股骨头坏死的影像学与病理诊断比较

文章导读:通过X线平片诊断股骨头坏死具有较高的准确性,然而,也会出现假阳性和假阴性的X线表现,特别是对于晚期骨关节炎或软骨下骨折患者,诊断最为困难。本研究的目的是以病理检查为参考标准,评价X线平片对股骨头坏死的诊断价值。

股骨头缺血性坏死是指骨髓细胞和骨细胞因骨的血管受损而死亡。导致骨坏死的原因很多,包括创伤、全身或局部使用类固醇、血管炎、高脂血症、镰状细胞性贫血、高谢病、胰腺炎、酒精中毒、艾滋病、辐射等。在没有感染或肿瘤的情况下发生骨坏死的病例被排除在骨坏死的类别之外。基于影像学和MRI结果的Steinberg分级将骨坏死分为6个阶段,根据定义,I期骨坏死在x光片上看不到,坏死程度一般在6个月到数年之间缓慢发展。

骨坏死可以根据X线、CT、MRI或放射性核素骨显像的特征性表现来诊断。目前还没有研究将放射诊断的准确性与病理诊断的准确性进行比较。由于X线片是诊断髋部骨坏死的主要方法,我们开展了这项研究以更好地评估X线片诊断的准确性。我们对比较了一组接受股骨头切除术的患者的骨坏死X线、肉眼和显微病理诊断,有充分的文献表明,MRI显示骨坏死比X光片更早。然而,MRI并非万无一失,与组织学检查和骨髓压力测量相关的假阳性和假阴性结果也会出现。

材料和方法

我们回顾了年1月1日至年6月30日期间进行的所有股骨头切除术的临床记录以及放射学和病理学报告。股骨头切除多是作为全髋关节置换术或半髋关节置换术的一部分进行的,并且没有进行过髓心减压治疗。

我们用检查影像和病理报告诊断骨坏死。当没有骨关节炎的髋关节中有可疑的斑驳硬化症,以及骨关节炎引起的硬化症,使得骨坏死很难在X光片上评估,又或者当骨关节炎引起的骨质重塑阻碍病理诊断时,对其使用可能的骨坏死这一名称。

放射学报告包括斯坦伯格分类。大多数情况下会给出数字阶段,但在少数未指定数字阶段的情况下,可以基于语言描述。一位有30多年经验的放射科医生回顾了被诊断为骨坏死的所有病例。另一位具有7年以上经验的放射科医生对原始队列中的个连续病例进行了研究。这些审查是在不了解原始报告的情况下进行的,我们还对所有已知易发生骨坏死因素的指征进行了回顾

组织病理学的评估是基于肉眼和显微镜下的发现做出的。病理学家在作出诊断时没有参考x光片和放射学报告,他们也没有对骨坏死进行分期。前瞻性诊断由多名病理学者做出的,所有病例均由一名具有35年以上经验的病理学者回顾性分析。

使用STATA软件(版本14,StataCorp)进行统计分析。在两个测量的相关性中,必须考虑机率一致的可能性,这是用Kappa统计量来解决的。Kappa值为1表示完全一致,kappa值为0表示一致等同于偶然性。卡伯值为0.21-0.40表示相当一致;0.41-0.60表示中度一致;0.61-0.80表示实质性一致;0.81-0.99表示几乎完全一致。

我们定义了两个队列,并对两个队列分别进行了分析。第一组包括在4.5年内进行的所有的股骨头切除手术中。该队列被用来分析放射科医生和病理学家之间关于是否存在骨坏死的总体一致性。这个队列不需要预先选择病例,最大程度反映了在临床环境下通过成像检测骨坏死的能力。第二个队列仅包含X光片或病理标本中疑似骨坏死的患者。因为第二个队列是一个被选中的组,几乎所有的患者都有骨坏死,机会一致的可能性非常高,因此kappa值没有被计算出来。

结果

行股骨头切除术的患者共有例,其中例(13.4%)经影像学或病理检查诊断为可能或明确的骨坏死。单一观察者的回顾性诊断与前瞻性诊断的符合率为97.1%(κ=0.85[95%CI,0.80~0.89])。

与其他接受股骨头切除术的患者相比,现在诊断为骨坏死的患者的人口特征如表1所示。在71例患者中,使用口服、全身和关节内类固醇(51例)、高脂血症(33例)、股骨颈骨折(5例)、酒精中毒(4例)、系统性红斑狼疮(1例)、局部放疗(1例)和胰腺炎(1例)。一些患者有不止一种潜在的骨坏死原因。股骨头坏死患者接受股骨头切除术的平均年龄比因其他原因接受股骨头切除术的患者年轻5.9岁。、

整个队列的放射诊断和病理诊断的相关性如表2所示。观察到的放射病理诊断骨坏死的符合率为93.9%(95%可信区间,92.1-95.2%),在基本一致的范围内,kappa值(随机一致性校正后的一致性)为0.67(95%可信区间,0.60-0.74)。当骨关节炎不存在、轻度或中度时,放射病理符合率为93.8%(95%CI,91-96%),Kappa值为0.78(95%CI,0.69-0.85)。当骨关节炎严重时,符合率为95.1%(95%CI,92~95%),kappa降至0.51(95%CI,0.38~0.63)。当预期的一致性很高时,机会修正的一致性就会减少。由于在整个队列中严重骨关节炎的高发率,这一组的预期一致性很高。图1-5显示了骨坏死或可能的骨坏死的诊断例子,x线照片与大体标本的切片进行比较。

