李 原，李 虎，王 茜*，崔浩然，王白成

(1.北京大学人民医院核医学科，2.关节病诊疗研究中心，北京 100044)

目前人工关节置换术(artificial joint replacement, AJR)已被广泛用于治疗出现功能障碍的关节病变。术后假体无菌性松动是AJR最常见并发症,会造成关节疼痛，而假体周围感染(periprosthetic joint infection, PJI)则是最严重并发症，可致关节置换失败。对于AJR后无菌性松动可直接进行一期假体翻修术，而对PJI则应首先行一期假体旷置术，感染控制后行二期翻修术；而临床表现不典型时，鉴别两者遇到困难[1]。目前临床常规应用骨显像剂99Tcm-亚甲基二磷酸盐(MDP)和炎症显像剂18F-FDG诊断PJI[2]，尤其99Tcm-MDP三时相骨显像(three phase bone scintigraphy, TPBS)操作简单、费用较低，易于开展，但各研究所用方法及判断标准不同，诊断效能存在较大差异[2-6]，且TPBS对于膝关节AJR后PJI的诊断效能较低[7-8]。本研究进一步评价TPBS对PJI的诊断价值，探讨提高其诊断效能的方法。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2010年1月—2017年12月北京大学人民医院241例连续性AJR后假体部位疼痛患者为除外PJI而接受TPBS检查，除外5例伴骨化性肌炎者，纳入236例，对其临床及TPBS等影像学资料回顾性分析。236例中，男78例，女158例，年龄38～90岁，平均(65.6±10.2)岁；TPBS至AJR时间间隔3～168个月，中位时间间隔18个月；共置换324个关节(151髋，173膝)，其中有症状关节239个(123髋，116膝)。PJI最终临床诊断标准[2,5,9]：①关节周围见脓性分泌物经窦道流出；②术中见关节腔内存在脓性积液；③关节腔抽吸液或组织活检培养阳性；④假体周围组织病理切片证实存在急性炎症改变(每高倍视野中多形核白细胞数量超过10个)。不符合上述任意一项且经过6个月以上临床随访仍无上述表现时，认为关节疼痛由无菌性松动所致。324个置换关节中，239个出现症状，其中120个存在PJI(48髋、72膝，PJI组)，另119个为无菌性松动(75髋、44膝，无菌性松动组)；85个置换后关节(28髋、57膝，对照组)未见异常。记录所有患者显像前1周内血白细胞、中性粒细胞百分比、C反应蛋白(C reactive protein, CRP)和红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate, ESR)。

1.2 仪器与方法 采用GE Millenninium VH SPECT或Philips Precedence 6 SPECT成像仪，配低能高分辨准直器，能峰140 keV，能窗20%。静脉注射99mTc-MDP 740 MBq(原子高科股份有限公司)后即刻以置换关节区域为中心，矩阵64×64、每帧3 s的速度采集20帧，获得前、后位血流相图像；随后以矩阵128×128、每帧1 min的速度采集至 5 min，获得前、后位血池相图像；3 h后以矩阵256×256共采集500 k计数，获得延迟相图像。

1.3 图像分析 由3名具有10年工作经验的核医学科主治以上医师采用视觉判断方式进行集体阅片，观察血流、血池及骨骼显像中假体周围有无异常放射性分布，符合下列任一项时认为存在感染：标准Ⅰ，血流像和/或血池像中出现异常放射性浓聚；标准Ⅱ，骨骼相中见到假体周围沿骨皮质分布的异常放射性浓聚；标准Ⅲ，同时符合标准Ⅰ和标准Ⅱ。无上述阳性所见时，认为疼痛是无菌性松动所致[2](图1、2)。此外，由1名固定的医师分别在每例患者的前位血池像中勾画病变及本底ROI，测量平均放射性计数，并计算靶/本底比值(target to backgroud ratio, TBR)，见图3。

图1 患者男，66岁，AJR后TPBS图像 左髋PJI，血流、血池及骨骼相均为阳性

图2 患者女，63岁，AJR后TPBS图像 左膝关节周围感染，血流、血池及骨骼相均为阳性，右膝为正常置换后关节

图3 半定量分析ROI勾画示意图 T：病变区；B：本底区

1.4 结果分析 将视觉判断结果与最终临床诊断进行对照，比较TPBS不同视觉判断标准诊断人工髋关节及膝关节PJI效能的差异；通过半定量分析比较各组人工关节血池像TBR的差异，分析适用于PJI的诊断阈值及其诊断效能。

1.5 统计学分析 采用SPSS 16.0统计分析软件。采用Kolmogorov-Smirnov检验观察数据的正态性；对计量资料进行独立样本Student’t检验；采用χ2检验和Fisher精确概率法比价构成比；以受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线评价TPBS半定量法鉴别诊断PJI与无菌性松动的效能，并获得最佳阈值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

以外周血白细胞增高(>10.0×109/L)、中性粒细胞百分比增高(>70.0%)、CRP增高(>10.0 mg/L)或ESR加快(>30 mm/h)作为支持感染存在的证据，断准确率为54.24%～75.85%(表1)。

表1 不同实验室指标诊断PJI的效能

采用TPBS的3种视觉判断标准诊断PJI时，标准Ⅰ诊断髋关节感染的效能最佳，准确率达92.68%；标准Ⅱ和Ⅲ对膝关节感染诊断效能优于标准Ⅰ，但其效能均低于标准Ⅰ诊断髋关节感染(χ2=29.117，P<0.001)。见表2。

