【读经典136】 骨科植入物和相关并发症的影像学

骨科植入物和相关并发症的影像学

本章将概述骨科应用内固定物和重建物术后基本影像学，还包括相关并发症的影像学表现。骨科固定技术和新型植人物不断发展，本章并不能涵盖所有骨科器材，但本文将讨论的是骨科医生使用的具有代表性的器械。

一、钢板

世界上第一块骨科钢板是简单的扁平状骨皮质钢板。虽然钢板可以具有加压、稳定、张力带、中和、支撑和桥接等多种功能，但它们都至少能够为骨折提供并维持稳定性，以助骨折愈合。

为了实现这一目的，大多数皮质钢板螺钉是双皮质螺钉，即穿过钢板下和对侧的两层骨皮质。

简单的骨皮质钢板经历了巨大的演变过程，现代的钢板要求具有适用于特定解剖部位的设计以满足不同的机械和生理要求。今天已很难找到具有圆孔的简单骨皮质钢板了。例如，为了适应解剖部位，一些钢板被制成三分之一环钢板(图106-1)，这种钢板主要用于固定腓骨远端骨折和截骨手术。它的短轴不是平的，而是一个弧(不是三分之一环或者120°)。它也是一种相对较薄的钢板。这些特点对于腓骨远端而言是非常理想的设计。腓骨远端细小而皮质明显弯曲，除了体型较大者，大多数人的腓骨远端位于皮质下，因此需要一种较薄的钢板。在同一系列的钢板中还有一种更小的四分之一环钢板，可用于掌骨和跖骨，特别是儿童。现在已经很少使用较大的半环钢板。

其他解剖部位也有与其相适应的皮质钢板，如不同部位的支撑钢板。支撑钢板适用于关节附近，钢板在接近关节面的部分向外张开或者变宽，起到支撑作用。支撑钢板能够提供较宽的固定表面以支持和固定皮质较薄的粉碎性骨折。比如，桡骨、股骨和胫骨远端、胫骨平台的骨折。每个解剖部位都有数个不同的支撑钢板。支撑钢板通常根据其形状和外观命名(图106-2)。

 

另一种专门设计的钢板是重建钢板，有时被称为可塑形钢板。在螺钉孔的中间，钢板的侧面被造出多个缺口。当从正面看时，这些钢板的两侧呈波浪形(图106-3)。这些缺口能够削弱板的强度，在植人钢板时可以弯曲其形状以适应需要固定骨的确切外形。

还有一些特殊设计的钢板可以在骨折断端施加压力。对骨折断端适当的加压可以促进骨折愈合。

然而，有些骨折并不适用于断端加压，包括粉碎骨折，涉及干骺端的骨折，骨质疏松性或其他皮质薄弱骨折，病理性骨折以及涉及关节面的骨折。因此，使用断端加压的适应证是年轻成人的创伤性骨干骨折。可以用几种方法实现骨折的断端加压。首先，鉴于人体解剖和生理结构，可以通过几个部位在骨的一侧产生张力，这样在骨另一侧自然产生压力，便可以

对骨折起到固定作用。最经典例子是股骨，由于外侧肌肉比内侧肌肉力量更强，把钢板置于股骨外侧时，张力就会转换成内侧的压力。这种加压是真正的动态加压，需要肌肉的参与。另一种加压方式是使用由于负重和引力造成的轴向负荷，这样可以对在长轴上没有完全固定的骨折进行加压。例如，用动态加压螺钉固定股骨颈骨折，用钢板进行脊柱融合时允许一些

