无菌性股骨头坏死详解

无菌性股骨头坏死

股骨头坏死，又称股骨头缺血性坏死，为常见

的骨关节病之一。大多因风湿病、血液病、潜水病、

烧伤等疾患引起，先破坏邻近关节面组织的血液供

应，进而造成坏死。其主要症状，从间断性疼痛逐

渐发展到持续性疼痛，再由疼痛引发肌肉痉挛、关

节活动受到限制，最后造成严重致残而跛行。无

菌性股骨头坏死又称股骨头无菌性坏死，又名股骨

头缺血性坏死，或股骨头骨软骨炎，或股骨头扁平

症。

无菌性股骨头坏死的分期

目前使用较多的三种方法为Ficat分期、Steinberg分期与ARCO分期。

一、Ficat分期

Ficat等（1980）根据X线表现和骨的功能性检查(包括测量股骨转子间髓内压、髓内静脉造影和髓芯活检)，提出了完善的四期分期体系。1985年该体系又进行了改良。

0期：患者无症状，X线片正常；

Ⅰ期：X线片表现正常，或有轻度弥漫性骨质疏松，患者有疼痛和髋关节活动受限症状，骨的功能性检查可能检测出阳性结果；

Ⅱ期：X线片示广泛的骨质疏松，有骨硬化或囊性变，股骨头的轮廓正常，髓芯活检有组织病理学的改变，临床症状明显；

Ⅲ期：X线片示股骨头内硬化、囊变，股骨头塌陷，有新月征，关节间隙正常，临床症状明显加重；

Ⅳ期：骨关节炎期，X片示股骨头塌陷，关节间隙变窄，临床症状疼痛明显，髋关节各向活动明显受限。

二、综合分期

股骨头坏死的分期方法较多，70年代Ficat提出成人股骨坏死的四期分法，Marcus也提出四期六型分期法，但多局限于临床症状和X线改变，对于早期诊断有一定局限性。我们根据长期临床观察总结，以临床、X线片、CT、ECT、MRI为依据，提出综合分期法，此法能早期发现可疑病例，并有利于指导临床治疗方案的选择及对疾病预后的估计。

Ⅰ期：临床表现，髋膝关节进行性疼痛，髋关节活动轻度受限，X线表现，股骨头外观正常，软骨、骨小梁结构稍模糊，或呈斑点状骨质疏松，CT、股骨头中部骨小梁轻度增粗，呈星状结构，向股骨头软同部放射状或伪足样分支排列，软骨下区可见部分小的囊性改变，ECT有早期浓集，动脉血供低，MRI示低信号，异常改变。

Ⅱ期：髋关节疼痛为主，外展内旋轻度受限，X线表现为软骨下囊性变，骨组织有破坏与疏松交织现象，也可见软骨区半月形透亮区，称为"新

月征"，CT下可见头下骨髓腔部分骨小梁硬化改变。软肌下骨髓腕部分骨小梁硬化改变。软骨下骨髓腔内0.5cm以上囊性变，ECT表现为静息相呈大块"热区"(郁血)或大块"冷区"(缺血)，并有冷热交杂的中间阶段，MRI，大块低信号区。

Ⅲ期：髋膝疼痛加重，负重耐力下降，跛行。X线表现软骨下微型骨折，部分骨小梁连续性中断，股骨头外上方负重区塌陷变平或软骨下有碎骨片，CT表现为股骨头内骨小梁紊乱，囊性变区扩大，骨质碎裂，股骨头变形，部分区域增生硬化，髋臼骨质增生，ECT和MRI表现比Ⅱ期更明显。

Ⅳ期：髋关节活动受限，严重者行走困难，或丧失劳动能力，X线表现为关节间隙狭窄，股骨头扁平塌陷畸形，髋臼缘增生变形，髋臼缘增生变形，呈骨关节炎改变，CT表现股骨头轮廓畸形，关节间隙狭窄，股骨头硬化和囊变相交融，骨结构碎裂等。ECT表现出局部浓集于臼头交界处，血池相斜率降低，MRI低信号区比ⅡⅢ期更明显。