表2 TPBS不同视觉判断标准对AJR后PJI的诊断效能

血池相半定量分析显示，PJI组髋关节TBR显著高于无菌性松动组和对照组(t=10.559、11.020，P均<0.001)，而无菌性松动组与对照组间差异无统计学意义(t=1.229，P=0.222)；PJI组膝关节TBR高于无菌性松动组和对照组(t=12.449、21.086，P均<0.001)，无菌性松动组高于对照组(t=8.559，P<0.001)。对照组膝关节TBR显著低于髋关节(t=10.404,P<0.001)。见表3。

表3 各组血池像半定量分析(±s)

表3 各组血池像半定量分析(±s)

部位组别TBR髋关节(n=151)PJI组(n=48)1.57±0.29∗#无菌性松动组(n=75)1.10±0.13对照组(n=28)1.07±0.10膝关节(n=173)PJI组(n=72)1.79±0.36∗#无菌性松动组(n=44)1.11±0.23∗对照组(n=57)0.73±0.21

注：*：与对照组比较P<0.05；#：与无菌性松动组比较P<0.05

对于视觉判断诊断效能较低的膝关节PJI使用TBR值进行ROC曲线分析，其曲线下面积(area under the curve, AUC)为0.959；以TBR≥1.44为诊断膝关节PJI的阈值，敏感度、特异度和准确率分别为90.28%(65/72)，93.18%(41/44)和91.38%(106/116)。TPBS半定量法诊断膝关节PJI的准确率高于标准Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ视觉判断方法(χ2值分别为22.945、12.083和12.083，P值分别<0.001、0.001和0.001)，见图4、5。

图4 患者女，76岁，双膝关节AJR后2年，左膝疼痛1年余 TPBS左膝假体周围血流、血池及骨骼相均见明显异常放射性浓聚，血池相TBR为2.15；右膝为正常置换后关节，TBR为0.76。随后行左膝关节旷置术，术中见关节腔积脓，术后病理光镜下见每高倍视野多形核白细胞>50个，临床诊断为PJI

3 讨论

是否存在PJI决定着AJR后治疗方案。诊断AJR后典型急性关节感染并不困难，但假体周围出现慢性低毒力感染时，仅表现为局部疼痛不适或功能障碍，与假体无菌性炎症和松动鉴别困难。测定血清炎性因子有助于诊断，但外周血白细胞计数、中性粒细胞百分比升高多见于全身急性细菌感染，CRP和ESR作为非特异性炎性因子也仅限于检测体内有无活动性炎症；且在部分患者，AJR本身与类风湿关节炎等全身系统性炎性疾病相关，疾病活动期炎性因子可升高，导致实验室检查对于假体感染的鉴别诊断价值有限[10]。影像学检查中，X线片虽可检出假体松动，却无法判断是否存在感染[11]；而CT和MRI则因存在金属而应用受限。关节腔抽吸液培养具有较高的诊断特异度，但敏感度相对较低，且为有创检查，不易被患者接受[12]。

图5 患者女，62岁，左膝AJR后17个月，关节疼痛5个月 TPBS血流、血池相见左膝假体周围环形轻度放射性浓聚，TBR为1.25，骨骼相示假体周围胫骨条片状放射性浓聚。临床诊断为无菌性滑膜炎伴胫骨假体松动并行滑膜切除+假体翻修术，术后患者症状缓解

以往有学者[13]将单纯骨显像用于诊断AJR后并发症，但假体感染、非感染性炎症及松动所伴发的成骨反应均可表现为沿骨皮质分布的放射性浓聚，诊断效果并不满意。引入TPBS后，一般认为三时相影像联合判断有助于提高准确性，但事实上有关TPBS的感染诊断标准迄今尚未达成共识，对其临床效能评价报道不一[3-6]。本研究结果显示，血流、血池相对PJI的诊断敏感度和特异度均高于骨骼显像，但将三时相同时出现异常放射性浓聚作为感染诊断标准并不能提高诊断效能，与NAGOYA等[5]的结果相符，提示以血流、血池显像观察假体周围软组织血流灌注改变更具诊断意义，原因在于感染所伴发的滑膜及软组织炎症可致局部血流灌注显著增加，而在骨显像中通常难以发现上述变化。

既往研究[2]证实，血流、血池显像对鉴别诊断髋关节感染具有较高价值，但将相同标准用于诊断膝关节感染诊断时特异度明显减低，准确率仅为65.5%。分析原因，考虑主要与现行的手术方式有关：全髋关节置换术中通常将关节滑膜去除，一旦发生感染，很容易在周围软组织内形成蜂窝织炎，并显示于血流、血池显像中；而膝关节AJR提倡保留滑膜[14]，术后关节滑膜易因损伤、碎屑等因素发生无菌性炎症，亦可致血流灌注增加而造成假阳性，这也可以解释既往TPBS研究[7-8]中何以诊断膝关节PJI准确率相对较低。本研究通过半定量分析发现膝关节假体周围无菌性炎症与感染致显像剂摄取在程度上存在显著差异，轻度的滑膜摄取应视为非感染性炎症；视觉判断困难时，引入TBR≥1.44作为判断标准有助于提高诊断准确率。

对于AJR后出现疼痛及功能障碍患者，TPBS血流、血池显像是鉴别感染与非感染性松动并发症的有效手段。但髋关节与膝关节的TPBS表现存在差异，视觉判断诊断髋关节PJI具有较高诊断效能，而对膝关节PJI则应结合半定量分析方法。