髋关节置换成像

关节成形术可分为全髋关节置换术或半髋关节置换术。在全髋关节置换术中，髋臼和股骨的关节面都被替换。这包括置换股骨头和颈部或置换股骨头表面，保留股骨头和颈部的其余部分以保存骨量(全髋关节置换术)(见下图);这两种手术都替换了髋臼。 ^[1，2，3.]

与总髋关节置换术相比，半啮形成术涉及替代股骨头的关节表面而不会对髋臼关节表面进行手术改变。这可能涉及替代股骨头和颈部（单极半轴成形术），用额外的髋臼杯子更换股骨头和颈部，所述髋部杯不附着在骨盆（双极半序塑料术），或更换股骨头的表面（重新铺设半轴成形术）（见下面的图像）。 ^[4，5]

髋关节可以用多种材料替换，包括金属、聚乙烯和陶瓷。

髋臼组件可以由聚乙烯、金属或陶瓷组成，也可以是由金属衬垫和聚乙烯、陶瓷或金属衬垫组成的模块。 ^[1]

股骨组件可以由单个部分组成，其中包括股骨头和股骨柄，也可以是模块化的，由独立的部分组成。模块化股骨假体也有不同的形式，头和柄分开，颈分开，中柄和远柄分开。 ^[2]模块化股骨假体可用于髋关节发育不良等复杂髋关节置换术。 ^[6]

关节成形术的固定方法也有很多种，包括骨水泥固定、非骨水泥固定和使用骨水泥股骨假体和非骨水泥髋臼假体的混合固定。

骨水泥固定通常使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，在股骨柄尖远端带或不带骨水泥限制器或塞。这些栓子/限制器封闭骨髓间隙，增加股骨假体的固定。

粘合性股骨部件的初始固定依赖于压配设计，在部件和骨骼或骨骼的配合和填充设计之间具有接触压力，试图填充股骨管道。多孔和纹理的表面允许骨骼注入或母束，这提供最终固定。 ^[7]

无骨水泥假体的几何形状和表面旨在获得最佳的初始固定，并允许通过骨生长或长入进行二次固定，必须考虑可变的股骨解剖结构(见下图)。

柄的远端可能有花键或凹槽的修改，以增加皮质的购买和旋转稳定性，或者它可能有一个槽几何形状，以降低柄的刚度(见下图)。 ^[6]

髋臼假体可能有钉、螺钉或鳍，以增加骨长入前的初始固定。 ^[1]

粗隆截骨术或全髋关节置换术后可以使用电缆或钢丝(见下图)。

x线摄影是评价髋关节成形术的主要影像学方法， ^[8]和髋关节置换术的成像及其并发症主要依赖于从常规射线照相中获得的信息;然而，对其他成像技术具有特定的作用，例如α射周，计算断层扫描（CT）扫描，磁共振成像（MRI），超声检查和核医学。美国放射学（ACR）适当性标准总结在下面的表1中。 ^[3.]

表1。全髋关节置换术后ACR影像适宜性标准(在新窗口中打开Table)

有关患者教育信息，请参见关节炎中心和脚，脚踝，膝盖和臀部中心，以及总髋关节替代品．

术后评估

x线片对髋关节成形术的评价至关重要。重要的是整个假体包含在可接受技术的两张正交x线片上。在正面视图上评估髋臼假体时，通常有30-50°侧倾(见下图)。 ^[9]

在横切平片(Manfredi)或真侧位片上，通常有5-25°的前倾(见下图)。 ^[9]

当股骨假体存在时，应评估其相对于对侧正常髋关节的对称性。在垂直方向，相对于坐骨结节和大转子评估股骨头中心(见下图1)。 ^[9]在水平方向，相对于髋臼泪滴的外侧边缘评估股骨头中心(见下图)。 ^[9]

术后测量也可以对CT进行CT，具有多平面重构。

正常影像学

对于骨水泥假体，正常的影像学表现包括骨水泥界面透光不足2毫米;透明代表纤维组织，并由细的硬化分界线勾勒出来(见下图)。 ^[10]