三、Steinberg分期

（宾夕法尼亚大学分期法）

2002年，宾夕法尼亚大学(The University of Pennsylvania)的学者们依据股骨头坏死的X射线平片、骨扫描检查方法并结合MRI表现，提出了他们的分期方法——宾夕法尼亚大学分期

0期平片、骨扫描与磁共振正常

I期平片正常，骨扫描/和磁共振出现异常

A- 轻度股骨头病变范围<15%

B- 中度15-30%

C- 重度>30%

II期股骨头出现透光和硬化改变

A 轻度<15%

B 中度15-30%

C 重度>30%

III期软骨下塌陷（新月征），股骨头没有变扁

A 轻度<关节面长度15%

B 中度关节面长度15-30%

C 重度>关节面长度30%

IV期股骨头变扁

A 轻度<15%关节面或塌陷<2-mm

B 中度15-30%关节面或塌陷2-4-mm

C 重度>30%关节面或塌陷>4-mm

V期关节狭窄或髋臼病变

A轻度

B中度

C重度

VI期严重退行性改变

四、股骨头坏死国际分期（ARCO）

1期骨扫描或/和磁共振阳性

A 磁共振股骨头病变范围<15%

B 股骨头病变范围15-30%

C 股骨头病变范围>30%

2期股骨头斑片状密度不均、硬化与囊肿形成，平片与CT没有塌陷表现，磁共振与骨扫描阳性，髋臼无变化

A 磁共振股骨头病变范围<15%

B 磁共振股骨头病变范围15-30%

C 磁共振股骨头病变范围>30%

3期正侧位照片上出现新月征

A 新月征长度<15%关节面或塌陷小于<2-mm

B 新月征长度-占关节面长度15-30%或塌陷2-4mm

C 新月征长度>30%关节面长度或塌陷>4-mm

4期关节面塌陷变扁、关节间隙狭窄、髋臼出现坏死变化、囊性变、囊肿和骨刺

事实上股骨头坏死病变范围越大，预后越差，Ficat分期的一个缺点是没有定量标准，病变范围大小、程度与分期之间没有联系。在用记分法判断治疗效果时通常使用Ficat分期判断影像学得分，即使病变范围加大也不会减少得分，会出现照片上病变范围加大，评分不减少的矛盾现象。

ARCO分期把软骨下骨折和股骨头塌陷分在一个期，把轻度关节间隙狭窄与严重骨关节病也放在同一个期，我们在日常工作中发现软骨下骨折和股骨头塌陷的治疗效果有比较大的差别，轻度和重度骨关节炎治疗效果也不同。Steinberg分期比较合理，用它判断我们的治疗效果。

股骨头缺血性坏死（无菌性骨坏死）：

长期大剂量应用激素致股骨头缺血性坏死，现已成为临床常见的药源性疾病。其发生率（占用激素总数）为14.6%，（37%），且呈逐年上升趋势。据国内报道，小剂量长期应用糖皮质激素致股骨头坏死的发病率为20%，大剂量短期应用的发病率40%左右。大剂量应用1 个月也可引起。

近年来，国内外学者对激素引起股骨头缺血性坏死的发病机制进行了大量研究，提出许多学说。如脂肪栓塞、高凝血状态、血管内皮损伤、钙吸收障碍、骨内压增高及脂肪细胞肿胀等，但目前尚未得到一致公认。多数学者认为，长期应用激素可引起脂肪肝或高脂血症，脂肪肝是脂肪栓的来源，而软骨下骨的终末动脉管腔很小，脂肪栓易于粘在血管壁上，使血管栓塞而造成骨缺血坏死。病理检查亦证实坏死区骨血管内有脂肪，大量激素可导致骨细胞内脂肪堆积。

激素所致股骨头缺血性坏死目前尚无理想的治疗药物和方法，目前多采用降脂（他汀类药物称抗凝（低分子肝素）、抗骨质疏松药和活血化淤的中药治疗。

激素致股骨头缺血性坏死的相关因素

( 1 ）与原有疾病有关：系统性红斑狼疮、类风湿关节炎、血液呈低纤溶高凝倾向、镰状细胞性贫血等疾病本身就可造成骨缺血坏死。对这些病患者应用激素，能促进骨坏死的发生，明显增加骨坏死发病率。

