股骨假體頸干角、前傾角變化對(duì)全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后預(yù)后的影響

盧仲琳，曹志強(qiáng)，高國(guó)梁，景青玲，張偉，黃永，魯曉波

（1.西南醫(yī)科大學(xué) 臨床醫(yī)學(xué)院，四川 瀘州 646000；2.青海大學(xué)附屬醫(yī)院 骨科，青海 西寧 810016）

全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（total hip arthroplasty，THA）可以有效緩解髖部疾病引起的疼痛，重建關(guān)節(jié)功能，目前在我國(guó)廣泛開(kāi)展[1-3]。THA術(shù)式較多，但是有效的解剖重建以及生物力學(xué)重建始終是關(guān)節(jié)置換良好預(yù)后的有效保證，具體包括髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心、股骨偏心距及雙下肢長(zhǎng)度差異等[4-6]。我國(guó)是多民族國(guó)家，幅員遼闊，正常人群以及患病人群的髖關(guān)節(jié)解剖參數(shù)存在較高變異度[7-8]。如何準(zhǔn)確地測(cè)量個(gè)體間解剖及關(guān)節(jié)功能差異，并將相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用于臨床，具有重要的意義。

解剖學(xué)研究提示股骨前傾角以及頸干角是髖關(guān)節(jié)解剖及生物力學(xué)重建的重要解剖學(xué)參數(shù)[9-10]。經(jīng)文獻(xiàn)回顧，發(fā)現(xiàn)罕有研究報(bào)道關(guān)節(jié)置換手術(shù)前后的上述股骨解剖參數(shù)改變，以及相關(guān)參數(shù)對(duì)關(guān)節(jié)置換預(yù)后的影響。隨著三維（three dimensional，3D）打印技術(shù)的普及，3D建模技術(shù)也日益成為各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)常備檢查手段，3D建模用于骨科測(cè)量，具有良好的適用性，模型直觀可靠，可以提高測(cè)量的精確度和重復(fù)性[11-15]。因此本研究通過(guò)構(gòu)建患者手術(shù)前后髖關(guān)節(jié)CT 3D模型，評(píng)估術(shù)后股骨解剖參數(shù)變化，現(xiàn)報(bào)道如下。

1　資料與方法

1.1　一般資料

選取2011年1月～2014年1月于青海大學(xué)附屬醫(yī)院行初次全髖關(guān)節(jié)置換的患者210例，共44例患者隨訪(fǎng)資料完整納入研究。其中，男性17例，女性27例；平均年齡為（65.3±7.0）歲；平均體重指數(shù)為（26.7±3.1）kg/m2；左側(cè)關(guān)節(jié)置換21例，右側(cè)關(guān)節(jié)置換23例。患者術(shù)后1年隨訪(fǎng)，共11例脫落。所有患者術(shù)前平均關(guān)節(jié)Harris評(píng)分為（57.3±17.1）分。樣本量計(jì)算：采用GPower 3.1軟件，按α=0.05，效應(yīng)量=1.0，檢驗(yàn)效能=0.95，經(jīng)計(jì)算，至少需要38例研究對(duì)象入組。亞組分析時(shí)，按α=0.05，檢驗(yàn)效能=0.80，平均頸干角差異為1°時(shí)，需要樣本量為16°，平均前傾角差異為10°時(shí)，需要樣本量為17°。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡范圍為40～90歲；②初次、單側(cè)及全髖關(guān)節(jié)置換。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并其他關(guān)節(jié)或者骨骼肌肉系統(tǒng)疾病，如先天畸形、嚴(yán)重骨缺損等；②有嚴(yán)重影響手術(shù)治療的其他基礎(chǔ)疾病，有嚴(yán)重感染性疾病等；③對(duì)實(shí)驗(yàn)涉及藥物有過(guò)敏史者；④具有嚴(yán)重認(rèn)知、精神障礙或者其他交流障礙相關(guān)疾?。虎莶荒芘浜贤瓿呻S訪(fǎng)工作或隨訪(fǎng)資料不完整者。本研究通過(guò)本院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，患者及家屬簽署知情同意書(shū)。見(jiàn)圖1。

圖1　研究對(duì)象篩選流程圖

1.2　研究材料

本研究所涉及材料包括生物型壓配髖臼假體，生物型鈦合金股骨柄，32 mm聚乙烯襯墊，32 mm陶瓷頭（均由北京市春立正達(dá)醫(yī)療器械股份有限公司生產(chǎn)），陶瓷頭深度為短（-3.5 mm）、中（0 mm）、長(zhǎng)（3.5 mm）及加長(zhǎng)（7 mm），其他材料為手術(shù)室以及住院病房常備。