粘合关节置换术的金属水泥界面的一种借助型通常与手术技术有关。无硬质股骨成分可以具有沿着未预期骨头向下/初步的组分的抛光段的线性扫描（参见下面的图像）。

如果它们随着时间的推移是稳定的，这些含量是正常的，但它们通常应小于2毫米厚（见下面的图像）。应在射线照片上跟踪铝姑票，因为进展可以表明松动。

在多孔长入表面的另一个正常发现是局部硬化或点焊的存在，这是在无骨水泥成分的生长/长入表面接触的骨内膜新骨形成。 ^[10]股骨假体所承担的负荷导致假体周围骨负荷的减少和重新分配，这可能导致被称为应力屏蔽的骨吸收以及骨肥厚(见下图)。

无骨水泥股骨假体和骨水泥股骨假体股骨法兰下方均可见骨吸收，其中透光层可达4mm厚(见下图)。

在无症状的骨水泥或非骨水泥假体患者中，股骨假体的下沉可能会发生，并与柄的几何形状和骨的粘弹性特性有关。无水泥构件在承重的前6周内可能会发生沉降;然而，在手术后的前两年也可能会注意到。在无骨水泥假体中，下陷程度与骨结合质量呈负相关。 ^[2]

当股骨假体牢固时，由于应力屏蔽(转移应力导致骨吸收)引起的转子区域局灶性骨质减少被认为是正常的发现(见下图)。

作为孤立的发现，硬质股骨成分或底座形成的硬化是不明显的显着性。（见下面的图像。）

钢丝骨折发生在33%的髋部，通常不显著，没有更大的转子移位。 ^[11]然而，钢丝断裂可引起邻近的软组织异常，如滑囊炎。转子移位超过2cm的病人可能需要重复手术。以上描述的正常影像学表现也可以应用于其他成像方式，如CT扫描和MRI。

早期并发症

早期并发症包括假体放置不当、脱位和骨水泥挤压。髋臼杯倾斜度增加和异常，以及股骨假体过长(引起肌肉痉挛)，可能导致髋臼和股骨头之间的脱位(见下图)。

大多数脱位发生在术后即刻。

临床上无骨水泥假体显著下沉(>5 mm)可能发生在术后早期，这通常是由于手术中的技术错误(见下图)。

无水泥技术中，裂缝更为常见。骨折可能发生在术中(见下图)，术后早期，或作为晚期并发症。

股干和股骨干之间的内翻成角易导致股干尖端骨折(见下图1)。水泥挤压是典型的无症状(见下图)。

晚期并发症

晚期并发症包括脱位、硬件失效、骨折、异位骨化、假体松动、感染、颗粒疾病和金属对金属(MOM)疾病。

硬件故障可能包括金属，陶瓷或聚乙烯组分骨折和位移。骨质骨折可能涉及更大的脱叶，股骨颈，髋臼和股骨骨干;这些骨折可能与创伤，应力屏蔽或组分松动有关。 ^[12](关于这些类型的硬件故障的描述，请看下面的图片。)

异位骨化通常无症状，但可在39%的全髋关节置换术中看到 ^[11]可能在术后2-3周开始，12周时可能出现强直(见下图)。

Brooker和Bowerman将异位骨化分类如下 ^[11]：

第1类-软组织中的骨岛状组织

2级 - > 1厘米间隙在股骨和骨盆之间的异位骨化间隙

3 - <1 cm间隙

第4类-骨性强直

放松

通过粘合成分，通过组分迁移或倾斜或新的水泥骨折来提示松动。（见下面的相关图像。）

对于无骨水泥假体，股骨假体下沉>10 mm或随着时间的推移，金属珠从骨长入假体表面移位(珠脱落)的数量增加也表明假体异常运动和松动(见下图)。

关于在所有类型的组分固定中松动的发现是> 2mm或渐进的百粒细胞病变（参见下面的图像），但这可能是由于共存或颗粒疾病。

假体周围透光的位置可以通过它们的区域来描述，这是基于髋关节正位和侧位x线片。在正位片上，股骨区编号为1-7，髋臼区编号为I、II和III(见下图1)。在髋关节侧位片上，额外的股区域编号为8-14(见下图)。

感染和颗粒病

假体周围透明度(>2毫米或增加)的识别引起了临床对感染或颗粒性疾病(也称为侵袭性肉芽肿)的关注，可能同时存在成分松动。 ^[9，11]感染、颗粒性疾病和孤立性机械松动在x线片上的表现类似。（见下面的相关图像。）

然而，弥漫性透明提示机械松动或感染;多灶性透光可能提示颗粒性疾病或感染。机械松动时，股骨假体周围的弥漫性透明可出现活塞效应(见下图1)，或在近端和/或远端出现聚焦性透明(见下图2)。

