数字断层融合成像技术揭示全羟基磷灰石涂层股骨柄术后早期骨整合新证据

《BMC Musculoskeletal Disorders》：Novel evaluation of bone reaction/growth around full hydroxyapatite-coated stem using digital tomosynthesis imaging: confirmation of very early bone growth around the stem

本研究针对全羟基磷灰石（HA）涂层压实型股骨假体术后早期骨整合过程难以精准评估的临床难题，采用金属伪影减少技术优化的数字断层融合成像（DTS）进行动态观测。研究发现DTS可在术后6周检测到多重点状骨焊（MSWs），较传统X线提前3个月发现骨桥形成证据，为全HA涂层假体早期生物固定机制提供了影像学依据，对优化术后评估体系具有重要临床意义。

　　

在人工全髋关节置换术（THA）领域，假体与宿主骨的整合质量直接决定手术成败。虽然全羟基磷灰石（Hydroxyapatite, HA）涂层压实型股骨假体凭借其优异的生物相容性和骨传导性，已被证实可获得长期稳定固定，但关于其术后早期骨整合的动态过程仍存在认知空白。传统X线检查因二维成像的局限性，难以清晰显示假体-骨界面的微观结构变化，导致临床医生无法精准评估早期骨生长情况。更关键的是，对于假体植入时松质骨的最佳压实程度、骨改建启动时机等关键参数，学界仍缺乏量化依据。

为破解这一难题，日本骨科研究所的Fujii团队在《BMC Musculoskeletal Disorders》发表了一项创新性研究，首次采用高分辨率数字断层融合成像（Digital Tomosynthesis, DTS）结合金属伪影减少技术，对37例接受POLARSTEM^?全HA涂层假体植入的患者进行了长达2年的动态观测。该研究不仅证实了假体周围骨整合的启动时间远早于传统认知，更建立了基于影像灰度值的量化评估体系，为临床早期判断假体固定质量提供了新范式。

关键技术方法包括：1）采用线性扫描DTS系统（T-smart^?）以40°断层角获取冠状面图像；2）应用迭代重建算法抑制金属伪影；3）通过ImageJ软件量化Gruen分区灰度值；4）对29例患者37髋进行前瞻性队列随访（术后1周至2年）。

结果

DTS早期检测优势显著

传统X线片在术后6个月仅检测到27.0%病例存在多重点状骨焊（Multiple Spot Welds, MSWs），而DTS在术后6周即发现36.4%病例出现MSWs，3个月时检出率达100%。

骨整合动态过程可视化

ImageJ灰度分析显示，股骨柄远端松质骨区域信号强度在术后6周出现暂时性下降，随后持续升高至1年稳定，反映骨改建经历吸收-形成双相过程。

解剖分区差异显著

Gruen分区分析表明，MSWs最早出现在柄体中远段（分区3/5），术后3个月近端分区（2/6/7）亦出现骨桥，而分区4的斜行骨梁形成提示应力传导而非假体松动。

临床结局优异

所有患者无大腿疼痛报告，Harris髋关节评分（HHS）从术前46.9提升至术后1年93.6，日本骨科协会髋关节评估问卷（JHEQ）评分从22.4升至71.8，且无一例出现假体下沉或放射学透亮线（Radiolucent Lines, RLLs）。

讨论与结论

本研究通过DTS技术首次证实全HA涂层压实型股骨假体的骨整合进程始于术后6周，其机制在于压实后的松质骨保留骨髓内膜成骨潜能，HA涂层则提供骨传导支架。与传统依靠皮质骨固定的锥形楔形柄相比，该设计通过松质骨鞘分散应力，有效避免皮质骨肥大（Cortical Hypertrophy, CH）和应力遮挡现象。DTS检测到的MSWs时空分布规律，印证了Wolf骨改建定律的力学适应性理论。

尽管研究存在无对照组、样本量有限等局限，但DTS量化评估体系的建立为假体远期存活率预测提供了新指标。该技术有望成为评估各种涂层假体骨整合过程的金标准，对推动个性化康复方案制定及高危患者早期干预具有重要临床价值。