1.3　手術(shù)方法

1.3.1術(shù)前準(zhǔn)備術(shù)前利用標(biāo)準(zhǔn)化影像學(xué)資料（前后位+側(cè)位）構(gòu)建術(shù)前模型，測(cè)定肢體長(zhǎng)度、髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心，擬定股骨和髖臼假體型號(hào)及位置，股骨偏心距。根據(jù)對(duì)側(cè)髖臼解剖形態(tài)，確定髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心，通過(guò)坐骨結(jié)節(jié)連線(xiàn)以及小轉(zhuǎn)子連線(xiàn)的位置關(guān)系，評(píng)估兩側(cè)下肢長(zhǎng)度差異，根據(jù)健側(cè)股骨偏心距，確定手術(shù)側(cè)股骨偏心距?；颊咝蠿射線(xiàn)檢查時(shí)體位為標(biāo)準(zhǔn)直立位，雙下肢內(nèi)旋20°。術(shù)前計(jì)劃將股骨假體前傾角度控制在中立位＜10°。

1.3.2手術(shù)方法采用標(biāo)準(zhǔn)后側(cè)關(guān)節(jié)入路：患者側(cè)臥位，切口起自髂后上棘下方約5 cm，沿臀大肌方向至股骨大轉(zhuǎn)子后緣，繼轉(zhuǎn)向股骨干方向，向下延伸約5 cm。切開(kāi)闊筋膜，分離臀大肌，沿臀大肌肌纖維方向切開(kāi)臀大肌后并拉開(kāi)，顯露梨狀肌窩和外旋肌群，切斷外旋肌群，可保留部分股方肌，分離后切開(kāi)關(guān)節(jié)囊后即可進(jìn)行髖臼及股骨端的處理，常規(guī)方法進(jìn)行關(guān)節(jié)置換。術(shù)中根據(jù)實(shí)際情況，選擇髖臼前傾角，保證聯(lián)合前傾角為25～45°[16]。術(shù)中根據(jù)需要，使用C臂透視機(jī)確定各組件位置。

1.4　觀察指標(biāo)

1.4.1一般資料根據(jù)患者入院資料、住院記錄、出院記錄及隨訪(fǎng)資料，收集患者相關(guān)基線(xiàn)資料。

1.4.2解剖參數(shù)測(cè)量影像學(xué)分析：研究對(duì)象術(shù)前以及術(shù)后1年行髖關(guān)節(jié)CT檢查（荷蘭飛利浦公司）。掃描范圍從髂骨嵴至股骨干遠(yuǎn)端，術(shù)前標(biāo)準(zhǔn)化掃描方案（參數(shù)矩陣：512×512，薄層厚度1 mm），術(shù)后標(biāo)準(zhǔn)化掃描方案（參數(shù)矩陣：512×512，薄層厚度5 mm）。增加膝關(guān)節(jié)部位CT掃描，以確定股骨后髁軸，輔助評(píng)估股骨的旋轉(zhuǎn)程度。

3D模型建立及頸干角、前傾角測(cè)量：將CT資料導(dǎo)入工作站，應(yīng)用Amira逐層重建CT 3D模型，并確定解剖軸以及相關(guān)平面。對(duì)比手術(shù)前后重建模型，測(cè)量股骨以及髖臼的位置。分別用軟件相應(yīng)模塊測(cè)量股骨頸干角、股骨假體頸干角、股骨前傾角、髖臼外翻角及髖臼前傾角。每項(xiàng)測(cè)量重復(fù)＞10次，以減少測(cè)量誤差。根據(jù)軟件計(jì)算，測(cè)量誤差≤0.08 mm，信度為97.8%。見(jiàn)圖2。

股骨偏心距測(cè)定：利用旋轉(zhuǎn)中心-股骨軸線(xiàn)三角測(cè)量計(jì)算，由于股骨正常解剖形態(tài)，近端股骨軸線(xiàn)與股骨頸軸線(xiàn)（包括移植物頸軸）無(wú)相交或者重合，故為計(jì)算相關(guān)參數(shù)，利用軟件對(duì)股骨頸軸進(jìn)行校正，校正頸軸線(xiàn)位于髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心和股骨近端軸線(xiàn)的同一平面。見(jiàn)圖3。

