數(shù)字模型評估單次靜脈注射唑來膦酸對髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體早期移位的影響

郭金庫+王巍+何飛熊+吳盼+洪勝坤+金乾坤+付志強

[摘要] 目的 通過數(shù)字模型評估4 mg唑來膦酸單次靜脈注射對股骨頭壞死患者全髖關(guān)節(jié)術(shù)后早期假體移位的影響。 方法 將我院收治的30例股骨頭壞死生物型全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)患者納入研究隊列，分為實驗組及對照組。兩組患者均給予全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，實驗組術(shù)后第2～7天給予唑來膦酸靜脈滴注，對照組予生理鹽水。兩組患者均定期通過薄層CT掃描（層厚0.3 mm）獲取數(shù)據(jù)，利用Mimics 15.0軟件的圖像配準技術(shù)，將同一患者不同時期的數(shù)據(jù)融合為一個數(shù)據(jù)集，然后利用Segmentation功能分割圖像獲得不同時期骨骼及假體的3D模型，最后使用Measurements功能進行位移測量，對比假體移位率（術(shù)后7周、6個月、1年、2年），所有患者均完成2年隨訪。 結(jié)果 實驗組和對照組在末次隨訪時假體（髖臼杯平均內(nèi)移、上移）移位比較差異均有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。 結(jié)論 單次使用唑來膦酸在提高假體初始穩(wěn)定性方面效果滿意，因此可能有望提高股骨頭壞死患者全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的臨床效果。

[關(guān)鍵詞] 唑來膦酸；髖關(guān)節(jié)成形術(shù)；置換；數(shù)字模型；假體移位

[中圖分類號] R687 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）33-0005-04

[Abstract] Objective To evaluate the effect of single intravenous injection of 4 mg zoledronic acid on the early postoperative prosthesis shift in patients with femoral head necrosis after total hip arthroplasty via the evaluation of digital model. Methods 30 patients with femoral head necrosis who were admitted to our hospital and received total hip replacement arthroplasty were included in the study， and were divided into experimental group and control group. Both groups were given total hip replacement arthroplasty. In the experimental group， intravenous drip of zoledronic acid was given on days 2-7 after surgery in the experimental group， and the control group was given normal saline. Data were collected via regular thin-layer CT scan（layer thickness of 0.3 mm） in both groups. Image registration technology in Mimics 15.0 software was used， and the data of the same patient at different times were merged into a data set， and then the Segmentation function was used to segment the image to obtain 3D models of bone and prosthesis at different times. Finally， Measurements function was used to perform shift measurement. The prosthesis shift rate was compared（7 weeks， 6 months， 1 year， 2 years after surgery）， All patients were followed up for 2 years. Results The differences of prosthesis shift rate（average internal shift and upper shift of acetabular cup） at the last follow-up visit in the experimental group and the control group were statistically significant（P<0.05）. Conclusion The single use of zoledronic acid is satisfactory in improving the initial stability of prosthesis. Therefore， it may be possible to improve the clinical effect of total hip replacement arthroplasty in patients with femoral head necrosis.

[Key words] Zoledronic acid； Hip replacement arthroplasty； Digital model； Prosthesis shift

無菌性松動是全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體失敗的常見原因之一，假體松動與假體表面周圍骨吸收及其他因素有關(guān)[1-3]。全髖術(shù)后早期假體周圍骨溶解和骨質(zhì)丟失是學界廣泛關(guān)注的問題之一。雖然雙膦酸鹽在維持和促進假體周圍骨量方面有良好的作用[4-9]，但其是否能降低假體早期微動、降低假體翻修的風險，尚缺乏證據(jù)，目前此類研究較少。endprint

全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（THA）作為股骨頭壞死的終末期治療方案，早中期效果良好，但手術(shù)后遠期報道結(jié)果不一致。較多報告顯示：股骨頭壞死患者THA術(shù)后遠期效果不如骨關(guān)節(jié)炎好[10-12]。我們前期設(shè)計、建立的足踝部仿真生物模型，經(jīng)驗證效果可靠[13]。以此為基礎(chǔ)，我們建立髖部仿真模型，并運用其對假體移位進行測量。雙膦酸鹽對假體周圍骨量和骨密度的良好作用已經(jīng)被證實[4-6]，但其對假體移位的效果尚不得而知。本研究的目的是為了評估唑來膦酸對假體早期移位的影響，進一步評估其對THA術(shù)后假體生存率的影響，并評估股骨頭壞死患者全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后單次4 mg使用唑來膦酸鹽的安全性、有效性。