头尾方向的移动，以及用非锁定的髓内钉治疗长骨骨折(将在下文讨论)。在切开复位时，也可以通过特殊器械对骨折断端进行加压，然后再放置钢板固定已经被加压的骨折片。

最后一种对骨折断端进行加压的方法使用一些特殊设计的加压钢板。加压钢板的螺孔是椭圆形的，并且具有倾斜的边缘。如果医生将螺钉偏心地安放在远离骨折的螺孔中，螺钉的圆头会接触螺孔的斜面，迫使螺钉(和被固定的骨)骨折方向移动。在骨折线两侧都使用这种偏心螺钉技术时，即可对骨折断端产生加压作用(图106-4)。尽管事实上这种加压是静态的，但是这种钢板称为动态加压钢板(DC)。最先进的钢板设计更多地基于生物学原理。有时这些钢板被称为生物钢板。

不同于重建钢板，这些钢板的缺口不在钢板两侧，而在钢板的下表面。从侧面观看时，这些钢板的一面呈波浪形(图106-5)。这种钢板设计被称为有限接触或低接触。此功能经常见于动态加压钢板，即有限接触动态加压钢板(LCDC) 。

二、术后及并发症影像

(一)术后影像 在大多数情况下，X线片是第一个也是唯一的影像学方法以评估患者的术后状态。即使在有潜在并发症时，X线片也可以提供所有必要的信息。超声检查在某些情况下是一个强大的工具，但是这种技术没有广泛用于检查术后改变。在某些情况下，各种闪烁法技术可以提供非常大的帮助。

多年以来， 文献不推荐使用CT和MRI评估带有金属植入物的患者，主要原因是由于CT的射线硬化以及MR磁化率造成的伪影。然而，随着CT技术、MR最新序列的发展，可以对许多金属植人物进行成像而相关信息不会显著丢失。

随着现代多排CT的发展以及多平面重建能力的增强，相比前几代，现代CT扫描仪很少产生射线硬化伪影。对于CT，植入物的几何形状是重要的。在任一轴向图像中金属成分越少，伪影产生越少。因此，将植人物的长轴垂直于扫描平面时将会减少伪影。但是，大多数CT硬件没有为摆放患者体位预留足够空间。可以减少散射伪影的一个办法是增加曝光， 最好增加mAs而不是kVp。此外， 使用软组织/标准算法重建，然后在骨窗中查看，也可以减少射线硬化伪影。事实上，加宽窗宽将有助于评估靠近金属植入物的区域。最后，借助多排CT的多平面重建图像也可以有助于评估金属植入物的周围组织。

对于MRI， 金属植人物的位置也会影响扫描。其长轴应为与B0，方向一致。梯度回波序列能显著增强易磁化率伪影，存在金属植人物时应该避免使用这一序列。FSE或TSE序列优于自旋回波序列。T2加权序列比Ｔ1加权序列收到更多金属植人物的影像。频率选择性脂肪抑制可以加重磁化率伪影，所以应该使用压脂反转回复序列作为液体敏感序列。配准不良伪影可以沿着频率编码轴传播，而不是相位编码轴。因此，切换这些轴可以对植入物附近的组织进行检查。另一个可能有帮助的做法是增加接收带宽。这些用于减少MRI和CT伪影的提示是有意义的，但是在一些特殊部位其效果可能不显著，此时就需要在扫描之前去除金属内固定。相信，随着金属伪影减少(MAR) 图像序列的持续发展， 获取金属内固定周围组织图像的能力在未来会得到进一步的提高。

(二)感染 植入物周围感染有时表现为暴发，同时表现出明显的临床症状。而更多时候，这些感染起病缓慢，并导致中等程度实验室检查结果的变化和低热。同样地，骨科植入物周围局部骨组织破坏也表现得相对温和，外观看上去似乎并不严重。有些时候，对这些感染的诊断是困难的。此时，推荐进行标本采集与微生物分析。然而事情并不简单，关节液抽吸，骨和组织活检可能出现假阴性结果，偶尔由于皮肤污染造成假阳性结果，使用抗生素后培养敏感性降低，甚至难以在病灶部位取材。值得注意的是，在任何时候进行关节抽吸，都应该将一部分液体送检细胞计数和分类。未经稀释的标本，如果白细胞超过2.5×10⒐/L，特别是大多数为粒细胞时。此时，无论微生物结果如何，都提示感染存在，需要去除假体或植人物。

