿与股骨头坏死国际骨循环学会分期以及疼痛程度的相关性。
结果与结论：处于 ARCO分期Ⅰ-Ⅲ期骨髓水肿的发生率依次升高(χ2=27.69，P=0.001)；Ⅰ-Ⅲ期骨髓水肿的平均秩次加大(χ2=19.947，P=0.000)。不同疼痛分级之间骨髓水肿发生率升高(χ2=57.0，P=0.000)；各疼痛分级之间骨髓水肿分级平均秩次增大(χ2=174.0，P=0.000)。结果表明，骨髓水肿的发生与加重预示着非创伤性股骨头坏死坏死面积的增大和症状的加重。可以作为判断疾病进展的辅助指标。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 组织构建, 组织工程, 骨髓水肿, 股骨头坏死, 非创伤性, 疼痛, 程度, 分期, MRI成像, ARCO

Abstract:

BACKGROUND: The relationship between the occurrence time and clinical symptoms of bone marrow edema in nontraumatic femoral head necrosis is still controversial.

OBJECTIVE: To evaluate the relationship of bone marrow edema in nontraumatic femoral head necrosis with Association Research Circulation Osseous (ARCO) staging and pain grading.

METHODS: Forty-eight patients with nontraumatic femoral head necrosis (58 hips) were confirmed to have bone marrow edema on MRI T1 weighted images and T2 fat suppression images. Then, the patients were graded according to the MRI Classification Method reported by Zhao Pei-rong, the ARCO Staging System and Harris hip score for pain grading. We analyzed the correlation of bone marrow edema with ARCO staging and pain grading.

RESULTS AND CONCLUSION: The incidence rate of bone marrow edema in ARCO I-III was increased in sequence, and the difference was statistically significant (χ²=27.69, P=0.001); the average rank of bone marrow edema in ARCO I-III was increased significantly (χ²=19.947, P=0.000). The incidence rate of bone marrow edema also increased among different pain grading, and the difference was statistically significant (χ²=57.0, P=0.000); the average rank of bone marrow edema among different pain grading was increased significantly

(χ²=174.0, P=0.000). The presence and aggravation of bone marrow edema indicate the enlargement of necrosis area and the aggravation of symptoms in patients with nontraumatic femoral head necrosis, which can be used as an auxiliary index for the appraisal of disease progression.
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Bone Marrow, Edema, Femur Head Necrosis, Magnetic Resonance Imaging

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图/表（结果） 6

2.1 参与者数量分析纳入患者48例58髋，按意向性处理分析，全部进入结果分析。2.2 非创伤性股骨头坏死各ARCO分期下骨髓水肿的髋关节数量分布，发生率，平均秩次见表1。

2.3 不同疼痛分级下骨髓水肿的髋关节数量分布，发生率，平均秩次见表2。2.4 非参数检验检测病因学对研究的影响通过对不同病因与骨髓水肿发生的多个独立样本的非参数检验认为各种病因下骨髓水肿的发生率之间差异无显著性意义(χ²= 11.27，P=0.258)，表明不同病因对于骨髓水肿的发生率之间的差异无明显影响。2.5 ARCO分期与骨髓水肿相关性分析相关数据及统计结果参见表1。58髋中骨髓水肿的总发生率为70.6%，在ARCO分期Ⅰ-Ⅳ期的发生率分别为9.09%，81.2%，

9.2%，66.7%。通过R×C列联表卡方检验，表明不同ARCO分期之间骨髓水肿发生的差异有显著性意义(χ²= 27.69，P=0.001)，其中Ⅱ期和Ⅲ期发生率较高说明骨髓水肿好发于分期的中期。在ARCO分期Ⅰ-Ⅳ期骨髓水肿的平均秩次为：10.73，31.00，36.25，27.33。统计该结果表明各ARCO分期下骨髓水肿的分级差异有显著性意义(χ²= 19.947，P=0.000)，其中处于Ⅱ期和Ⅲ期的平均秩次较高，说明处于Ⅱ期和Ⅲ期的病变常常合并更高分级的骨髓水肿。

2.6 疼痛程度与骨髓水肿相关性分析相关数据及统计结果参见表2。不同疼痛分级的骨髓水肿发生率分别为：10%，82.60%，87.50%，100%。通过R×C列联表卡方检验，结果表明不同分级之间骨髓水肿发生的差异有显著性意义(χ²=174.000，P=0.000)。该结果说明疼痛程度越高，骨髓水肿发生率越高。各疼痛分级下骨髓水肿的平均秩次为：6，23，42，54。通过多个独立样本的非参数检验，表明差异有显著性意义(χ²=57.000，P=0.000)，说明疼痛程度越高，骨髓水肿的分级越高。

2.7 典型病例MRI图片分析例1，患者男性40岁体检中发现左侧股骨头坏死，既往长期饮酒史，无髋部创伤及手术病史，无髋部疼痛等不适症状，Harris疼痛评分44分。双髋MRI未发现骨髓水肿，ARCO分期为I期(图1)。