1資料與方法

1.1一般資料

選擇2014年1月～2015年1月30例股骨頭壞死接受THA的患者納入研究。入選標準：根據(jù)癥狀及影像學發(fā)現(xiàn)，MRI、病理組織檢查結(jié)果證實，被診斷為終末期股骨頭壞死[14]。排除標準：（1）患有骨礦物質(zhì)代謝病，如派吉特病、嚴重的骨質(zhì)疏松癥；（2）2年內(nèi)接受雙膦酸鹽、氟化物、降鈣素等治療的患者；（3）懷孕[8]。本研究中30例患者股骨頭壞死相關(guān)疾病及主要風險包括：長期飲酒12例（40.0%），使用糖皮質(zhì)激素4例（13.3%），晚期腎病患者1例（3.3%），糖尿病2例（6.7%），創(chuàng)傷后股骨頭壞死3例（10.0%），8例患者有2項或更多的風險因素，同時19例患者無明顯風險因素，被定義為特發(fā)性股骨頭壞死。所有患者均簽訂書面知情同意書，并通過我院倫理委員會審查。將患者分為實驗組與對照組，兩組一般資料具有可比性。見表1。

1.2外科手術(shù)過程

所有患者均使用生物型全髖假體，術(shù)中所用關(guān)節(jié)假體為Zimmer trilogy生物型髖臼杯，Zimmer TM Primary股骨錐形柄，磨擦界面：金屬球頭對高交聯(lián)聚乙烯內(nèi)襯17例，粉陶球頭對高交聯(lián)聚乙烯內(nèi)襯10例，粉陶球頭對粉陶內(nèi)襯3例。所有手術(shù)均經(jīng)標準后外側(cè)入路進行，于貼近大粗隆后壁骨面處切斷外旋肌和后方關(guān)節(jié)囊，術(shù)后在大粗隆后方骨面處打孔重建后外側(cè)關(guān)節(jié)囊及外旋肌，以恢復后方關(guān)節(jié)囊及外旋短肌的張力。所有患者術(shù)前均超前鎮(zhèn)痛，圍手術(shù)期常規(guī)使用抗生素（術(shù)前30 min至術(shù)后48 h）。術(shù)后所有患者均使用助行器部分負重，常規(guī)抗凝預防深靜脈血栓，逐步全體重負重，開始康復煅煉。

1.3術(shù)后處理

術(shù)后1 d，患者接受下述處理：（1）實驗組靜脈滴注4 mg唑來膦酸；（2）對照組靜脈滴注生理鹽水。樣本貼標簽，藥物溶化為100 mL液體，靜脈滴注30 min注射完畢。所有患者均應用鈣劑和維生素D（1000 mg和400 IU/d）。

1.4術(shù)后隨訪與監(jiān)測

術(shù)后7周、6個月、1年、2年對隨訪患者進行薄層CT掃描（層厚0.3 mm），基于患者髖部CT薄層數(shù)據(jù)利用Mimics 15.0軟件的圖像配準技術(shù)，將同一患者不同時期的CT數(shù)據(jù)融合為數(shù)據(jù)集（以手術(shù)側(cè)骨骼作為參考圖像融合），然后利用Segmentation功能分割圖像，并計算獲得各時期骨骼及假體的3D渲染模型，最后使用Measurements功能進行位移測量，并收集數(shù)據(jù)。記錄兩組患者不同時點股骨假體下沉、髖臼移位情況。

1.5統(tǒng)計學方法

實驗開始前，根據(jù)統(tǒng)計學方法計算所需患者的樣本量，以期能在最短的2年隨訪時間內(nèi)探測到較大的差異。檢驗水準α=0.05，檢驗效能為80%。連續(xù)變量以均數(shù)±標準差描述，數(shù)字變量以中位數(shù)和全矩描述。對假體移位改變采用組間重復測量分層方差分析，使用SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果

2.1兩組不同時點股骨假體下沉比較

末次隨訪時對照組股骨柄平均下沉（1.21±0.25）mm，實驗組股骨柄平均下沉（0.91±0.21mm），實驗組優(yōu)于對照組，但差異無統(tǒng)計學意義（表2）。

2.2兩組不同時點髖臼移位比較

末次隨訪時對照組髖臼杯平均內(nèi)移（0.62±0.13）mm，上移（0.54±0.19）mm，實驗組髖臼杯平均內(nèi)移（0.08±0.03）mm，上移（0.13±0.04）mm，實驗組優(yōu)于對照組，且差異有統(tǒng)計學意義（表3）。

