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陈蛟，郭晓忠,2，王冉东，孙强，李兵，岳聚安，刘忘言
普遍认为股骨头坏死（osteonecrosis of the femoral head,ONFH）是因股骨头血供中断造成的骨坏死，股骨头内骨髓组织和骨细胞凋亡、骨小梁丢失，进而股骨头支撑力下降导致股骨头塌陷，引起疼痛及髋关节功能障碍[1]。ONFH 主要影响中青年患者，终末期患者需要行全髋关节置换术（total hip arthroplasty,THA）。ONFH 早期采取保髋手术，有助于延迟或停止进展至股骨头塌陷，避免行THA。股骨减压是一种保髋治疗方法，一项有关股骨头减压技术的系统研究指出，相比于适应证选择相对广泛的早期病例，1992 年选择报道股骨头塌陷前期、坏死范围小的病例，其临床、影像学结局效果更好[2]。此外，减压联合关节镜、钽棒、骨移植物、富血小板血浆、细胞治疗、辅助疗法（双膦酸盐、体外冲击波治疗）等技术均有文献支持，对早期ONFH 的治疗具有积极的临床结局[3]。郭晓忠等[4]采用髓芯减压植骨联合异体腓骨支撑治疗早期ONFH 57髋，随访长达（162.8±6.3）个月，末次随访成功率为80.7%，优良率为75.4%；
后采用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66 支撑棒联合同种异体骨治疗国际骨循环研究协会（Association Research Circulation Osseous,ARCO）Ⅲ期ONFH，随访（19.3±6.5）个月，保头成功率为89.7%（35/39），髋关节功能优良率为71.8%，明显高于术前的17.5%[5]。王永博等[6]比较经髋关节外科脱位打压植骨支撑术（24 例28髋）和单孔道髓芯减压加坏死病灶清除联合打压植骨及同种异体腓骨支撑术（36 例41 髋）两种术式，前者的股骨头生存率为82.1%，中位生存时间为43 个月；
后者的股骨头生存率为53.7%，中位生存时间为42个月。Baba等[7]对比双能X射线吸收测定法（dualenergy X-ray absorptiometry,DXA）的骨密度与CT影像HU 值，认为CT 影像HU 值有助于评估股骨头骨密度。本研究探讨纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支撑棒结合同种异体骨治疗ONFH 术后，股骨头植骨区范围CT 影像HU 值的动态变化，间接反映髓芯减压术后的骨密度变化。
1.1 一般资料
纳入标准：①ARCO Ⅱ、Ⅲ期患者，术前X 线、MRI、CT检查完善，股骨头无塌陷；
②行纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支撑棒联合同种异体骨手术，采用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支撑棒（由四川国纳科技有限公司提供）联合同种异体骨（山西奥瑞生物材料有限公司，太原，中国）；
③术前及术后随访X线、CT检查完善，未见股骨头塌陷；
④完成术后12个月随访。排除标准：①ARCO Ⅳ期患者；
②既往行髋关节保髋手术者；
③病情进展行THA的患者。
根据上述纳入与排除标准，回顾性纳入2018年1月至2019 年1 月航空总医院骨关节科收治的ARCOⅡ、Ⅲ期ONFH患者24例37髋，男23例，女1例；
年龄16～58岁，平均（39.6±1.6）岁；
体重指数21.2～29.6 kg/m2，平均（25.6±1.9）kg/m2；
