99Tcm-MDP骨三相联合SPECT/CT骨显像评价人工关节置换术后疼痛的研究进展

张欣韵 孙贞魁 朱瑞森 罗全勇

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99Tcm-MDP骨三相联合SPECT/CT骨显像评价人工关节置换术后疼痛的研究进展

    通讯作者: 罗全勇, lqyn@sh163.net

Progress of 99Tcm-MDP three phase bone scan combined with hybrid bone SPECT/CT in the evaluation of pain after artificial joint replacement

    Corresponding author: Quanyong Luo, lqyn@sh163.net
  • 摘要: 人工关节置换术后出现复发性或持续顽固性疼痛的情况并不少见,然而,关节内外生物力学与生物学等诸多因素导致临床难以及时明确疼痛原因及部位。解剖学影像虽可提供生物力学结构变化及假体解剖部位异常等信息,但却无法明确关节置换术后引起疼痛的部位及原因。99Tcm-MDP骨三相联合SPECT/CT骨显像可将反映骨代谢活性及应力性改变所引起的骨代谢变化与CT所提供的解剖学信息完美融合,从而更好地显示显像剂99Tcm-MDP的摄取分布及摄取程度和关节内生物力学及其他解剖学结构异常。笔者就人工关节置换的指征、术后疼痛的病因分析及SPECT/CT骨显像在髋与膝关节置换术后疼痛评估中的临床应用作一综述,并结合临床实践整理了部分典型病例图像。
  • 图 1  患者男性,63岁,左侧髋关节置换术后感染的99Tcm-MDP骨三相图和SPECT/CT骨显像图

    Figure 1.  Images of 99Tcm-MDP three phase bone scan and hybrid bone SPECT/CT scan for a 63-year-old male diagnosed as infection after left hip arthroplasty

    图 2  患者女性,55岁,右侧髋关节置换术后松动的99Tcm-MDP骨三相图和SPECT/CT骨显像图

    Figure 2.  Images of 99Tcm-MDP three phase bone scan and hybrid bone SPECT/CT scan for a 55-year-old female diagnosed as loosening after right hip arthroplasty

    表 1  髋关节与膝关节人工关节置换术后99Tcm-MDP骨三相显像对生理性摄取、感染及无菌性松动的表现

    Table 1.  Biological uptake, infection and loosening of three-phase 99Tcm-MDP bone scan after hip or knee arthroplasty

    假体部位 生理性摄取 感染 无菌性松动
    摄取时间 病灶部位及类型 摄取时间 病灶部位及类型 摄取时间 病灶部位及类型
    髋关节假体 术后2年内 多见于股骨大转子、假体远端,均匀性摄取增高 血流相、血池相及延迟相 多见于假体周围,呈弥漫性摄取增高 仅延迟相 多见于假体远端受力部位,呈局灶性摄取增高
    膝关节假体 术后4年内 多见于胫骨内侧髁,不均匀和不对称性摄取增高
    注:表中,−:由于术后生理性摄取时间过长,骨显像剂摄取类型多变,用于关节置换术后无菌性松动或感染鉴别需谨慎。MDP:亚甲基二膦酸盐。
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    表 2  人工关节置换术后疼痛常见原因及相应SPECT/CT骨显像表现

    Table 2.  Common cause of pain after arthroplasty and characteristics of hybrid bone SPECT/CT images

    常见原因 SPECT/CT骨显像表现
    松动 假体周围不规则的低密度影>2 mm,SPECT/CT上伴有局部示踪剂摄取增高灶,假体移位
    假体周围感染 不规则的假体周围示踪剂摄取增高;在血流相和血池相上示踪剂摄取增高;SPECT延迟相上假体周围示踪剂摄取增高灶;周围软组织改变:关节肿胀、积液、周围肌肉示踪剂摄取
    组织细胞反应 假体周围局部软组织肿块伴骨皮质缺损,周围组织未见明显异常,示踪剂摄取有变化,但是CT上的低密度影或骨质溶解性病灶显示延迟相局部摄取增高
    金属诱导的反应性组织
     肿块或病变
    常见于金属-金属假体;假体周围软组织或囊性肿块,肿块示踪剂摄取减少,周围骨质破坏灶,假体周围没有明显的感染征象
    假体周围骨折 血流相和血池相上血流增加与小于6周内的骨折有关,示踪剂摄取增高灶与CT上骨折相关,提示为陈旧性骨折或急性骨折
    异位骨化 如果在示踪剂摄取减少部位的附近,持续出现线状低密度影,提示假体周围骨皮质不连,CT上软组织骨化与血流相和血池相示踪剂摄取增加有关,延迟相摄取增加,局部摄取增加可以发生在假关节或撞击部位附近
    聚乙烯磨损 股骨假体的偏心性改变(通常为示踪剂摄取增高)
    髌骨疼痛综合征 SPECT/CT上髌骨部位示踪剂摄取显著增高,在髌骨后部区域放射性摄取增高更为明显
     注:表中,SPECT/CT:单光子发射断层显像计算机体层摄影术。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-05-24
  • 刊出日期:  2019-01-01