( 2 ）与饮酒有关：长期使用激素的同时大量饮（白）酒，更易引起脂肪肝或高脂血症，促使骨坏死的发生。据报道，在激素引起的股骨头缺血性坏死病例中，有46.6%的患者有大量饮酒嗜好。

( 3 ）与承重关节有关：激素引起骨缺血坏死的常见部位有：股骨头、脓骨头、膝关节、肘关节等28 处。承重关节发病率为非承重关节的6 倍，其中股骨头发病率最高。

所以，对长期应用激素的患者，若出现难以解释的逐渐加重的关节痛和活动受限，应考虑骨缺血性坏死，早期X 线检查易漏诊，应及时进行磁共振或CT 检查，尽早确诊和停药。

疼痛常常是股骨头坏死最早的临床症状，通常是慢性隐痛，但是疼痛症状并非长期持续，经休息或减少活动，病痛往往减轻或自行消失。有些患者仅在髋部、臀部及大腿后侧略敢不适。常常易被大意的医生误诊为“风湿”、“腰椎间盘突出症”等病。因此，凡患有激素用药史而出现髋关节疼痛的患者，应当减少双髋关节负重活动，停止一切剧烈运动，尽快到髋关节专科诊治。

确诊后的治疗措施：股骨头坏死临床上一般分为四期，一、二期属于早期，股骨头尚保持完整外形(无塌陷、变形)，如坏死范围较小或坏死区以非主要负重区为主，可以采用中药内服、外敷或介入治疗等方法，并根据病情相应的减少负重。

如坏死范围大且位于重要的负重区，极易发生股骨头塌陷，一定要应积极采取手术治疗，不要存有侥幸心理。

三期坏死股骨头已发生塌陷，单靠药物治疗甚至简单的手术已无法恢复关节正常外形结构，必须尽早采取切开关节的手术治疗，目的是在修复坏死同时，尽最大可能纠正股骨头塌陷、恢复其正常外形。通过手术及医生指导下的正确康复锻炼，多数患者可以避免或大大推迟人工关节置换的时间。

四期坏死即晚期股骨头坏死，这时候会出现股骨头、髋臼增生、变形，关节间隙变窄等髋关节骨性关节炎表现，到了这一阶段任何治疗方法都难以恢复一个正常关节。但对于十分年轻的患者来说，人工关节置换仍应十分慎重，仍能使多数患者达到缓解临床症状，改善关节功能，延缓骨关节炎进程，推迟人工关节置换的目的。

随着激素在临床的广泛应用，激素引起的缺血性骨坏死已经成为非创伤性股骨头坏死的主要原因。但是激素诱导的股骨头坏死的详细机理并不清楚，因此相应的早期干预治疗也很难实施。近年来国内外许多学者从分子、生化、基因等水平对其发病机理和临床干预治疗方面进行了深入研究,取得了较大的进展。本文就这些进展做一下综述。

1.激素性股骨头缺血性坏死的发病机理

1.1激素诱导的血管内凝血机制：

Jones JP于70年代提出了骨坏死的血管内凝血理论，认为各种原因引起的凝溶紊乱所造成的血管内凝血是股骨头缺血性坏死重要发病机制。多年研究证实这一理论对于骨坏死的发病机理的解释仍具有重要意义[1]。Drescher[2]研究发现激素会使猪血液中的多种凝血指标（如抗凝血酶III、aPTT）明显改变而引发血液高凝，导致整个股骨头的血流量明显降低，这说明激素引起的高凝会引起股骨头缺血。Jones JP认为长期大剂量使用糖皮质激素引起体内高脂血症,脂肪分解,血中游离脂肪酸增多,从而使血管内皮损伤,胶原暴露,激活内源性凝血途径,使纤维蛋白血小板血栓形成。Perera[3]临床研究表明高血脂(特别是甘油三酯)与血液中的主要促凝物,如血浆纤维蛋白原、PAI活性、凝血因子VII的激活密切相关。Ichiseki[4]发现激素所引起的氧化应激使内皮细胞黄嘌呤氧化酶的活性升高、氧自由基增多而引起的脂质氧化和葡萄糖的氧化，蛋白质的糖基化等，造成了内皮细胞的损害和血管渗透性的升高，可以使股骨头内微循环发生障碍。