左侧5例，右侧6例，双侧13例；
激素性25髋，酒精性6髋，创伤性1髋，特发性5髋；
ARCOⅢC期26髋，ARCO ⅡC期5髋，ARCO ⅡB期6髋[8]。
本研究已通过航空总医院医院伦理审查委员会审批（HK2019-01-04），并豁免患者知情同意。
1.2 设置兴趣区（region of interest,ROI）
为了消除股骨头骨小梁密度分布的影响，设置ROI时以负重区皮质、纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支撑棒、同种异体骨植骨区作为解剖标志（图1A）。本研究采用的髓芯减压术通过双通道减压，内侧通道通向坏死区，外侧通道安置纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支撑棒，支撑方向对应日本骨坏死研究会（Japanese Investigation Committee,JIC）分型中髋臼负重区外侧1/3（即中日友好医院分型中的外侧柱），两者距软骨下骨约3 mm，ROI 大小设置为3 mm×3 mm[5]。Baba等[7]研究发行股骨头塌陷前ONFH坏死区边界外侧的平均HU 值较高，可能与随后的股骨头塌陷有关，其ROI以外侧坏死边界为界，比较外侧正常区与内侧坏死区域，以术后HU值为研究对象，髓芯减压植骨术已改变局部结构，故以负重区皮质、纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支撑棒、同种异体骨植骨区为界分割研究区域。本研究在CT 冠状面细分为羟基磷灰石支撑棒外侧缘与股骨头皮质间区域、支撑棒上缘与负重区皮质区域、植骨区上缘与负重区皮质间区域和植骨区内缘旁区域，以3 mm×3 mm矩形划定ROI，由外向内依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。ROI避开皮质及坏死区与正常区间的硬化带，以避免测得HU 值过高。选取CT矢状面包含纳米羟基磷灰石/聚酰胺66支撑棒的5 个CT 冠状面，测各ROI 的HU 值，取5 个冠状层面各ROI的HU均值（图1B）。
图1 髓芯减压术后股骨头的CT冠状面和矢状面
1.3 随访计划及评价标准
采集术前，术后3、6、12个月随访时的髋关节CT影像（120 KV，250 mA，2 mmSL），数据以dicom格式存储。采用The Mimics Medical 21.0（Materialise.USA）测量ROI的HU值。
1.4 统计学方法
采用SPSS 24.0 软件进行统计学分析，计量资料以均数±标准差表示。2 名医师独立、盲法测量两次所有HU 值。使用组内相关系数（intraclass correlation coefficient,ICC）评估观察者内部和观察者之间的可靠性。所有变量用Shapiro-Wilk 检验正态性。采用两因素重复测量方差分析方法，判断不同ROI随时间变化对研究对象HU值的影响。P＜0.05为差异有统计学意义。
2.1 ICC测定
HU值测量结果的观察者内和观察者间ICC值分别为0.959（P＜0.001）和0.928（P＜0.001），重复性好。
2.2 各ROI随时间变化的HU值
采用两因素重复测量方差分析方法，判断各ROI随时间变化对研究对象HU 值的影响。经箱线图（图2）判断数据无异常值，各组数据经Shapiro-Wilk检验符合正态分布（P＞0.05）。ROI与时间的交互作用对HU 值的影响有统计学意义。对ROI 和时间进行单独效应的检验。不同时间各ROI 的HU 值变化趋势见图3。不同时间各ROI的HU值见表1。
