骨关节影像技术前沿研究论文

谈谈异位骨化影像学诊断研究

异位骨化(HO)指肌肉或结缔组织等非骨组织中出现成骨细胞，并在软组织中形成成熟板层骨的病理表现。虽然CT检查在HO定位、定量方面明显优于X线检查，且对指导手术治疗意义重大，但CT检查诊断出HO时，成熟板状骨已形成，因此其对进行HO早期预防性治疗帮助不大。

摘要

异位骨化(HO)的早期诊断十分重要，目前临床上主要依靠X线、CT、MRI、超声与核医学等影像学检查对HO进行早期诊断。与传统X线、CT检查相比，MRI检查在HO早期诊断方面有一定优势，但费用较高;核医学检查是目前公认最灵敏的HO检查方法，然而注射放射性药物的损害性严重限制了其在诊断HO上的应用;拉曼光谱和近红外光学成像技术尚不成熟，临床上尚未应用。超声检查具有无创、便捷、廉价的优势，临床上应用广泛。该文就HO影像学早期诊断研究进展作一综述。

关键词

异位骨化;影像学;早期诊断

异位骨化(HO)指肌肉或结缔组织等非骨组织中出现成骨细胞，并在软组织中形成成熟板层骨的病理表现[1]。目前HO的发病机制尚未明了，可能与刺激、损伤部位诱发的信号转导通路、环境等因素有关[2]。一旦异位骨形成，就会严重限制关节运动，使关节丧失活动功能。因此，HO的早期诊断显得尤为重要。目前临床上主要依靠X线、CT、MRI、超声、核医学等影像学检查对HO进行诊断，而近年来近红外光学成像、拉曼光谱等技术对于HO的诊断价值逐渐受到关注。本文对HO的影像学早期诊断作一综述。

1X线检查

X线检查是HO最常见的检查方法。但X线图像密度分辨率较低，早期HO大多仅表现为软组织病变，与软骨肉瘤、局部感染、血肿等的临床表现类似，因此其特异性差。依靠普通X线检查多在伤后3～6周才能发现异位骨[3]。随着HO的成熟，X线图像上逐渐出现点状钙化影，软组织肿胀消除后，钙化影密度逐渐增强，显影更清晰，钙化部位由外周转移至中心，最终形成成熟的板层骨[4]，这是典型的早期HOX线表现。李文勤等[5]对64例脊髓损伤后HO患者进行X线检查，发现早期X线片中出现水肿引起的关节周围软组织密度增高及由于钙沉积而引起的絮状阴影，随后逐渐出现密度增高的骨皮质和骨小梁，呈云絮状、团块状、索条状，其中20例病灶内骨小梁清晰可见。对HO连续X线摄片观察可见，骨化区密度逐渐增高，边缘逐渐清晰，骨化区边缘清晰提示异位骨组织趋向成熟[6]，然而往往不成熟骨和成熟骨在X线片上重叠，故较难判断异位骨是否成熟。总之，经X线检查发现的HO多处于病理骨形成的第3阶段，已错过预防性治疗的最佳时机，只能等到异位骨成熟后手术切除。因此，X线检查在早期诊断HO方面无太大价值。

2CT检查

CT检查较X线检查能更清晰地显示异位骨组织，可发现X线检查未能发现的HO微小病变，且能更准确地判断早期HO的位置及形态[7-8]。Fujimori等[9]研究发现，CT检查对HO的检出率明显高于X线检查。Fukutake等[10]研究发现，CT图像能显示>0.1mm2的HO结构。Anthonissen等[11]进一步研究发现，微型CT检查能清晰显示大鼠模型髋关节周围小颗粒状至片状不等的异位骨。以上均说明CT检查有较高的密度分辨率。Brownley等[12]研究发现，多形态微型CT检查在评估HO形成上优于X线检查和单一形态微型CT检查。临床研究[13-14]证实，三维CT检查能直观、全面地定位HO，正确指导不同入路的切除术。CT三维重建技术能精确定位增生的异位骨与正常血管、肌肉之间的位置关系，这也对手术方案的制定有重要的指导意义[15]。有学者[16]研究认为，CT检查可显示出早期骨化性肌炎肌肉组织中伴有或不伴周围组织轻微钙化的不明显损伤。骨矿化呈带状且表现为类似成熟骨皮质征象时，HO诊断基本成立[4]。以CT检查为基础的三维放射治疗比普通经验定位放射治疗疗效更好[17]。虽然CT检查在HO定位、定量方面明显优于X线检查，且对指导手术治疗意义重大，但CT检查诊断出HO时，成熟板状骨已形成，因此其对进行HO早期预防性治疗帮助不大。