聚乙烯磨损的证据，它看起来作为髋臼杯内的股骨头的不对称位置，是颗粒疾病的重要发现。上述放射线摄影表明都没有特异性的感染，并且正常出现的X线片不会排除感染 ^[13]；因此，当将感染排除在鉴别诊断之外时，应采用髋关节抽吸/灌洗。

金属 - 金属（MOM）疾病

与妈妈相关的不良反应需要特别提及，因为这是当前争议的主题。MOM Resurfacing和Total Hip关节成形术在近来的过去的潜在溶液中作为聚乙烯磨损和随后的骨解的潜在溶液。然而，与妈妈相关的不良反应是一个非常关注的原因。在广泛的短语“对金属碎片armd的不良反应下，存在含有肌肉相关反应的谱。 ^[14]这些反应包括金属磨损颗粒在周围组织内积聚，称为金属病;假体周围软组织形成的实性或囊性肿块，称为假肿瘤;和假体周围软组织反应，包括弥漫性和血管周围淋巴细胞和浆细胞浸润，称为ALVAL。假瘤和ALVAL被认为是潜在的组件失效模式。 ^[15]

虽然与含聚乙烯表面相比，MOM的体积磨损降低了，但却产生了更多更小的金属颗粒。这些颗粒被认为在MOM不良反应中发挥作用;然而，潜在的病因尚不明确。巨噬细胞吞噬的金属颗粒可能引起非特异性异体反应，导致MOM髋关节表面置换假肿瘤的形成。另外，与金属水平无关的先天超敏反应也被认为是MOM不良反应的潜在原因。其他研究人员认为假肿瘤的形成有多因素的病因。 ^[14]

许多MOM不良反应患者的一个常见因素是由于组件放置不理想或易磨损轴承导致组件磨损增加。 ^[14]此外，患者相关因素如女性也被认为是MOM不良反应的潜在因素。 ^[14]

假瘤可能与疼痛和不适、骨侵蚀、局部占位效应、局部软组织坏死、病理性骨折和髋关节脱位有关。 ^[14]

关于MOM假体置入患者的评估和治疗方法存在很大的争议。评估包括临床评估、血金属离子水平检查和影像学评估。然而，血金属离子水平与mri或手术中可见的局部不良反应无关，而且大部分假肿瘤可能无症状。这些因素强调了在MOM髋关节置换术后筛查患者时使用诊断性成像的重要性。 ^[16]

影像学可用于有症状的髋关节假体，也可作为无症状假体的筛查工具，用于排除感染和无菌性松动(导致症状的原因)，评估假体的位置，以及识别固体或液体填充的假肿瘤。

在母亲相关的不良反应的背景下，射线照相用于评估硬件定位和鉴定骨髓渗透骨质糜烂，尽管在某些情况下，可以将假瘤鉴定为Periprositth的软组织突出（见下文）。

臀部修订

全髋关节置换术可在出现感染、症状性松动和外来颗粒疾病等并发症后进行翻修。翻修时，为了绕过近端骨缺损，可能需要较长的股骨柄(见下图)。

关节摄影术

关节造影主要用于在透视关节穿刺术中记录关节内针的放置以排除感染。也可以进行专门的关节造影来评估假体松动。

正常情况下，关节内造影剂从髋臼杯边缘延伸到转子间线(见下图1);因此，骨水泥界面的关节内造影扩展可以显示组件松动(见下图)。 ^[10]然而，缺乏异常的对比延伸并不排除部件松动。在评估非骨水泥髋关节置换术时，关节造影也被证明是不可靠的。

当在髋关节期间发生围绕髋关节的囊状或腔填充时，边缘的不规则性可能表明感染（见下文图像）。 ^[17]尽管约10%的患者髂腰肌囊可与髋关节相通，但在一系列疼痛的髋关节成形术中，Berquist等人报道，转子囊的造影填充是最常见的发现。 ^[17]

在进行髋关节透视抽吸前应考虑超声检查，以排除感染，并筛查任何邻近和覆盖的软组织脓肿;从理论上讲，在透视下放置针头可能会穿过未被怀疑的软组织脓肿，从而污染无菌关节。