99Tcm-MDP骨三相联合SPECT/CT骨显像评价人工关节置换术后疼痛的研究进展

    通讯作者: 罗全勇, lqyn@sh163.net
  • 上海交通大学附属第六人民医院核医学科 200233

摘要: 人工关节置换术后出现复发性或持续顽固性疼痛的情况并不少见,然而,关节内外生物力学与生物学等诸多因素导致临床难以及时明确疼痛原因及部位。解剖学影像虽可提供生物力学结构变化及假体解剖部位异常等信息,但却无法明确关节置换术后引起疼痛的部位及原因。99Tcm-MDP骨三相联合SPECT/CT骨显像可将反映骨代谢活性及应力性改变所引起的骨代谢变化与CT所提供的解剖学信息完美融合,从而更好地显示显像剂99Tcm-MDP的摄取分布及摄取程度和关节内生物力学及其他解剖学结构异常。笔者就人工关节置换的指征、术后疼痛的病因分析及SPECT/CT骨显像在髋与膝关节置换术后疼痛评估中的临床应用作一综述,并结合临床实践整理了部分典型病例图像。

English Abstract

  • 急性髋部骨折(如股骨颈骨折等)、骨性关节炎(osteoarthritis, OA)终末期等疾病将导致剧烈关节疼痛,活动明显受限,严重影响患者生活质量[1-3]。随着人工关节置换术的出现,患者的生存质量得到明显改善,自主活动能力得以维持[4]。据2018年文献报道,仅全美地区就完成了将近505 000例髋关节及723 000例膝关节置换术[4]。部分患者术后出现复发性或长期持续性疼痛、伴明显关节僵硬、活动受限等并发症,但引起术后疼痛的具体原因却给骨科医师造成较大困扰,这一问题亟待解决[5-6]。近期有国外研究表明,99Tcm-MDP骨三相联合SPECT/CT骨显像或可作为全膝关节置换术(total knee arthoroplasty, TKA)(全程)术后复发性或持续性膝关节疼痛患者的主要检查手段[7]。本文就99Tcm-MDP骨三相联合SPECT/CT骨显像在髋、膝关节为主的人工关节置换疼痛评估及病因分析、核医学影像表现特点等问题的研究进展作一综述,文末图像为笔者在本单位临床实践中所整理的图像。

    • 人工关节置换术是通过重塑关节从而恢复其结构及生物力学一致性的一种骨科手术方式,主要是为了减轻疼痛,其次还可改善关节运动功能[8]。手术的主要适应证包括OA、外伤或发育异常等[9]。原发性OA多见于高龄、肥胖、女性、肌张力减低或具有相关家族史的患者,而继发性OA则主要见于有骨纤维异常增殖症、陈旧性创伤、骨梗死、Paget's病等病史的患者[9]。炎性关节病主要包括风湿性关节炎、脊柱关节病和系统性血管炎等[10]。外伤可导致髋关节或膝关节急性骨折、关节脱位[11-12]。发育异常如先天性髋关节发育不良、髋臼过伸等疾病最终均可进展为OA,从而需行全髋关节置换以改善运动功能,缓解疼痛症状[13-14]

    • TKA取得成功的关键在于术前的准确定位、恰到好处的生物力学平衡以及关节畸形的矫正[15]。髋关节是主要的承重关节,诸如松动或感染等并发症是造成患者需要行髋关节置换术的主要原因。对于髋关节或膝关节置换术后疼痛的评估,需要结合临床病史、假体植入、体格检查等结果后综合判断[16]。此外,将红细胞沉降率、C反应蛋白及外周血WBC等化验结果及关节腔积液情况结合病原学培养结果纳入诊断考虑范畴也很有必要[17-18]

      对于髋关节而言,人工关节置换术后疼痛的主要原因可分为髋关节本身原因(假体无菌性松动、感染性松动、假体脱位等)、髋关节周围原因(异位骨化、血肿、假体周围骨折等)和关节外原因(骶髂关节痛、坐骨神经痛、同侧膝关节退变等)[19-21]。对于膝关节而言,人工关节置换术后疼痛可分为关节外原因和关节内原因(生物力学或生物学改变)。关节外原因主要包括腰椎神经根病变、神经源性跛行、腰椎管狭窄、血管性疾病、肌腱炎或滑囊炎、髋关节闭孔神经病变、反射性交感神经营养不良和精神心理因素等[22-23];关节内原因主要包括感染、力线不良(轴向和旋转力线不良)、关节不稳(轴向和屈曲位不稳)、聚乙烯衬垫磨损、假体松动、假体周围骨溶解、伸膝装置异常和软组织撞击等[24-26]