表1 不同时间各ROI的HU值
图2 不同时间各ROI的HU值箱型图
图3 不同时间各ROI的HU估算边际平均值变化趋势
2.2.1 检验ROI单独效应
术前各ROI HU 值的差异：术前各ROI 的HU 值差异有统计学意义（P＜0.001），进行各ROI HU 值的两两比较（表2）。ROI-ⅠHU 值与ROI-Ⅱ、ROI-Ⅲ、ROI-Ⅳ的差异有统计学意义（P＜0.001,P＜0.001,P=0.008）；
ROI-ⅡHU 值与ROI-Ⅲ的差异无统计学意义（P=0.374）；
ROI-ⅡHU 值与ROI-Ⅳ的差异有统计学意义（P＜0.001）；
ROI-ⅢHU值与ROI-Ⅳ的差异有统计学意义（P＜0.001）。同时负重区（ROI-Ⅱ、ROI-Ⅲ）的HU值高于非负重区（ROI-Ⅰ、ROI-Ⅳ），详见表1。
表2 术前各ROI HU值的两两比较
术后3 个月各ROI HU 值的差异：术后3 个月各ROI HU 值的差异有统计学意义（P＜0.001），进行各ROI HU值的两两比较（表3）。ROI-ⅠHU值与ROI-ⅣHU值无统计学差异（P=0.358）；
ROI-ⅠHU值与ROI-Ⅱ、ROI-Ⅲ的差异有统计学意义（P＜0.001,P＜0.001）；
ROI-ⅡHU 值与ROI-Ⅲ的差异无统计学意义（P=1.000）；
ROI-ⅡHU 值与ROI-Ⅳ的差异有统计学意义（P＜0.001）；
ROI-ⅢHU值与ROI-Ⅳ的差异有统计学意义（P＜0.001）。
表3 术后3个月各ROI HU值的两两比较
术后6 个月各ROI HU 值的差异：术后6 个月各ROI HU 值的差异有统计学意义（P＜0.001），进行各ROI HU值的两两比较（表4）。ROI-ⅠHU值与ROI-Ⅳ无统计学差异（P=0.078）；
ROI-ⅠHU 值与ROI-Ⅱ、ROI-Ⅲ的差异有统计学意义（P＜0.001,P＜0.001）；
ROI-ⅡHU 值与ROI-Ⅲ的差异无统计学意义（P=0.495）；
ROI-ⅡHU 值与ROI-Ⅳ的差异有统计学意义（P＜0.001）；
ROI-ⅢHU值与ROI-Ⅳ的差异有统计学意义（P＜0.001）。
表4 术后6个月各ROI HU值的两两比较
术后12 个月各ROI HU 值的差异：术后12 个月各ROI HU 值的差异有统计学意义（P＜0.001），进行各ROI HU 值的两两比较（表5）。ROI-ⅠHU 值与ROI-Ⅳ无统计学差异（P=0.198）；
ROI-ⅠHU 值与ROI-Ⅱ、ROI-Ⅲ的差异有统计学意义（P＜0.001,P＜0.001）；
ROI-ⅡHU 值与ROI-Ⅲ、ROI-Ⅳ的差异有统计学意义（P=0.041，P＜0.001）；
ROI-ⅢHU值与ROI-Ⅳ的差异有统计学意义（P＜0.001）。
表5 术后12个月各ROI HU值的两两比较
2.2.2 检验时间单独效应
ROI-ⅠHU 值在各时间点的差异：时间因素对ROI-ⅠHU 值的影响有统计学意义（P＜0.001），进行ROI-ⅠHU值各时间点的两两比较（表6）。ROI-Ⅰ术前HU 值与术后3、6、12 个月的差异有统计学意义（P＜0.001，P＜0.001，P＜0.001）；
ROI-Ⅰ术后3 个月HU 值与术后6、12 个月的差异有统计学意义（P=0.001，P=0.011）；
ROI-Ⅰ术后6 个月HU 值与术后12个月的差异无统计学意义（P=1.000）。
表6 ROI-Ⅰ各时间点ROI HU值的两两比较
ROI-ⅡHU 值在各时间点的差异：时间因素对ROI-ⅡHU 值的影响有统计学意义（P＜0.001），进行ROI-Ⅱ各时间点HU值的两两比较（表7）。ROI-Ⅱ术前HU 值与术后3、6、12 个月的差异有统计学意义（P＜0.001，P＜0.001，P＜0.001）；