程度的信心

作为评估关节置换术临床结果的标准影像学方法，x线摄影可以清楚地显示金属植入物的形状和位置以及假体周围骨的状态，在诊断脱位、骨性骨折和硬件失效方面是可靠的。由于感染引起的假体周围异常透光可能与假体松动或颗粒疾病相似，关节穿刺通常用于排除感染的诊断。

x线摄影和关节摄影都不能检测到软组织感染;因此，正常的x线片并不排除感染的存在。关节造影在评估非骨水泥髋关节置换术时并不可靠。此外，正常的关节摄影并不排除假体松动的可能性。

虽然对髋关节置换术的初步评估应从x线摄影开始，但在一些情况下，CT评估有明确的作用。当考虑到感染时，CT扫描是x线摄影的补充，因为CT扫描可以显示软组织脓肿(见下图)。

CT扫描的一个重要作用是评估与颗粒疾病相关的骨溶解(见下图)。尽管x线摄影可以有效地识别巨大的、异常的假体周围透光，但CT扫描可以更好地描述和显示骨溶解的程度。 ^[18]CT扫描通过多成像平面的多平面重建，可以显示骨溶解的位置，并在术前评估相邻正常骨的状态。

CT可用于金属对金属假体(MOM)患者评估假体位置，识别骨侵蚀，或识别假体周围的实体/囊性假肿瘤。

最后，CT扫描可以显示破碎或失败的关节假体和假体周围骨折的位置(见下图)，以及评估髋臼假体版本。

在CT扫描髋关节假体成像时，为了减少金属伪影，优化各种技术参数(见下图)非常重要。毫安(mAs)增加(成人350-450 mAs;如果有双侧髋关节置换术，最高可达600 mAs)，但也必须考虑辐射剂量，特别是如果对儿童进行成像。

减少伪影的其他方法包括使用较低的音高设置(用多通道扫描仪减少锥束伪影)、窄探测器元件准直、增加峰值电压(kVp) (140 kVp)和更平滑的图像重建算法(例如，使用标准软组织过滤器vs骨过滤器)。 ^[19]利用1.0-1.5 mm厚、50%重叠的切片对原始数据进行重建，然后利用1.5-2 mm厚的冠状面和矢状面切片进行多平面重建。

紧挨着金属假体的软组织异常可能在CT扫描中看不到，因为存在伪影，这可能会导致假阴性的检查结果;然而，这取决于图像的质量和技术人员在减少这些伪影方面的成功。

MRI有一些局限性，因为假体产生的金属诱导伪影可能会掩盖邻近的软组织和任何骨异常。除了植入物的材料组成，伪影的发生和减少还受到结构和位置、适当的MRI硬件、序列和参数的选择的影响。金属伪影还原序列(MARS)对于这些患者术后发现的适当放射学评估是必要的。

常见的伪像包括面内失真（信号丢失和信号堆积），差的脂肪抑制，几何失真和截面失真。减少金属伪影的基本方法包括使用具有长回声列车长度的旋转回波或快速旋转回波序列，脂肪抑制的短反转时间反转恢复（搅拌）序列，高带宽，薄截面选择和增加的矩阵． ^[20.]查看角倾斜（VAT）和切片编码金属伪影校正（SEMAC）MR成像技术校正平面内和穿孔扭曲。 ^[21]

另外，因为伪像在频率编码方向上最明显，所以重要的是将频率编码梯度放置在远离可疑的病理学的方向上。类似于CT扫描，MRI可以显示软组织异常，例如脓肿和毛囊（参见下面的图像），以及蛋白质异常，例如来自颗粒疾病的骨解。组分松动表现为百分比滴度，而粒子疾病将显示低T1和低至中间T2信号。 ^{[22，23，24]}

MRI与MARS协议，如多采集可变共振图像组合(MAVRIC)协议，被认为是评价金属对金属(MOM)假体的重要工具。然而，MAVRIC和金属伪影的切片编码以牺牲信噪比和/或采集时间来减少金属诱导伪影。加入先进的图像采集技术，如并行成像、部分傅里叶变换和先进的重建技术，如压缩传感，进一步提高了MARS成像在临床上可行的扫描时间。 ^[25]

MRI并能识别假瘤、滑膜炎、骨溶解和假体周围软组织损伤(见下图)。 ^[26]尽管在MOM全髋关节置换术中这些不良反应的发生率相对较高，但在这些患者中，恶性肿瘤是可能的，应该始终被排除。 ^[27]