    • 目前国内常用的骨显像剂主要是99Tcm-MDP,经静脉注射后,动态显示关节置换术后局部血流灌注相、血池相和延迟相(即骨三相显像)显像剂99Tcm-MDP的摄取情况。骨显像剂主要通过化学吸收方式与骨骼中的羟基磷灰石结合,其吸附量主要受相应部位成骨活性或局部血流量影响[27]。因此,骨显像剂摄取程度主要反映病灶成骨活性或局部血流量变化。99Tcm-MDP平面骨显像由于缺乏解剖定位,临床价值有限。在延迟相平面骨显像基础上进一步行SPECT/CT融合显像,可将反映骨代谢活性及应力性改变所引起的骨代谢变化与CT所提供的解剖学信息完美融合,从而更好地显示显像剂99Tcm-MDP的摄取分布和摄取程度,以及关节内生物力学和其他解剖学结构异常。通过SPECT/CT显像,可以一次性获取髋关节或膝关节部位的成骨活性部位、骨显像剂摄取程度、相应的生物力学改变和病灶及其周围组织结构改变等多重信息,从而可为人工关节置换术后疼痛的病因提供更为准确的诊断。

    • 人工关节置换术后99Tcm-MDP骨三相显像的影像学表现特点总结如下(表1[16-19]。即便参照明确的骨三相显像摄取模式分类(表1),对于人工关节置换术后感染、无菌性松动或炎症的鉴别诊断仍具有一定的难度和挑战[28-29]

      假体部位 生理性摄取 感染 无菌性松动
      摄取时间 病灶部位及类型 摄取时间 病灶部位及类型 摄取时间 病灶部位及类型
      髋关节假体 术后2年内 多见于股骨大转子、假体远端,均匀性摄取增高 血流相、血池相及延迟相 多见于假体周围,呈弥漫性摄取增高 仅延迟相 多见于假体远端受力部位,呈局灶性摄取增高
      膝关节假体 术后4年内 多见于胫骨内侧髁,不均匀和不对称性摄取增高
      注:表中,−:由于术后生理性摄取时间过长,骨显像剂摄取类型多变,用于关节置换术后无菌性松动或感染鉴别需谨慎。MDP:亚甲基二膦酸盐。

      表 1  髋关节与膝关节人工关节置换术后99Tcm-MDP骨三相显像对生理性摄取、感染及无菌性松动的表现

      Table 1.  Biological uptake, infection and loosening of three-phase 99Tcm-MDP bone scan after hip or knee arthroplasty

      SPECT/CT图像的判读需要将CT表现纳入综合诊断的考虑范畴。其中,感染的CT征象包括:假体周围透亮带增宽、骨吸收或软骨下骨囊肿、骨溶解、脓肿或关节腔积液、窦道、气泡和骨膜反应[30]。松动的CT征象包括:假体周围透亮带宽超过2 mm或渐进性增宽、骨接合材料或假体移位及倾斜、出现炎性肉芽肿及骨水泥破裂等[31]

      骨显像剂摄取增高灶的定位也非常重要。为了促进核医学医师、放射科医师、骨科医师、风湿科医师和其他医师之间的交流,髋臼区域分区推荐使用DeLee&Charnley分类[32],股骨区域分区推荐使用Gruen分类[33]。关于膝关节假体,目前已提出一些分区方法,其中相对常用的是Ewald分区和Hirschmann分区,但目前尚未达成共识。采用这些关节区域分区方法,更有助于准确定位。

    • 近年来,越来越多的研究逐渐开始关注SPECT/CT骨显像在人工关节置换术后疼痛评估中的作用。Vaz等[16]总结了髋关节或膝关节置换术后除了松动和感染以外可能引起疼痛的十大原因,主要包括:牵涉痛、髌骨疼痛综合征、骨折、裂隙、脓肿或血肿、骨插入、异位骨化、大转子假关节、单侧膝关节假体骨关节炎延伸和伴骨受累的系统性疾病等。结合相关文献[16-21]及笔者的临床工作经验,对关节置换术最为常见的疼痛原因及相应SPECT/CT融合显像的图像特点进行了总结(表2)。