例2，患者男性17岁，因髋部活动后疼痛发现左侧股骨头坏死，既往无酒精激素应用史，无髋部手术外伤病史， Harris疼痛评分40分。左髋MRI提示1级骨髓水肿，ARCO分期Ⅲ期(图2)。

例3，女性45岁患者因髋部疼痛发现左侧股骨头坏死，有长期服用激素史，Harris疼痛评分30分。MRI提示左髋部2级骨髓水肿，ARCO分期Ⅱ期(图3)。

例4，患者男性39岁因髋部疼痛剧烈右侧股骨头坏死，既往大量饮酒史6年，Harris评分疼痛10分。MRI提示右侧髋部3级骨髓水肿，ARCO分期Ⅲ期(图4)。

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引言

材料方法

1.1 设计回顾性病例分析。

1.2 时间及地点病例资料来源于2013年3月至2014年6月期间安徽医科大学第一附属医院关节与骨肿瘤外科收治的患者。

1.3 对象选择2013年3月至2014年6月期间安徽医科大学第一附属医院收治的非创伤性股骨头坏死患者48例58髋，多数患者表现为一侧或者双侧髋部、大腿近侧的不适、活动受限，病程7-20个月，既往无同侧髋部创伤或手术病史。查体发现部分患者患侧大腿内侧的深压痛，“4”字试验阳性，同侧髋关节活动特别是旋转功能受限。另有一部分患者为体检中意外发现一侧髋关节病变。患者年龄分布：20-45岁，平均33.4岁。性别分布：男性29例34髋，女性19例24髋。所收集病例中既往有大量饮酒史者17例22髋；有糖皮质激素应用史者20例24髋；不明原因的股骨头坏死11例12髋。所有收集病例按照统一的纳入标准及排除标准进行筛选，确保样本的代表性。

诊断标准：根据患者临床症状、体征及影像学资料诊断非创伤性股骨头坏死。

纳入标准：①既往无髋部创伤或手术史者。②患者资料完整：双髋平片，双髋蛙式位片，双髋CT检查，双髋MRI检查，入院时患侧髋关节的Harris评分^[13]。③告知患者相关研究，患者知情同意。

排除标准：①影像及诊断资料不全者。②既往有髋部创伤，手术史者。

本研究经过所有患者知情同意，并经医院伦理委员会审核批准。

1.4 方法由2名安徽医科大学第一附属医院关节外科中心医生根据患者病史，症状，体征，影像学表现诊断股骨头坏死，根据Harris评分标准中的疼痛评分项目对患髋进行疼痛程度评分^[13]，根据ARCO国际分期标准对患髋进行坏死分期^[14]。再由2名影像科医生依据骨髓水肿的诊断标准和赵培荣等^[11]分级方法对所收集的影像学资料诊断和分级。

非创伤性股骨头坏死病灶及骨髓水肿的诊断及分期：

髋部疼痛程度分级标准：无痛44分，轻度疼痛40分，中度疼痛30分，重度疼痛包括20分/10分/0分。

ARCO分期标准^[14]：Ⅰ期为骨扫描或/和MRI阳性；Ⅱ期为密度不均、硬化与囊肿形成，平片未见新月征，CT没有塌陷表现，MRI与骨扫描阳性，髋臼无变化；Ⅲ期为平片出现新月征，CT有塌陷表现；Ⅳ期为关节面塌陷变扁、关节间隙狭窄、髋臼出现坏死变化、囊性变、囊肿和骨刺。

骨髓水肿MRI诊断标准：当发现T1加权像位于髓腔中低于脂肪的信号；在T2加权像上位于病灶之外的弥散性边界不清的高信号；在T2抑脂像上的明显高信号，即可以诊断为骨髓水肿。

骨髓水肿MRI分级标准：0级，正常；1级，水肿累及股骨头；2级，水肿累及股骨头及股骨颈区域；3级，水肿累及股骨头股骨颈及转子区。

分析指标与方法：依照样本分别填写股骨头坏死患者骨髓水肿分级和ARCO分期，疼痛程度的统计量表。

1.5 主要观察指标 ①非创伤性股骨头坏死各ARCO分期下骨髓水肿的髋关节数量分布，发生率，平均秩次。②不同疼痛分级下骨髓水肿的髋关节数量分布，发生率，平均秩次。③ARCO分期与骨髓水肿相关性分析。④疼痛程度与骨髓水肿相关性分析。⑤非参数检验检测病因学对研究的影响。

1.6 统计学分析运用SPSS 19.0统计软件对所有资料进行统计分析。通过非参数检验检测病因学对研究的影响。对于骨髓水肿的发生，分期和ARCO国际分期，疼痛程度的相关性分别进行R×C列联表卡方检验和多个独立样本的非参数检验。统计结果认为P值< 005为有统计学意义。

讨论

骨髓水肿征象由Totty等^[12]在1984年首次发现。在1988年Wilsion等首次使用“骨髓水肿”术语。股骨头坏死的后续研究中骨髓水肿多次被发现^[15-21]。Sakai等^[22]证实其病理表现为骨髓腔内间质水肿、脂肪细胞间可见无定形渗出物、纤维组织增生和慢性炎性细胞浸润^[23]。目前对于非创伤性股骨头坏死骨髓水肿的发生机制及临床意义尚存在争议。