3MRI检查

MRI检查对骨组织的显示效果不如X线和CT检查，但它对软组织有较强的分辨率。有学者[18-19]研究发现，联合MRI与CT检查更能明确HO的诊断。研究[20]发现，约在伤后20.2d即可发现HO病灶的MRI影像学改变。MRI检查还能显示出HO早期关节滑膜和周围软组织的改变，以及关节周围的水肿液化，而且相比于X线和CT检查，它在判断异位骨的成熟度方面具有优势[5]。Govindarajan等[16]对1例早期腰椎旁右侧骨化性肌炎患者行MRI检查，发现T2加权轴向图显示损伤部位中心出现不均匀高信号，且在其周围围绕着1圈狭窄的低信号环，低信号环相邻软组织水肿，强化前的`T1加权轴向图显示损伤部位与周围肌肉信号等强度，强化后T1加权图像显示周围肌肉信号强烈，且随损伤中心信号增强而增强。Sullivan等[4]也在髋关节早期HO患者MRI检查中发现，损伤中心部位频繁出现不均匀的高T2加权信号和代表钙化的低信号环。由此可见，虽然MRI检查有助于HO的早期诊断，但特异度较低，很难与感染等相鉴别，误诊率较高，且MRI检查费用较高，限制了其在临床上的推广和应用。

4超声检查与多普勒技术

目前国外对超声检查诊断HO仍处于探索阶段，近年有文献[11-12]就高频超声检查对HO的诊断价值进行探讨，发现超声检查对局部软组织损伤和钙化较敏感。Falsetti等[21]研究认为，HO的超声表现与其病程及病灶钙化程度有关，是一个动态变化过程，随着钙化灶的发展，中间带外侧缘矿化程度逐渐加深，在超声检查上表现为强回声;伤后3～4周出现临床症状时，HO超声检查表现基本与骨皮质一致，超声束被完全反射，骨化区表现出强回声影且其后方可见声影，总结出超声检查诊断HO的典型影像呈环带状，即中心低回声，外周高回声，而周围软组织又呈低回声，这种典型表现以髋部最明显。有学者[22]使用高频超声对神经源性HO患者进行检查，髋关节HO患者可见典型内部低回声表现，联合彩色多普勒检查该内部低回声区域血流动力学变化可早期诊断HO。Moses等[23]应用高频超声检查早期诊断韧带骨化患者，发现漏诊率仅为6%，认为高频超声检查对韧带骨化具有早期诊断价值，且灵敏度较高。有研究[24]认为床边超声检查因便携、无放射性、廉价等特点而便于在临床诊疗中使用，且超声检查能很好地区别HO与血栓、血肿等病理变化，伤后2周左右超声检查可见云状典型变化，较X线检查能更早发现HO，便于临床上进行针对性预防治疗、观察患者治疗情况及预后过程。Yochum等[25]研究认为，超声检查能比X线检查早2周诊断出创伤后骨化性肌炎，同时可根据超声图像变化监测骨化性肌炎的进展。有临床研究[26]发现，超声检查对脊髓损伤后HO的早期诊断有可靠价值。由此可见，超声检查是临床早期诊断HO的最佳选择，具有无创、便捷、廉价的优势。

5核医学检查

5.1三相核素骨扫描

三相核素骨扫描是检测HO最敏感的方法[27]，可早于X线检查4～6周显示阳性表现，且连续的三相核素骨扫描能用于监控异位骨组织的代谢活动和预测术后HO发生率。Schurch等[28]研究认为，三相核素骨扫描的血流相和血池相在损伤后均放射性增高，延迟相在血流相和血池相损伤后约1周内出现放射性聚集。三相核素骨扫描还可通过定量监测示踪剂摄取率的动态变化来判断骨组织成熟度和成骨活跃性，以此来选择最佳手术时机。只有在骨组织成熟后手术才能将复发率降到最低。Khoury等[29]研究发现，HO患者99m锝(Tc)-亚甲基二膦酸盐(MDP)摄取增多时，99mTc-甲氧基异丁基腈(MIBI)不出现异常聚集，认为结合99mTc-MDP与99mTc-MIBI的三相核素骨扫描法可有效鉴别早期骨化性肌炎和恶性肿瘤，避免有创检查。有研究[28]显示，三相核素骨扫描最早可在损伤后2周内显示出HO早期征象，对临床上预防性治疗有重要的指导意义。虽然三相核素骨扫描灵敏度最高，但需注射放射性药物，大大限制了其在临床上的应用。

5.2单光子发射断层显像/CT检查

与三相核素骨扫描相比，单光子发射断层显像(SPECT)/CT检查可以精确定位病变位置、性质和程度，能显示出三相核素骨扫描中早期细微非特异性异常信号[30-31]。采用99mTc-MDP作为放射性药物进行SPECT/CT检查能对成骨细胞表现活跃部位进行精确的解剖学定位。Yin等[32]对1例放射性核素骨显像呈骨损伤的下肢麻痹、行动困难的直肠癌患者进行SPECT/CT检查，结果发现放射性示踪剂在T7与T8之间大量聚集，同时该患者被证实后纵韧带和黄韧带发生了HO。Lin等[33]对1例脑损伤患者行SPECT/CT检查时发现，其髋臼处的软组织中有大量99mTc-MDP积累，最后证实存在HO。Lima等[34]研究认为，在采用SPECT/CT检查了解异位骨组织成熟度的同时，还能对HO手术切除患者进行术前评估，预测异位骨切除术后患者预后和复发率。尽管SPECT/CT检查比三相核素骨扫描更精确、灵敏，但受到同样原因限制，无法在诊断HO方面普及。