MRI上假体产生的伪影可能掩盖任何邻近的软组织和骨骼异常。然而，这些伪影可以通过优化MRI的技术参数来减少。影像学仍是评价髋关节置换术的重要影像学方法。

与CT或MRI扫描不同，超声检查中，金属产生的伪影发生在假体的深处;因此，可以通过这种方式可视化假体周围的液体收集。超声束平面或换能器长轴沿假体股骨颈长轴定位。通常，需要一个较低频率的换能器来优化图像分辨率(< 10 MHz);采用曲线换能器或带有梯形函数的线性换能器有助于增大视场。

关节成形术的表面轮廓和邻近的髋臼和股骨可以识别，金属部件出现后回声伪影(见下图)。髋臼和股骨的固有骨也会出现高回声，但伴有后声阴影。

一个正常的髋关节成形术可能在股骨颈假体上显示轻微的低回声组织或根本没有组织。 ^[28]异常液体会在股骨颈部位出现无回声或低回声(见下图)。

滑膜炎也可能出现低回声(见下图)，但这种情况的回声纹理变化更大，可能在彩色或功率多普勒成像中流动。 ^[28]

重要的是扫描整个髋关节区域，以充分评估软组织积液或滑囊的可能存在(见下图);此外，皮肤切口深部的影像学检查也很重要，因为这里常出现积液。

患者可提示病灶症状以指导扫描。虽然感染的表现通常是非特异性的，但假囊到骨的距离大于3.2 mm的广泛的液体聚集，特别是如果它延伸到股骨颈区域并有充血，通常是可能存在感染的线索(见下图)。 ^[29]在具有大体栖习惯的患者中，超声分辨率降低，并且消声流体可能出现低氧焦。 ^[28]

超声检查可与荧光检查结合使用，在感染情况下评估软组织脓肿和其他关节外积液。 ^[29]在透视关节穿刺前排除关节外积液是很重要的，因为理论上有将针穿过软组织脓肿形成无菌关节的风险。

超声检查还可用于引导关节或软组织脓肿的经皮针，以及引导注射或囊炎的吸入。超声引导的麻醉剂注射与髂腰肌肌腱深度的麻醉剂和类固醇可以在来自髋臼杯的髂腰肌腱冲击的情况下完成（参见下面的图像）。 ^[30.]

在金属对金属(MOM)假体中，超声可用于识别假体周围的实体或囊性假瘤，识别周围结构(如臀肌和肌腱)的损伤，并在出现液体积聚或囊性假瘤时指导穿刺(见下图)。

超声检查的另一个优点是能够动态评估髋关节及其邻近结构;这种方法可以评估任何需要关节运动或异常定位的折断或症状。

程度的信心

明显的关节积液或关节外积液可以很容易地通过超声检查确定。对于体型较大的病人，可能很难看到或排除小的关节积液。在这种情况下，如果临床怀疑感染高，则需要经皮关节穿刺，最好在透视指导下，以碘化造影剂确定关节内针头放置。

假阴性和假阳性的关节穿刺结果的感染已被描述。一项研究发现19例感染的关节成形术中有11例假阴性。 ^[10]同样，假阳性抱负在多达21%的关节成形术中被描述。感染的临床和影像学证据可以帮助区分真阳性和假阳性病例;在吸出物中发现的生物体的类型和数量尚未确定是否有帮助。 ^[10]

核医学研究也被用于诊断假体松动或髋关节置换术感染。骨水泥成分在1-2年的骨扫描中可以正常显示放射性核素摄取(见下图)。

在此时期后的示踪剂摄取增加可以表明感染，假体松动（参见下面的第一张图像）或骨折（参见下面的第二个图像）;敏感度范围为50-100％。 ^[10]对于非骨水泥成分，骨扫描增加的放射性核素吸收可能继发于骨长入。 ^[31]一般来说，阴性骨扫描表明感染或组件松动的可能性不大。

跟踪在镓扫描上采用与骨扫描结果相关的镓扫描表明患有少量假阳性结果的感染。标记的白细胞扫描比镓扫描更具特异性，但在这些病例中可能在慢性感染的情况下可以进行假阴性结果。为了排除蜂窝织炎，对标记的白细胞扫描的放射性核素摄取应对应于骨扫描结果;为了排除正常骨髓，白细胞扫描吸收不应对应于硫胶体吸收。与射线照相的相关性很重要。经常需要经皮吸汗以确认感染的存在。

氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(FDG-PET)在诊断感染方面的准确性不同，从43%到78%不等。 ^[31，32]