近年来研究发现疾病本身所致的前凝血状态能迅速被包括激素在内的危险因素所激活而增加了骨坏死的发生率。Jones[5]通过检测不同原因骨坏死病人中9种凝血指标的变化，发现有82.2%的病人至少出现一项指标异常，46.7%的出现了两种以上的指标异常，其中PAI（纤溶酶原激活物抑制物）活性和抗心磷脂抗体升高是最经常出现异常。Korompilias [6]通过检测216例不同原因的骨坏死病人的血液凝固蛋白指标发现：有83％的病例中不同程度的出现血液凝固蛋白的改变且血液凝固和骨坏死的危险性相应增加，其中APCR（活化蛋白C 抵抗）是最重要的因素。因此Korompilias认为前凝血状态的存在增加了血栓形成危险性，而激素的应用则是促使血栓形成从而引起骨坏死。

1.2激素诱导的细胞损害机制：

Weinstein RS（1998）最早提出激素能促使成骨细胞和骨细胞调亡并抑制成骨细胞的发生，从而导致骨细胞数量下降，并且随后发现激素性股骨头坏死患者股骨头软骨下调亡的骨细胞数量远多于其他原因的股骨头坏死者。通过与其他原因的骨坏死做比较Hernigou P[7]也发现在激素性骨坏死的股骨近端骨髓间质干细胞库的细胞数量明显降低，因此他认为激素可能会诱导股骨头附近成骨细胞库损伤而对骨组织产生副作用。Wang GJ[8]认为激素诱导的骨髓基质细胞的成脂分化是骨坏死的发病原因，Li X[9]的研究从基因调控水平证实激素能够诱导骨髓基质细胞直接诱导其向脂肪细胞分化,减少向成骨细胞分化。另Hofbauer[10]研究发现激素通过抑制成骨细胞/骨间质细胞的OPG/OCIF(骨保护蛋白)转录和表达并促进骨基质细胞ODF/OPGL(破骨细胞分化和激活受体)的表达从而激活破骨细胞，从而导致骨细胞数量下降和骨质下降，这也可能与激素性骨坏死有关。V og[11]等人研究发现激素诱导微血管内皮细胞的调亡引起毛细血管数量减少，可能也会诱导微循环障碍。

1.3基因型的差异决定的激素的易感性：

激素的易感性的差异主要是由于个体对激素代谢的基因多态性差异引起。Asano T等人调查研究了编码糖蛋白-P的多药耐药基因（ABCB1，MDR1）的多态性和激素性股骨头坏死的关系。ABCB13435TT基因型阳性并发生骨坏死的患者中糖蛋白-P的活性比3435CC基因型的患者要明显升高，ABCB1 3435TT基因型患者有很低的股骨头坏死的发生率，同时ABCB1 2677的纯合子发生股骨头坏死的几率也很低。Asano T同时也研究了CYP450（脂溶性药物

代谢酶）亚型（CYP3A、CYP2D6、CYP2 D9）的基因多态性与激素性骨坏死的关系，发现CYP3A、CYP2D6虽然与激素性骨坏死的关系密切，在激素性骨坏死组中有很高发病风险[12]。同时有研究发现几种导致凝溶紊乱的基因也可能会增加激素性骨坏死的风险性，如FVLeiden、Ⅰ型纤溶酶原激活物抑制因子(PAI-1)纯合子基因型4G/4G、凝血酶原G 20210A[13、14]。

1.4应用激素个体的机体免疫反应状态:

激素性骨坏死在自身免疫性疾病（例SLE、类风湿性关节炎）中发病率很高，但是这些疾病由于都不同程度的应用类固醇激素，因此对于骨坏死的发生是由于疾病本身还是激素引起一直存在争论。Tektonidou[15]研究了免疫因素在骨坏死发生中的作用，发现自身抗体、免疫复合物造成的小血管炎症可能是骨坏死发生的直接原因。抗心磷脂抗体（aCL）和狼疮抗凝因子（LA）都属于抗磷脂抗体家族（自身抗体）。抗磷脂抗体在SLE（近1/3）等自身免疫性疾病中经常发现，而且在自身免疫疾病所伴发的骨坏死的病例中阳性率很高。Cuadrado MJ[16]认为抗磷脂抗体易引起血栓使患者处于骨坏死高危状态，激素的应用则促使了自身免疫性疾病发生骨坏死。

综上所述激素能从凝血及纤溶、免疫、炎症及脂类代谢、内皮细胞功能等多方面激发血管内凝血，以及细胞损害和个体差异等方面引起骨坏死。尽管目前这些理论都不能很好解释激素性股骨头坏死，但是这些理论在很大程度上是不互相矛盾的，而且在许多方面可能相互影响,互为因果,共同作用而使股骨头发生缺血性坏死[17]。

2.激素性股骨头缺血坏死的早期干预治疗

2.1系统抗凝改善微循环：

Glueck认为股骨头坏死在一定程度上由于先天遗传或获得性血栓形成和或低纤溶导致股骨头静脉血栓，骨内静脉压升高，进而动脉血流下降引起骨细胞乏氧死亡。因此在股骨头缺血性坏死较早期尚未出现不可逆转的塌陷之前,通过抗凝、改善骨内微循环,纠正高凝低纤溶状态,逆转、阻止或延缓股骨头坏死的过程。低分子量肝素（包括那曲肝素、依诺肝素等）作为抗凝药广泛在临床上应用,Glueck [1]认为对于早期骨坏死（Ficat分期I或II）依诺肝素抗凝治疗疗效满意，他运用依诺肝素治疗23个（14男9女）凝溶紊乱引起的股骨头坏死（Ficat 分期I或II）的患者，治疗12周（60mg/天），随访108周。结果显示9例没有进展，9例失败而进行关节置换手术，其余5例随访不足仍显示没有进展。Norman[18]使用依诺肝素对大鼠骨坏死模型进行治疗，证实低分子量肝素不仅具有抗凝作用可阻止骨坏死的发生，而且具有直接作用破骨细胞促进死骨吸收并抑制炎症反应促经血管生成的作用。但是对低分子量肝素长期的应用来说还存在争论。Folwarczna[19]等人研究发现应用标准分子量肝素和那曲肝素都会引起股骨颈的力学负荷降低而引起骨质疏松，而依诺肝素的应用更显著，其机制可能与其抑制骨形成与骨吸收的加强有关。

2.2局部干预促进成骨：

激素性骨坏死可能是一种成骨细胞/骨细胞疾病，因此把含有成骨始祖细胞的骨髓移植到股骨头坏死区域、促进成骨，可能有利于骨坏死的治疗。法国学者Hernigou P[20]对用髓心减压加自体骨髓细胞移植方法治疗的116例（189髋）股骨头坏死患者进行了回顾性调查研究，随访5～10年发现只有44髋发生塌陷，并且证实所植入的骨髓中含有的成骨始祖细胞数量越多其预后越好。比利时学者Gangji V[21]应用自体骨髓单个核细胞移植加髓心减压治疗股骨头坏死治疗股骨头缺血坏死患者（ARCOI或II）13例（18髋），结果显示24个月后实验组（10例髋）病人的疼痛症状和关节功能明显改善，只有一例患者进展到III期；而单纯减压对照组（共8例髋）有5例进展到III期，两组之间的塌陷生存时间分析有显著差异。这都表明自体骨髓间质细胞移植对于早期的股骨头坏死是一种有效和安全的方法。Mont认为骨形成蛋白（BMP）具有促进骨髓干细胞生长和分化成骨的作用，因此在股骨头局部应用

可能有利于促进骨坏死的修复，Valentin-Opran[22]的研究证实了这一点。他应用rh-BMP-2加髓心减压治疗了24个骨坏死病例（FicatI或II）与单纯的髓心减压比较，随访2年发现rh-BMP-2治疗组进展程度明显低于单纯髓心减压组，而且需要关节置换的也明显少。