5.3正电子发射计算机断层显像/CT检查

正电子发射计算机断层显像(PET)/CT检查是一种将功能代谢显像与CT有机结合在一起的新型影像学检查方法，可通过观察正电子核素在软组织等非骨组织内的分布情况来判断新生异位骨代谢情况，也可对异位骨组织精确定位。Glastonbury等[35]对6例头颈部肿瘤切除术后采用腓骨游离皮瓣进行骨重建出现骨化的患者多次进行CT或PET/CT检查，结果显示骨化组织逐渐增厚且趋于稳定，骨重建后1个月3例患者出现影像学改变，且随后皆被其他影像学检查证实为骨化形成，直到重建后20个月均未出现任何骨化组织吸收或溶解。Deryk等[36]对1例经活检和组织学分析确诊为肠系膜HO患者进行脱氧葡萄糖(FDG)-PET检查，结果显示损伤部位的葡萄糖代谢程度出现轻度增强。以上均表明，PET/CT检查可提供HO早期诊断的重要信息。

6拉曼光谱与近红外光学成像

拉曼光谱与近红外光学成像对HO早期诊断也具有一定价值。Peterson等[37]对拉曼光谱学检测方法在烧伤后HO形成中的早期诊断价值进行研究，将一侧跟腱切除的小鼠模型分为烧伤组与对照组，并分别于早期(5d、2周、3周)和晚期(3个月)对跟腱切除侧与未切除侧进行拉曼光谱成像及微型CT检查，结果发现受伤后5～21d微型CT检查显示发生HO前烧伤组骨矿化信号增加明显高于对照组，且随着时间的推移，两组矿化信号强度差距逐渐加大，体外拉曼光谱成像显示烧伤组异位骨数量显著大于对照组，且新生异位骨与先前存在的皮质骨在拉曼光谱中的图像有明显差异。Papour等[38]于2015年提出了一种低能量且快速(每秒1帧)的拉曼光学影像系统，其相比于传统拉曼光谱成像具有更大视野，可在不需要光谱仪的条件下区别骨组织与周围软组织，这种影像系统为HO的床旁诊断提供了可能。Perosky等[39]在随后的研究中发现，近红外光学成像同样能在动物模型中早期检测到HO的发生发展，并先于CT检查发现软组织中微小矿化的形成。拉曼光谱与近红外光学成像具有灵敏、无创的优势，在早期诊断HO方面具有较好的发展前景，但均不成熟，目前还未在临床上应用。

7结语

超声检查联合多普勒技术相对成熟，且较X线、CT检查能更早诊断HO，与MRI、核医学检查相比，有无创、经济等优点，能更好地在临床上普及，是今后HO早期诊断的方向。各种影像学检查均有其优缺点，临床医师应对高风险患者全面评估，根据实际情况结合多种影像学检查来对HO进行早期诊断，避免漏诊、误诊。

参考文献

[2]梁吉华，孙玉强.异位骨化发病机制的研究进展[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12(50)：9941-9945.

[5]李文勤，闫呈新.脊髓损伤后异位骨化的影像表现[J].医学影像学杂志，2009，19(9)：1203-1206.

[6]李敏，潘纪戍，李为.全髋关节置换术后异位骨化的X线观察[J].中华放射学杂志，1998，32(9)：641-643.

[26]中国超声医学工程学会.中国超声医学工程学会肌肉骨骼系统超声专业委员会第二次全国学术会议论文集[C].上海：2010.

[27]石伟哲，肖海军.异位骨化早期检测研究进展[J].国际骨科学杂志，2013，34(5)：345-347.

1.x线检查，摄片是最常见用的影像检查方法，不仅能显示病变的范围和程度，还可对病变做出定性诊断，特别是钙化和骨皮质的显示。2.CT检查，弥补了x线摄影的影像重叠及软组织结构分辨不清的缺点，提高了病变的检出率和诊断的准确性，但价格较X线昂贵。3.MRI检查，是骨关节肌肉系统常见的检查方法。MRI软组织密度分辨力最高，多方位、多序列成像，显示骨、关节内结构和软组织病变及病变范围和解剖关系较CT更具优势，但对钙化、细小骨化、骨皮质的显示不如X线和CT，且价格昂贵。4.超声不常用，肌腱损伤囊性病变的鉴别诊断有较大优势。密度分辨力不及CT和MRI，时也有限5.PET对早期骨转移、骨坏死、骨髓炎性病变非常敏感但特异性差。