圖2　CT 3D重建模型軸與平面示意圖

髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心測(cè)定：利用3D坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心差異。手術(shù)前后均以健側(cè)旋轉(zhuǎn)中心作為參照，將患側(cè)旋轉(zhuǎn)中心按Y軸所在平面映射至健側(cè)，按照修正后旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)計(jì)算，計(jì)算各項(xiàng)坐標(biāo)（X，Y，Z）差值以及兩側(cè)旋轉(zhuǎn)中心距離作為患側(cè)旋轉(zhuǎn)中心變化相對(duì)值，手術(shù)前后患側(cè)旋轉(zhuǎn)中心各項(xiàng)相對(duì)值差異記為相對(duì)坐標(biāo)差。Y軸所在平面通過(guò)恥骨聯(lián)合及骶椎中線(xiàn)確定。坐標(biāo)系零點(diǎn)位于恥骨聯(lián)合。見(jiàn)圖4。

肢體長(zhǎng)度變化測(cè)定，利用術(shù)前術(shù)后前后位的影像學(xué)資料，測(cè)量術(shù)后兩側(cè)肢體長(zhǎng)度變化，方法同1.3所述。

1.4.3預(yù)后評(píng)估于術(shù)前以及術(shù)后1年利用Harris髖關(guān)節(jié)評(píng)分評(píng)估關(guān)節(jié)功能，Likert患者滿(mǎn)意度量表評(píng)估患者滿(mǎn)意度（1分為非常滿(mǎn)意，6分為完全不滿(mǎn)意）。視覺(jué)模擬評(píng)分法（visual analogue scale，VAS）評(píng)估患者關(guān)節(jié)疼痛狀況（分值范圍為0～10，其中0為無(wú)痛，10為最嚴(yán)重疼痛）。

1.4.4亞組分析利用亞組分析，研究不同術(shù)后解剖學(xué)參數(shù)變化對(duì)關(guān)節(jié)功能預(yù)后的影響。按照兩種方式分組：①按照術(shù)前后股骨頸干角的差異，分為頸干角差異≤30%組和頸干角差異＞30%組；②按照手術(shù)前后前傾角差異，分為前傾角差異≤30%組和前傾角差異＞30%組。分別統(tǒng)計(jì)對(duì)比上述亞組間患者預(yù)后指標(biāo)。

1.5　統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，前后比較用配對(duì)t檢驗(yàn)，組間比較用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖3　股骨偏心距計(jì)算方法示意圖

圖4　髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)系示意圖

2　結(jié)果

2.1　患者假體位置以及相關(guān)參數(shù)情況

所有患者手術(shù)成功，術(shù)后恢復(fù)良好，未見(jiàn)假體松動(dòng)、感染及假體周?chē)钦鄣炔l(fā)癥。股骨假體平均型號(hào)為3（0～12），股骨頸平均長(zhǎng)度為（50.3±4.8）mm，4例（9%）患者使用短頭，23例（52%）患者使用中頭，17例（39%）患者使用大頭。冠狀面股骨柄與近端股骨軸線(xiàn)偏差?yuàn)A角平均為0°，夾角范圍-3.2～4.5°，其中40例患者偏差角度≤3°，4例患者偏差角度較大，分別為3.5、4.1、4.5和4.6°。矢狀面上股骨假體均位于股骨軸線(xiàn)前位，夾角為（5.5±1.8）°，夾角范圍-2.1～9.3°。

平均髖臼假體大小為52 mm，髖臼假體平均外翻角為（44.0±7.0）°，外翻角范圍為28～57°，平均前傾角為（17.0±6.0）°，前傾角范圍為5～28°，股骨假體和髖臼假體聯(lián)合前傾角為（23.4±11.7）°。

2.2　患者股骨假體頸干角情況

患者術(shù)前平均頸干角為（128.8±6.2）°，范圍118～147°，術(shù)后頸干角為（131.6±2.1）°，范圍127～136°，較術(shù)前平均增加2.8°，經(jīng)t檢驗(yàn)，手術(shù)前后頸干角比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），術(shù)后頸干角大于術(shù)前，有28例患者術(shù)后頸干角平均增大（7.0±3.7）°，16例患者術(shù)后頸干角平均減小（4.4±3.3）°。見(jiàn)表1。

表1　手術(shù)前后股骨前傾角、頸干角及股骨偏心距（n =44，±s）

表1　手術(shù)前后股骨前傾角、頸干角及股骨偏心距（n =44，±s）

?