X线片是首选的影像学检查。对于感染，其结果通常是阴性的。当X线片出现阳性表现时，表现为植入物-骨界面轻度的透亮线(图106-31)。虽然广泛的骨溶解和骨膜反应都能强烈地提示感染，但它们并不常见。当局部组织难以取材，患者不稳定，或正在进行的抗微生物治疗，而X线片不能明确诊断时，进行闪烁扫描照相是非常有帮助的。目前，除了使用三相骨扫描，还可以补充以111In标记白细胞进行扫描(有时使用mTc标记) 以及99mTc-硫胶体骨髓扫描， 使用PET扫描在诊断感染的作用也在进一步研究中。

(三)松动 根据植入物的作用不同，松动后带来不同的影响。钢板、螺钉和其他固定装置的松动通常提示局部缺乏有效的固定。内固定物有一个基本规则，即所有承受负载或应力的硬件最终都将会失效，除非局部发生融合或者愈合。内固定物极少成为一个永久的固定方法。相反，它只在发生愈合前提供结构的稳定性。因此，当发现固定物松动时，应该想到骨折，截骨或其他骨缺陷发生了不愈合或畸形愈合。

在X线片上，植入物松动的表现是围绕在植入物周围的透亮带，特别是当透亮带超过2mm或在第一年后宽度增加时(图106-32)。松动的螺丝会逐渐退出，并最终被完全从骨结构中退出。

(四)灾难性失败 当植入物严重断裂或大部分与位于其下的骨结构解离时，称为灾难性失败(图106-5)。这些病例的变现是非常明显的，但依然值得讨论。当发生灾难性失败时，有两个重点。第一，发生钢板移位，植人物严重断裂，脊柱融合棒与脊柱的脱离等灾难性硬件失败时，应该强烈怀疑未融合或骨折不愈合的存在。医生应该评估这种情况发生的可能，并采取适当的纠正措施。第二，当出现明显的硬件失败时，应该想到发生感染的可能。

(五)关节置换术后并发症 与假体相关的手术并发症在随后的各个解剖部位的章节中详细讨论，但是假体的应用是普遍的，在本章会做一些概括性的介绍。

假体周围骨折在股骨远端最为常见，恰好在膝关节假体上方(图106-33)。然而，因为假体植人相关的应力遮挡和患者的年龄较大(骨质疏松发生率较高)，几乎所有部位的关节置换都有可能发生骨折。它们更常见于某些特定部位，这是因为其固有的力学结构和手术技术。例如，许多股骨远端假体周围骨折的发生是因为假体植人时股骨前倾角不合适，造成应力集中而继发骨折。

与其他植人物松动的表现类似，关节假体松动时通常也可以见到透亮线。然而，松动也可以表现为PMMA骨水泥的破裂；假体下沉， 假体对线关系改变或者非骨水泥固定假体表面涂层微小金属珠的脱落(图106-34)。

关节成形术后感染在X线片上常显示为正常或类似于松动。然而，如果在X线片上观察到假体周围异常的透亮线，应该对感染和松动进行鉴别诊断。

颗粒病和骨溶解是用于描述假体周围异物肉芽肿反应的两个术语。整个假体不会引起这些慢性炎症反应。其真正的病因是细微碎片， 如PMMA颗粒、聚乙烯颗粒或金属小颗粒。这些反映在X线片检查中可能仅简单地表现为松动。然而，这一病变为多灶性，假体周围的气泡样透亮区。最终，颗粒病可以导致假体的失败，需要进行返修手术。因为骨溶解会产生较大的骨缺陷，加大关节翻修手术的难度。在X线片上，透亮带的范围会被低估，医生经常需要横断面图像对疑似的骨溶解区域进行评估(图106-35)。