Fujioka等^[20]及Iida等^[17]认为骨髓水肿是由于病灶周围骨小梁微骨折导致股骨头内部生物力学发生异常。Sakai等^[22]及Ito等^[15]，认为骨髓水肿可能是股骨头塌陷之后的继发炎症反应。Koo等^[16]通过股骨近段的放射性核素摄取试验认为位于病灶周围的骨髓水肿并非是由于缺血本身所致，而是由于缺血继发周围毛细血管扩张导致渗出增加引起。在骨髓水肿的临床相关性研究中，Froberg及Plenk等^[24-25]认为骨髓水肿会增加髓内压，导致髓内循环功能障碍，最终进入坏死-水肿恶性循环。Koo等^[16]试验中发现骨髓水肿的发生同髋部的疼痛有相关性。在骨髓水肿的MRI研究中，Turner等^[21]和Li等^[26]认为骨髓水肿是非创伤性股骨头坏死早期的表现，有研究人员在股骨头坏死动物模型实验中发现在疾病的早期MRI表现中并未发现骨髓水肿^[27-28]。Iida等^[17]在对激素性股骨头坏死的MRI研究中发现骨髓水肿在“线样征”之后，发生率更高。

对于骨髓水肿程度的分级临床尚无统一分级方案，包括Sowers等^[29]量化分级方案，耿晓鹏等^[30]根据MRI图层分级方法。本文采用赵培荣等^[11]的分级方法。该分级方案一共分为0-3四级用以表示水肿的范围大小。该方法分类简单，但是无法对水肿面积大小做精确的定量分析。股骨头坏死分期采用ARCO国际分期，该分期方法临床应用较为广泛。研究认为：不同ARCO分期之间骨髓水肿的发生率有明显差异(χ²=27.403，P=0.001)，该结果也支持上文中Iida在激素性股骨头坏死研究中的结论。Ⅱ期和Ⅲ期的水肿秩次高于Ⅰ期和Ⅳ期，说明在该分期容易合并更高分级的骨髓水肿。本研究认为Ⅰ期病灶面积较小，未发生大量的骨小梁微骨折及股骨头塌陷因而病灶周围炎症反应小，股骨头内部静脉回流通畅，出现骨髓水肿的几率和分级小。Ⅱ期和Ⅲ期由于病灶面积的增大，骨小梁微骨折的积累或者股骨头塌陷导致炎症反应增多，髓内静脉回流障碍髓内压增高，渗出增多，出现骨髓水肿的几率和分级均明显上升。Ⅳ期由于修复反应的进行，侧支循环的建立，因疼痛患髋负重的减少，导致骨髓水肿的发生率及分级下降。

髋部疼痛程度分级依据Harris评分中疼痛分级项目。不同疼痛分级之间骨髓水肿发生率有统计学意义(χ²= 174.000，P=0.000)，说明疼痛程度越高，骨髓水肿发生率越高。各疼痛分级下骨髓水肿分级的差异有显著性意义(χ²=57.000，P=0.000)，说明疼痛程度越高，骨髓水肿的分级越高，分析原因可能是水肿引起髓内压力增加，髓内循环障碍最终导致细胞缺血炎症因子释放。压力和炎症因子共同刺激髓内感受器引起疼痛^[31]。

总之，相比同方向其他研究，本文不仅研究了骨髓水肿的发生与分期和疼痛程度的相关性，也研究了水肿面积变化之后与分期和疼痛程度的关系。其意义具体表现在：对于骨髓水肿好发于股骨头坏死的早期还是中晚期，以往的研究中存在争议，本文认为骨髓水肿在疾病的中晚期多见。该研究对于临床上为减轻早期股骨头坏死患者髋部症状，延缓疾病进展所采用的髓心减压术治疗的有效性提供了理论支持。对于不同病变时期治疗方案的选择提供了辅助参考依据。此外，骨髓水肿面积增大，髋部疼痛的加重可能预示病情的进展。水肿面积的消退，髋部症状的缓解也可用来判断治疗的有效性以及预后情况。

本研究的不足之处在于：①该研究的标本量不足尤其是处于股骨头坏死分期I期和IV期的样本量较少，不能准确反映整个样本总体的情况。②研究对象的年龄跨度较大，部分患者合并其他疾病，不能排除基础疾病本身因素对骨髓水肿的发生及分级造成的影响。此外由于缺少20岁以内及45岁以上年龄病例，本研究尚不能反映该年龄段骨髓水肿的发生情况。③患者个体差异对该试验造成的误差也不能排除。

最后，作者认为：对于骨髓水肿的分级目前有多种不同的分级方法，分级方案各有优劣，期待在后续的研究中总结出统一的精确的量化的分级标准。此外对于水肿分级和ARCO分期及疼痛程度的相关性研究目前仍然需要大量文献的支持。
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