2.3　患者股骨前傾角情況

患者術(shù)前平均股骨前傾角為（24.9±8.0）°，范圍7.9～39.1°，術(shù)后前傾角為（7.4±7.3）°，范圍-11.6～25.9°。手術(shù)前后前傾角比較，經(jīng)t檢驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），提示術(shù)后前傾角小于術(shù)前。以術(shù)中目標(biāo)值10為參照，術(shù)后前傾角平均偏離參照值2.6。其中43例患者術(shù)后前傾角減小17.5°，1例患者較術(shù)前增大8°。18例患者手術(shù)前后前傾角差值接近15°，26例患者手術(shù)前后前傾角減?。?5°。見(jiàn)表1。

2.4　患者股骨偏心距情況

術(shù)前平均股骨偏心距為（39.7±4.3）mm，術(shù)后平均股骨偏心距為（41.7±4.3）mm，手術(shù)前后股骨偏心距比較，經(jīng)t檢驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），術(shù)后股骨偏心距長(zhǎng)于術(shù)前股骨偏心距。偏心距平均增加值為2.1 mm。13例患者股骨偏心距平均減?。?.8±1.9）mm，31例患者平均增加（4.5±4.1）mm。見(jiàn)表1。

2.5　患者髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心情況

映射后的髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心基本分布在距離健側(cè)旋轉(zhuǎn)中心-4 mm～13 mm處，手術(shù)前后髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心各項(xiàng)相對(duì)坐標(biāo)差分別為Δx=（1±3.8）mm、Δy=（2.8±4.3）mm 及 Δz=（1.2±3.2）mm，手術(shù)前后Δy比較，經(jīng)t檢驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=6.277，P=0.000），旋轉(zhuǎn)中心有微小改變。

2.6　患者臨床預(yù)后情況

關(guān)節(jié)功能使用Harris評(píng)分評(píng)估，患者術(shù)前Harris評(píng)分為（51.7±19.0）分，手術(shù)后Harris評(píng)分為（92.6±8.0）分，手術(shù)前后Harris評(píng)分比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=16.232，P=0.000），提示術(shù)后關(guān)節(jié)功能較術(shù)前有提升。術(shù)后平均VAS評(píng)分為（1.0±1.5）分，患者滿(mǎn)意度評(píng)分為（1.5±0.7）分，雙下肢肢體長(zhǎng)度差異平均值為（1.3±3.0）mm。

2.7　患者解剖參數(shù)變化與臨床預(yù)后相關(guān)性的亞組分析

不同頸干角組頸干角平均值、Harris評(píng)分、患者滿(mǎn)意度評(píng)分及VAS評(píng)分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。不同前傾角組VAS評(píng)分、Harris評(píng)分、患者滿(mǎn)意度評(píng)分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。見(jiàn)表2、3。

表2　不同頸干角組頸干角平均值、Harris評(píng)分、滿(mǎn)意度評(píng)分及VAS評(píng)分比較　（±s）

表2　不同頸干角組頸干角平均值、Harris評(píng)分、滿(mǎn)意度評(píng)分及VAS評(píng)分比較?。ā纒）

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表3　不同前傾角組Harris、滿(mǎn)意度及VAS評(píng)分比較（分，±s）

表3　不同前傾角組Harris、滿(mǎn)意度及VAS評(píng)分比較（分，±s）

?

3　討論

本研究旨在利用3D建模方法，研究全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)前后股骨解剖改變，測(cè)量頸干角、股骨前傾角及股骨偏心距等解剖參數(shù)，隨著3代3D打印技術(shù)的成熟以及設(shè)備成本降低，3D打印技術(shù)普及率逐年增高[17]。3D建模技術(shù)是3D打印技術(shù)的基礎(chǔ)，在骨科領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。對(duì)于骨骼系統(tǒng)的CT數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)建模重建處理分析后，可以直觀地顯示骨骼系統(tǒng)的3D結(jié)構(gòu)，優(yōu)于傳統(tǒng)的X射線(xiàn)檢查技術(shù)，可以有效地避免重疊平面干擾以及成像條件相關(guān)的系統(tǒng)性誤差[18-19]。在關(guān)節(jié)置換術(shù)后參數(shù)評(píng)估方面，有關(guān)3D建模測(cè)量的研究較為罕見(jiàn)。

本研究中術(shù)前股骨頸干角測(cè)量結(jié)果與相關(guān)研究結(jié)果具有一定差異。HAN等[20]報(bào)道平均股骨頸干角為（128.0±8.9）°。在本研究中術(shù)后股骨頸干角較術(shù)前增大。超過(guò)半數(shù)的患者其頸干角變化＞5°，最大差值達(dá)到14.2°。上述差異可能由以下原因引起：由于股骨假體的頸干角相對(duì)固定，因此術(shù)后頸干角的增大主要來(lái)源于植入假體與股骨自然解剖形態(tài)的差異，所用股骨假體的頸干角為131°，但是術(shù)前患者的頸干角變異度較大（119～147°）。