2.3调节脂质代谢紊乱：

他汀类降脂药物可以调节激素引起的脂质代谢紊乱，降低血液中的甘油三脂的水平，从而抑制激素所引起的高脂，高凝状态，改善骨的微循环，打断由激素引起的恶性循环。Wang GJ 自1995年开始进行了一系列研究证实激素诱导的骨坏死和洛伐他汀的治疗作用。他通过细胞培养证明洛伐他汀可以抑制激素诱导骨髓基质细胞的脂肪基因的表达并抵消激素对成骨细胞基因表达抑制的影响，降脂类药物(如他汀类、高分子量脂肪酸D-003)不仅可以促进成骨细胞BMP-2的高表达,还可以促进骨髓基质细胞BMP-2的高表达,并且促进骨髓基质细胞的成骨分化，通过鸡模型证实洛伐他汀对激素性骨坏死有很好的预防作用[8]。Pritchett JW[23]观察了284例应用大剂量激素患者并合用他汀类药物发生骨坏死的情况，平均随访7.5年发现只有1％的骨坏死发生率，这远远低于文献报道的使用大剂量激素患者并发股骨头坏死的发生率3％～20％。因此证明他汀类药物可以预防激素性骨坏死的发生。

2.4物理疗法：

这方面的干预治疗主要包括高频振荡波、电磁场理疗（脉冲电磁场）以及高压氧治疗。Ludwig[24]用高频震荡波治疗22例（女10例男12例）股骨头坏死（ARCOI-III）病人一年，用临床症状的改善和MRI来评估其疗效，结果显示疼痛评分从8.5降到1.2, Harris评分由43.2 升高到92，但MRI显示坏死骨周围的硬化带没有消失。脉冲电磁场治疗最早有Eftekhar NS(1983年)报道对早期股骨头坏死有效，后期又有许多临床研究证实了它的有效性。Seber S[25]用脉冲电磁场治疗两例股骨头坏死患者（Ficat II）,连续治疗6个月（10小时/天），随访发现临床症状明显改善且影像学也没有继续恶化，证明脉冲电磁场对于早期的股骨头缺血坏死的有效性。以色列Reis ND[26]通过用高压氧治疗12个股骨头缺血性坏死的病例（I期）认为高压氧可有效治疗I期股骨头缺血坏死。这些治疗措施的应用目前还存有争论，因为虽然这些措施可以缓解早期骨坏死的自发疼痛、短期改善临床症状；但他们的远期预防骨坏死进展的疗效还有待证实[27]。

2.5：抗骨质疏松与抗氧化应激

抗骨质疏松药双膦酸盐类药物如唑来膦酸、阿仑磷酸钠通过抑制破骨细胞活性，可以治疗和预防糖皮质激素引起的骨质疏松[28]。Agarwala运用阿伦膦酸盐治疗骨坏死的病人取得了很好的效果，Agarwala通过前瞻性研究报道了膦酸盐对缺血性骨坏死的疗效。他治疗了100例患者（大部分有激素引起），阿伦膦酸10mg/天或70mg/周，并用钙剂（500-1000mg）和维生素D佐剂，随访3月至5年，结果显示患者的疼痛和功能评分明显下降，行走和站立时间明显延长，而关节的活动度在第一年有明显改善，MRI显示大部分的病人的骨髓水肿一年后明显好转[29]。Ichiseki T认为激素引起的氧化应急反应不仅损伤血管内皮细胞而且还直接损害成骨细胞，因此在应用激素的同时应用抗氧化应激的药物可能有助于预防骨坏死发生，并且他在大鼠模型上证实了抗氧化应急的药物GSH可以降低骨坏死发生[10]。

在股骨头坏死早期采取干预治疗是保留股骨头的有效手段，而且这些措施都取得了一定的短期疗效如缓解疼痛和改善关节功能，但是所有这些措施的长期的疗效还有待于进一步的观察证实。随着骨坏死的病因的进一步阐明，可能会找到更有效的措施来阻止或逆转早期骨坏死。

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