ROI-Ⅱ术后3 个月HU 值与术后6、12 个月的差异有统计学意义（P=0.001，P=0.011）；
ROI-Ⅱ术后6 个月HU 值与术后12个月的差异有统计学意义（P=0.006）。
表7 ROI-Ⅱ各时间点ROI HU值的两两比较
ROI-ⅢHU 值在各时间点的差异：时间因素对ROI-ⅢHU 值的影响有统计学意义（P＜0.001），进行ROI-Ⅲ各时间点HU值的两两比较（表8）。ROI-Ⅲ术前HU 值与术后3、6、12 个月的差异有统计学意义（P＜0.001，P＜0.001，P＜0.001）；
ROI-Ⅲ术后3 个月HU 值与术后6、12 个月的差异有统计学意义（P=0.007，P＜0.001）；
ROI-Ⅲ术后6月HU值与术后12个月的差异无统计学意义（P=0.095）。
表8 ROI-Ⅲ各时间点ROI HU值的两两比较
ROI-ⅣHU 值在各时间点的差异：时间因素对ROI-ⅣHU 值的影响有统计学意义（P＜0.001），进行ROI-Ⅳ各时间点HU值的两两比较（表9）。ROI-Ⅳ术前HU 值与术后3、6、12 个月的差异有统计学意义（P=0.016，P＜0.001，P＜0.001）；
ROI-Ⅳ术后3 个月HU 值与术后6、12 个月的差异有统计学意义（P＜0.001，P＜0.001）；
ROI-Ⅳ术后6个月HU值与术后12个月的差异有统计学意义（P=0.044）。
表9 ROI-Ⅳ各时间点ROI HU值的两两比较
股骨髓芯减压技术对于早期ONFH 的治疗有积极效果。Marker 等[2]在系统文献综述中评价了1992年前后行髓芯减压术治疗的ONFH（1 268髋和1 337髋）的临床和影像学结果，结果证实1992年以前的手术病例中41%的髋关节在平均随访65个月（3～216个月）后需要进行额外手术，而1992年以后的手术病例中只有30%的髋关节在平均随访63 个月（1～176 个月）后需要再次手术，严格手术适应证或外科技术的发展使得近年来的髓芯减压手术效果明显提高。髓芯减压联合不同植骨方法的目的是减低髓腔压力，清除坏死组织，支撑股骨头防止其塌陷，促进骨修复，避免行髋关节置换THA[9]。股骨髓芯减压术治疗ONFH 的手术效果评价方法为Harris 髋关节评分（Harris hip score,HHS）、X 线或CT 形态学改变、骨髓水肿和/或磁共振成像积液、髋关节生存率等[10]。Schreiber等[11]研究25例患者（女18例，男7例；
平均年龄71.3岁）接受腰椎双能X线骨密度扫描和计算机断层扫描，确定HU值与骨密度显著相关（P＜0.001）。对80例连续创伤患者进行腰椎CT检查，获得规范数据，并按年龄和性别分层；
对不同密度的聚氨酯泡沫体进行计算机断层成像，并进行力学测试，以确定抗压强度。抗压强度值和HU 值显著相关（P＜0.001），认为HU值可以作为评价骨密度的替代方法。目前关于骨坏死病变愈合过程的文献较少，仅在组织学、放射学水平，评估截骨术后坏死区域在特定时间内的愈合情况[12,13]。股骨髓芯减压术后股骨头内结构改变，但相关研究少见，HU值的评估可以使用任何CT层面进行，可以对骨内结构进行详细的骨密度评估。
本研究结果：①术前除ROI-Ⅱ与ROI-Ⅲ之外，其他各ROI 的HU 值差异均有统计学意义（P均＜0.05），同时ROI-Ⅱ和ROI-Ⅲ的HU 值高于ROI-Ⅰ和ROI-Ⅳ。②ROI-Ⅰ与ROI-Ⅱ和ROI-Ⅲ、ROI-Ⅱ与ROI-Ⅳ、ROI-Ⅲ与ROI-Ⅳ的HU 值在术后3、6、12 个月的差异均有统计学（P均＜0.001）；