      常见原因 SPECT/CT骨显像表现
      松动 假体周围不规则的低密度影>2 mm,SPECT/CT上伴有局部示踪剂摄取增高灶,假体移位
      假体周围感染 不规则的假体周围示踪剂摄取增高;在血流相和血池相上示踪剂摄取增高;SPECT延迟相上假体周围示踪剂摄取增高灶;周围软组织改变:关节肿胀、积液、周围肌肉示踪剂摄取
      组织细胞反应 假体周围局部软组织肿块伴骨皮质缺损,周围组织未见明显异常,示踪剂摄取有变化,但是CT上的低密度影或骨质溶解性病灶显示延迟相局部摄取增高
      金属诱导的反应性组织
       肿块或病变
      常见于金属-金属假体;假体周围软组织或囊性肿块,肿块示踪剂摄取减少,周围骨质破坏灶,假体周围没有明显的感染征象
      假体周围骨折 血流相和血池相上血流增加与小于6周内的骨折有关,示踪剂摄取增高灶与CT上骨折相关,提示为陈旧性骨折或急性骨折
      异位骨化 如果在示踪剂摄取减少部位的附近,持续出现线状低密度影,提示假体周围骨皮质不连,CT上软组织骨化与血流相和血池相示踪剂摄取增加有关,延迟相摄取增加,局部摄取增加可以发生在假关节或撞击部位附近
      聚乙烯磨损 股骨假体的偏心性改变(通常为示踪剂摄取增高)
      髌骨疼痛综合征 SPECT/CT上髌骨部位示踪剂摄取显著增高,在髌骨后部区域放射性摄取增高更为明显
       注:表中,SPECT/CT:单光子发射断层显像计算机体层摄影术。

      表 2  人工关节置换术后疼痛常见原因及相应SPECT/CT骨显像表现

      Table 2.  Common cause of pain after arthroplasty and characteristics of hybrid bone SPECT/CT images

      99Tcm-MDP SPECT/CT能够精确定位骨显像剂摄取的部位,用于评估TKA术后的髌股关节病[34]。Awengen等[35]研究发现,典型的异常骨显像剂摄取模式可明确区分有症状及无症状的膝关节TKA术后患者,并有助于明确TKA术后疼痛的原因。Hirschmann等[36]认为SPECT/CT骨显像应作为TKA术后疼痛患者的日常检查方式。该课题组前期研究还证实了SPECT/CT断层骨显像能够将生物力学数据与骨代谢数据(骨显像剂摄取部位)相结合,为TKA术后疼痛患者疼痛病因的确诊及治疗方案的制定提供帮助[37-38]。此外,Schweizer等[39]研究发现骨显像剂摄取增高与疼痛症状相关。

      有文献报道了99Tcm-MDP SPECT/CT在髋关节置换术后疼痛的临床应用。Barthassat等[40]提出了全髋关节置换术后疼痛患者的SPECT/CT断层骨显像诊断流程,并确定了3个与临床症状相关的解剖区域(股骨近端、股骨远端和髋臼)。Dobrindt等[41]研究认为SPECT/CT可有效检出或评估全髋关节置换术后假体松动,并为异位骨化提供有价值的诊断信息,全身骨显像可获得生物力学改变相关信息,CT影像可获得骨性问题解剖学影像信息,SPECT/CT在关节置换术后疼痛的影像学评估中具有巨大潜力。

    • 以下病例图像均为笔者在本单位临床实践中所整理出的部分典型病例图像(图1图2)。

      图  1  患者男性,63岁,左侧髋关节置换术后感染的99Tcm-MDP骨三相图和SPECT/CT骨显像图

      Figure 1.  Images of 99Tcm-MDP three phase bone scan and hybrid bone SPECT/CT scan for a 63-year-old male diagnosed as infection after left hip arthroplasty

      图  2  患者女性,55岁,右侧髋关节置换术后松动的99Tcm-MDP骨三相图和SPECT/CT骨显像图

      Figure 2.  Images of 99Tcm-MDP three phase bone scan and hybrid bone SPECT/CT scan for a 55-year-old female diagnosed as loosening after right hip arthroplasty

    • 99Tcm-MDP骨三相显像联合SPECT/CT骨显像可有效评估人工关节置换术后疼痛的病因及部位。通过将反映骨代谢活性的功能学影像与提供关节内外解剖学影像的CT图像相结合,能够对术后疼痛的部位进行精准定位,进而提供骨代谢活跃部位、程度、生物力学改变和其他解剖学变化等多重信息,从而确定关节置换术后疼痛的具体原因及部位,为明确诊断及辅助临床治疗决策提供帮助。

      利益冲突 本研究由署名作者按以下贡献声明独立开展,不涉及任何利益冲突。

      作者贡献声明 张欣韵负责论文的撰写;孙贞魁负责临床及影像病例资料的整理;朱瑞森负责文献的检索和论文的修改指导;罗全勇负责论文的修改与审校。

参考文献 (41)

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