3討論

3.1唑來膦酸的優(yōu)勢

THA作為股骨頭壞死的終末期治療手段，其臨床效果已得到充分肯定，但遠期無菌性松動、假體移位仍是THA術(shù)后假體失敗的主要原因[15-17]。假體松動與假體表面周圍骨吸收有關(guān)，另外還有其他原因如力學因素、假體設(shè)計、材料、應力遮擋、假體微動，還有生物因素如組織壞死、骨重塑、廢用性骨質(zhì)疏松、宿主組織與磨損碎屑的反應、患者的生活習慣、吸煙等[18]。假體松動的生物因素主要為磨擦界面產(chǎn)生的顆粒誘導破骨細胞增加骨吸收和骨溶解。雙膦酸鹽作為目前主要的骨吸收抑制劑，可以抑制假體周圍骨吸收，減少周圍骨量丟失，已得到較多學者的廣泛認同[4-9]。靜脈用唑來膦酸是第三代雙膦酸鹽藥物，其優(yōu)勢包括：（1）含有獨特的雙氮咪唑雜環(huán)結(jié)構(gòu)，增加其與骨表面的結(jié)合率，對破骨細胞的抑制作用更強，我們的實驗結(jié)果也證實了這一點[19]。（2）靜脈一次性給藥，患者依從性和耐受性較好。李煒明等[4]的隨機對照研究顯示唑來膦酸對THA術(shù)后股骨假體周圍骨密度改善較對照組具有明顯統(tǒng)計學意義。袁宏等[5]研究顯示唑來膦酸對THA術(shù)后髖臼假體周圍骨密度有改善作用，與對照組相比有統(tǒng)計學意義。本研究中因?qū)嶒炘O(shè)備的限制，未能對假體周圍骨密度進行監(jiān)測。從本文研究數(shù)據(jù)來看，實驗組髖臼假體內(nèi)移及向上移位的距離與對照組相比較明顯減少，差異有統(tǒng)計學意義，說明唑來膦酸對髖臼周圍骨密度和骨量的改善作用對假體的穩(wěn)定是有效的。而從股骨假體下沉距離來看，實驗組比對照組小，但此未見明顯統(tǒng)計學差異，我們考慮雖然唑來膦酸對股骨假體周圍骨密度和骨量有改善作用，但股骨假體移位可能與多種因素相關(guān)，可能與髖臼假體移位及固定存在不同的力學機制相關(guān)。endprint

3.2唑來膦酸對骨轉(zhuǎn)化率的影響

唑來膦酸通過抑制破骨細胞的活性來抑制骨吸收，改善骨密度。相關(guān)文獻報道骨吸收的指標NTX與骨形成指標OC是降低的，這一現(xiàn)象雖然可以用骨代謝中骨吸收與骨形成的特殊耦聯(lián)機制所解釋，但這一效果是否會影響假體周圍的骨長入及假體穩(wěn)定或是否THA術(shù)后需要早期同時使用促進骨形成藥物抑制這一效果以起到早期穩(wěn)定假體的作用，需要更加長期隨訪及進一步的研究。唑來膦酸的安全性也是受到較多臨床關(guān)注，文獻報道最多的是用藥后的發(fā)熱反應，有學者稱之為流感樣癥狀，還有較罕見的頜骨壞死[20]。本研究中所有患者在用藥前均告知有出現(xiàn)發(fā)熱反應可能，用藥后予500 mL生理鹽水進行水化，其中有3例患者出現(xiàn)發(fā)熱反應，給予非甾體類抗炎藥對癥處理后均緩解，隨訪過程中無一例出現(xiàn)頜骨疼痛、壞死情況。

3.3數(shù)字模型在關(guān)節(jié)外科中的應用

我們所使用的數(shù)字模型，是以薄層CT掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，獲得人體骨關(guān)節(jié)斷層數(shù)據(jù)，并以此利用計算機技術(shù)制作，這已在我們之前的研究中報道[14]?；诖似脚_，我們可以進行大量的臨床研究，本次研究只是其中一部分。以往關(guān)于THA術(shù)后假體移位測量的研究，都是基于髖關(guān)節(jié)正側(cè)位片進行，其中利用EBRA計算機軟件進行測量的最多，此測量方法的準確性和可行性也得到了學者的認同[21]，但本研究測量方法具有明顯的優(yōu)勢：（1）精確度更高，最小測量精度0.3 mm，并且與薄層CT的數(shù)據(jù)相關(guān)，即更薄層的CT數(shù)據(jù)可獲得更精確的測量精度。（2）通過三維模型可以測量假體在空間的移位距離，是創(chuàng)新點之一。

綜上所述，對于股骨頭壞死患者THA術(shù)后靜脈給予唑來膦酸可以預防假體的早期移位，提高臨床效果，其臨床用藥是安全可靠的。數(shù)字模型可作為一種測量假體移位的新方法。

[參考文獻]

[1] 饒毅，陳躍平.人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體松動研究進展[J].現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合雜志，2015，（4）：454-456.