本研究結(jié)果提示術(shù)前以及術(shù)后股骨頸干角差異與臨床預(yù)后無(wú)相關(guān)性，按照手術(shù)前后股骨頸干角的差異分組，各亞組下肢長(zhǎng)度、Harris評(píng)分、VAS評(píng)分及患者滿(mǎn)意度無(wú)差異，上述結(jié)果可能由于術(shù)后患者經(jīng)過(guò)軟組織平衡等自我調(diào)整，頸干角差異未對(duì)術(shù)后預(yù)產(chǎn)生明顯影響[21]。

本研究中術(shù)后前傾角平均減小18°，是計(jì)劃預(yù)定的股骨假體前傾角（10°）以及研究對(duì)象的髖臼前傾角共同作用的結(jié)果。文獻(xiàn)研究提示接受全髖關(guān)節(jié)術(shù)的患者其髖臼前傾角大于正常人群[22]。由于手術(shù)對(duì)象的髖臼前傾角變異度較高，因此影響術(shù)中前傾角確定，約50%研究對(duì)象的術(shù)后股骨假體前傾角在（10±5）°范圍內(nèi)。本研究術(shù)后股骨假體前傾角的變化范圍與文獻(xiàn)報(bào)道較為一致。DORR等[23]研究提示術(shù)后股骨假體前傾角為（10.2±7.5）°，變化范圍為-8.6～27.1°。另一方面，股骨前傾角與術(shù)前計(jì)劃放置的股骨前傾角差異較大，主要由于股骨假體前傾角受股骨前側(cè)面曲度影響，后者個(gè)體差異性較大，也受股骨和股骨頸的自然解剖形態(tài)影響[24]。

根據(jù)亞組分析結(jié)果，股骨前傾角的變化對(duì)術(shù)后關(guān)節(jié)功能，關(guān)節(jié)疼痛程度以及患者術(shù)后滿(mǎn)意度無(wú)顯著影響。股骨前傾角的變化可能因軟組織力量以及髖腰部的姿勢(shì)修正等因素代償。臨床工作也可以觀察到，兒童髖部疾病中股骨前傾角的改變與癥狀嚴(yán)重程度不符。生物力學(xué)分析研究提示，術(shù)后股骨前傾角度的改變會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)假體旋轉(zhuǎn)扭曲的情況增加，增加關(guān)節(jié)松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)[25]。本研究隨訪(fǎng)時(shí)間為1年，上述異常情況均未出現(xiàn)，再進(jìn)一步研究中需要作長(zhǎng)期隨訪(fǎng)，完善相關(guān)結(jié)論。

股骨偏心距的有效重建對(duì)術(shù)后髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)至關(guān)重要[26-27]。股骨偏心距的過(guò)度減小導(dǎo)致跛行以及單足站立不能，而異常增加會(huì)伴隨坐骨神經(jīng)疼痛、臀部肌肉痙攣以及步態(tài)異常，現(xiàn)無(wú)有關(guān)股骨偏心距適宜臨界值的系統(tǒng)性研究。少數(shù)研究提示股骨偏心距增加可能會(huì)提高關(guān)節(jié)活動(dòng)度，增加髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，但是相關(guān)結(jié)論需要進(jìn)一步驗(yàn)證[28-29]。

本研究尚存在一定不足。首先，本研究樣本量較小，隨訪(fǎng)時(shí)間較短，進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)需要增加樣本量，進(jìn)一步驗(yàn)證相關(guān)結(jié)論。另外，CT建模由于圖像采集誤差，可能存在一定差異，在進(jìn)一步研究中將利用高分辨率CT檢查，提高研究的精確度。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)患者對(duì)手術(shù)前后的股骨頸干角以及前傾角差異的耐受能力較強(qiáng)，上述解剖參數(shù)改變對(duì)術(shù)后關(guān)節(jié)功能，疼痛以及患者滿(mǎn)意度無(wú)顯著影響。3D建模測(cè)量系統(tǒng)可以有效地輔助頸干角以及前傾角的重建，提高關(guān)節(jié)置換相關(guān)解剖參數(shù)測(cè)量的直觀性和準(zhǔn)確性。

參 考 文 獻(xiàn)：

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