ROI-Ⅱ与ROI-Ⅲ的HU 值仅在在术后12 个月的差异有统计学意义（P=0.041）；
ROI-Ⅰ与ROI-Ⅳ的HU 值在术后3、6、12个月的差异均无统计学意义（P均＞0.05）。③ROI-Ⅰ与ROI-Ⅲ在术前、术后3个月、术后6个月的HU值递增（P均＜0.05），但在术后6、12个月的递增无统计学差异（P＞0.05）；
ROI-Ⅱ与ROI-Ⅳ在术前、术后3 个月、术后6 个月、术后12 个月的HU 值递增（P均＜0.05）；
同时ROI-Ⅱ和ROI-Ⅲ的HU 值在术后各时间点均高于ROI-Ⅰ和ROI-Ⅳ。上述结果提示骨密度在负重区（ROI-Ⅱ、ROI-Ⅲ）高于非负重区（ROI-Ⅰ、ROI-Ⅳ）、骨密度在ROI-Ⅰ、ROI-Ⅱ、ROI-Ⅲ、ROI-Ⅳ术后3、6、12个月增加，负重区（ROI-Ⅱ、ROI-Ⅲ）术后均高于非负重区（ROI-Ⅰ、ROI-Ⅳ）。骨密度不同区域增长趋势不同，ROI-Ⅰ、ROI-Ⅲ在术后6、12个月比较，差异无统计学意义，ROI-Ⅱ、ROI-Ⅳ在术后6、12个月比较，差异有统计学意义。股骨髓芯减压联合植骨材料促进成骨作用，但不同区域的成骨程度、速度不同。
Baba等[7]的研究比较股骨头塌陷前期（临床无进展，X 线检查无股骨头塌陷，CT 检查无软骨下骨折，MRI 检查无骨髓水肿）的HU 值，与匹配后对照组相比，坏死区HU值并未明显减小（P=0.540）；
股骨头塌陷前ONFH患者外侧边界平均HU值较高，可能与随后的股骨头塌陷有关。Kawano 等[14]的研究发现，ONFH 未塌陷区的HU 值（510±99）显著高于塌陷区HU 值（391±54）（P＜0.05）。本研究仅对髓芯减压植骨术后患者随访，术后股骨头内结构改变（坏死区、负重区植骨），尽管髓芯减压术后有成骨迹象，受随访时间限制，其远期不同区域骨密度改变，需进一步研究。本研究考虑到ACRO Ⅲ期ONFH硬化带造成ROI 的HU 值偏高，故将ROI 选在避开硬化带、皮质的松质骨区域，且由于骨小梁密度不同，HU 值因测量环境、设备参数及ROI位置和大小、年龄、BMI等因素影响有很大差异，因而测得的ROI HU值不同于文献报道[7,14]。坏死区域的范围和应力分布对发生股骨头塌陷有显著影响，有限元分析对不同ARCO 分期坏死区应力分布进行分析，对预测股骨头塌陷极具实用价值，已有学者应用于保髋术后生存分析[15]。本研究中，ROI-Ⅱ、ROI-Ⅲ代表负重区松质骨，其HU值在术后出现递增，明显高于ROI-Ⅰ、ROI-Ⅳ，HU值能否作为预测股骨头塌陷的因素，可利用有限元力学分析进行进一步评估。许珂等[16]认为髓芯减压术对早期激素性及酒精性ONFH 的治疗效果要明显优于创伤性ONFH。本研究纳入的ONFH 分为激素性25髋、酒精性6髋、创伤性1髋、特发性5髋，不同病因差异较大，无法进一步分层研究。
本研究的局限性：就诊患者多因髋部疼痛发现ONFH，此时多已进展至ARCO Ⅲ期，处于股骨头塌陷前期而行保髋手术，缺乏未手术患者的随访对照组，不能确定其自然进展过程中各区域HU 值的变化。考虑到股骨头塌陷后局部因骨吸收或压缩导致HU值异常偏小或偏大，本研究未纳入和分析术后股骨头塌陷患者的HU值变化。
ONFH负重区的骨密度高于非负重区。ONFH行髓芯减压植骨术后，负重区与非负重区的骨密度均增大，且负重区骨密度高于非负重区，说明髓芯减压植骨术能刺激成骨，且不同ROI的成骨能力不同。
【利益冲突】所有作者均声明不存在利益冲突
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