[2] 張永紅，劉毅，豐瑜.全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體早期松動的原因分析[J].山東醫(yī)藥，2015，55（17）：40-42.

[3] Lombardi AV，Berend KR，Adams JB，et al. Smoking maybe a harbinger of early failure with ultra porous metal acetabular reconstruction[J]. Clin Orthop Relat Res， 2013，471（2）：486-497.

[4] 李煒明，吳立忠，鄭萍，等.唑來膦酸對非骨水泥型全髖假體周圍骨密度的早期影響[J].中國骨與關(guān)節(jié)損傷雜志，2016，31（6）：567-570.

[5] 袁宏，陸琳松，鐘惠琴，等.唑來膦酸對骨質(zhì)疏松患者全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后假體周圍骨密度的影響[J]. 中華關(guān)節(jié)外科雜志：電子版，2014，8（3）：278-285.

[6] 劉國青，苑振峰，劉鵬，等.唑來膦酸對髖關(guān)節(jié)置換后假體柄周圍骨丟失的預防效果[J].中國組織工程研究，2015，（35）：5593-5597.

[7] 李祖濤，殷劍，徐萬龍，等.老年女性骨質(zhì)疏松患者全髖置換術(shù)后應用唑來膦酸的療效[J].中華骨質(zhì)疏松和骨礦鹽疾病雜志，2014，（3）：244-249.

[8] 朱琳.雙膦酸鹽類藥物治療骨質(zhì)疏松的相對有效性及安全性評估[J].中國現(xiàn)代醫(yī)生，2016，54（7）：81-83，86.

[9] Goodship AE，Blunn GW，Green J，et al. Prevention of strain-related osteopeniain aseptic loosening of hip prostheses using perioperative bisphosphonate[J]. Orthop Res，2008，26（5）： 693-703.

[10] 郭艾，馬立峰.關(guān)節(jié)置換治療股骨頭缺血性壞死[J].中國臨床醫(yī)生，2012，40（11）：6-8.

[11] 任立豐.全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)治療股骨頭壞死的效果研究[J].繼續(xù)醫(yī)學教育，2015，（5）：51-52.

[12] 艾買爾江·庫爾班，玉蘇甫·吾斯曼.全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)治療股骨頭缺血性壞死的效果分析[J].中國傷殘醫(yī)學，2014，（7）：42-43.

[13] 金乾坤，何盛為，何飛熊，等.足踝部三維有限元仿真模型的構(gòu)建及驗證[J].中國數(shù)字醫(yī)學，2016，11（4）：83-86.

[14] Mont MA，Marulanda GA，Jones LC，et al. Systematic analysis of classification systems for osteonecrosis of the femoral head[J]. J Bone Joint Surg Am，2006，88（3）：16-26.

[15] 王友強.髖關(guān)節(jié)置換治療晚期股骨頭缺血性壞死64例分析[J].中國實用醫(yī)藥，2015，（9）：56-57.

[16] 孫國靜，趙建寧.全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后影響股骨假體周圍骨量的因素[J].中國骨質(zhì)疏松雜志，2006，12（2）：194-196.

[17] 吳慶.全髖關(guān)節(jié)置換與雙極人工股骨頭置換治療老年股骨頭缺血性壞死療效對比[J].中國實用醫(yī)藥，2016， 11（11）：72-73.

[18] Wu C，Qu X，Mao Y，et al. Developmental Dysplasia of the Hip，Age，BMI，Place of Residence and Tobacco Abuse Increase the Odds of Aseptic Loosening in Chinese Patients[J]. PLOS ONE，2014，9（1）：e85562.

[19] 魏更生，吳京亮，吳磊.老年骨質(zhì)疏松性髖部骨折患者的藥物起始率及依從性分析[J].臨床骨科雜志，2017， 20（2）：175-178.

[20] 潘劍，王杞章，劉濟遠.雙膦酸鹽相關(guān)性頜骨壞死[J].華西口腔醫(yī)學雜志，2017，35（1）：29-36.

[21] Ilchmann T，Neher S，Maurer F，et al. Modes of failure of a threaded acetabular cup：A radiographic study with EBRA of 42 revised cups[J]. Int Orthop，2007，31：211-216.

（收稿日期：2017-09-06）endprint