尽管年Cochrane综述没有证据支持在镰状细胞病患者中进行这种治疗。但II期骨坏死有可能在有或没有植骨或植骨替代或刺激的情况下接受髓芯减压。图1显示一例Ⅱ期骨坏死,图2显示一例髓核减压后进展到Ⅲ期的骨坏死。例患者中有21例(2.2%)被诊断为II期骨坏死,但其中4例在病理分析中未发现骨坏死(放射学假阳性率为0.42%)。

观察整个接受股骨头切除术的患者队列,可以最好地估计出x线摄影在骨坏死诊断中的诊断性能。当我们看到只有例骨坏死的诊断是基于放射学或病理学表现时,我们对影像学-病理学差异有了不同的见解。表3显示了这个子集的影像学和病理结果的一致性,这取决于骨关节炎的严重程度。该表证实了随着骨关节炎分级的增加,影像学和病理结果被解读为明确的骨坏死的可能性降低,但是诊断的不确定性有所增加。当存在严重骨关节炎时,可能的骨坏死诊断类别在x线照片和病理标本中使用得更多。特别是当股骨头软骨下不全性骨折已经发展时,严重骨关节炎影像学病理一致性的下降反映了严重骨关节炎与骨坏死伴继发性关节炎(图3和图4)的鉴别困难。

其中23名患者接受了MRI检查。在这些病例中,有4例的MRI诊断与病理诊断不一致。3例MRI表现异常,病理结果正常。其中两个病例涉及同一患者的右髋关节和左髋关节(图5)。该病例在全髋关节置换术前2年,通过X线片和MRI诊断出双侧髋关节有小面积的股骨头异常并伴有骨坏死。连续两年的X线片结果是稳定的,然后两个髋关节都接受了全髋关节置换术。两份标本的肉眼和显微镜检查均显示骨髓正常。放射学结果的稳定性表明,一小块骨坏死可能已经恢复,这可能解释了髋关节在病理检查中的正常外观。第三例MRI异常,病理结果为阴性,MRI显示股骨头中央有一个非常小的病灶,而不是皮质下区域。患者在另一家机构做完核磁共振检查后行髓核减压术,该病灶可能在那次手术中被移除。

在两个病例中,MRI图像未被前瞻性地诊断为骨坏死,但病理检查显示为骨坏死。这两个病例中的差异都是由于放射科医生的诊断错误造成的,在回顾MR图像后才发现明显的骨坏死。第一例被诊断为化脓性关节炎合并股骨头骨折,没有感染的迹象。在第二个不一致的病例中,X线表现是正常的。因此,明确X线片和MR图像的相关性将有助于做出正确的诊断。

讨论

总体而言,与组织病理学检查相比,X线在检测骨坏死方面表现相当好,但也有假阴性和假阳性的X线表现。为了发现早期的骨坏死,在存在骨坏死的危险因素的情况下,对不明原因髋部疼痛的患者行核磁共振检查。在我们纳入的病例中,只有一小部分患者接受了MRI检查,这一数量不足以评估MRI在检测骨坏死中的效用。

当出现晚期骨关节炎时,放射科医生和病理学家都很难区分关节炎和骨坏死。在某些情况下,严重的骨关节炎会导致骨折,随后的骨坏死可能是一种继发性现象。

软骨下骨折是Ⅲ期骨坏死的特征,被称为新月征。软骨下骨折也会在没有骨坏死的情况下发生,多与骨质疏松症和肾脏疾病有关,在新兵和肥胖者中也有发现。特别是当有骨关节炎的时候,很难区分III期骨坏死和自发性软骨下骨折。先前的一项研究表明,软骨下功能不全骨折位于关节表面上方,与关节表面平行,但因骨坏死而形成的低信号线与关节表面呈凹形。我们的患者群体有更广泛的骨软骨和软骨下骨折的表现,一些软骨下骨折向关节面凹陷(图4)。骨坏死在X线片和CT扫描上都有一个蛇形轮廓,软骨下骨折也可能有这个轮廓。(图4)股骨髁骨软骨骨折中常见的碗形而不是蛇形轮廓,这更有利于骨折的诊断,而不是骨坏死。

许多医学中心不会对股骨头进行病理评估,通常除了影像诊断之外,也不会对存在的骨坏死进行独立的确认。在这些病例中,影像学检查是独立的诊断方法。甚至X线摄影是唯一进行的影像检查,因此我们需要知道它的诊断准确性。

为什么能够诊断出骨坏死很重要?首先,骨坏死风险可能与患者所接受的治疗相关,了解这些风险对医学的进步很重要。其次,这对个别髋部骨坏死的患者很重要,因为可能还存在其他骨骼发生坏死的风险。第三,假阳性的骨坏死影像诊断并非没有后果。意识到假阳性影像诊断的可能性,可能会促使放射科医生对有轻微症状的患者的骨坏死诊断提出质疑,并可能进行骨扫描,以确定是否存在异常的骨重塑。

局限性

我们的研究中存在选择偏倚,因为只纳入了接受股骨头切除术的患者。另外我们不用髓核减压治疗股骨头坏死,对药物和物理治疗无效的髋部疼痛患者进行股骨头切除术。还有在评估未接受股骨头切除术的患者时,影像学诊断的准确性可能与我们的研究结果不同。

结论

X线平片对股骨头坏死的诊断具有较高的准确性,但很难区分骨坏死和软骨下骨折,对严重骨关节炎患者的诊断问题更大。

译者:袁强

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