雙動杯髖關(guān)節(jié)在臨床中應(yīng)用的研究進(jìn)展

曾飛周春奎黃華健賴鐘鳴李松建*陳昌盛

（1.南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院骨科中心，廣州510220；2.深圳清華大學(xué)研究院生物醫(yī)用材料及植入器械重點實驗室，廣東深圳518057）

關(guān)節(jié)不穩(wěn)是導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后早期和晚期翻修的最主要原因之一。據(jù)報道，在初次手術(shù)后髖關(guān)節(jié)不穩(wěn)定的發(fā)生率為0.2%～7%[1]，而翻修手術(shù)后的不穩(wěn)發(fā)生率則更高，再脫位的概率高達(dá)20%～40%[2-4]。另外，對于小兒麻痹后遺癥、腦癱、臀中肌損傷等髖部肌肉力量失衡的患者，或年輕、運動量大的患者，髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的脫位率更高[5]。雙動杯髖關(guān)節(jié)（du?al mobility cup socket,DMC）是由法國Bousquet教授設(shè)計的一款仿生全髖關(guān)節(jié)假體，旨在提高髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的穩(wěn)定性，降低關(guān)節(jié)脫位的發(fā)生率[6]。該假體利用雙關(guān)節(jié)面模型和假體的高拋光技術(shù)，將Charnley的低摩擦原則和MacKee的大頭原則結(jié)合在一起，在臨床應(yīng)用中具有諸多的優(yōu)勢。但也因假體的特殊設(shè)計，導(dǎo)致了其固有的缺陷。

1 雙動杯髖關(guān)節(jié)假體的演進(jìn)史

20世紀(jì)70年代，Bousquet教授和他的工程師Rambert提出了這樣一個理念：將能提高假體遠(yuǎn)期生存率的低摩擦原理和能增加假體穩(wěn)定性的大直徑頭原則結(jié)合，從而降低髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的脫位率?；诖耍?976年Bousquet的第一代雙動杯全髖關(guān)節(jié)誕生，該關(guān)節(jié)假體將兩個關(guān)節(jié)面軸向偶聯(lián)，其中大關(guān)節(jié)面位于臼杯金屬內(nèi)表面與聚乙烯內(nèi)襯之間，小關(guān)節(jié)面位于聚乙烯內(nèi)襯和金屬頭之間。整套假體由金屬臼杯、可動聚乙烯內(nèi)襯、股骨小頭假體、股骨頸假體組合而成，使用不銹鋼臼杯、氧化鋁涂層、壓配式和三腳架固定系統(tǒng)（圖1）。該假體的廣泛應(yīng)用使法國髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的整體脫位率從9%降至6%[6]。1986年，Bousquet等[8]的隨訪研究顯示，使用DMC假體行髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)后2～5年隨訪的脫位率僅為2.8%，遠(yuǎn)低于普通假體。Boyer等[9]進(jìn)行的240例使用DMC假體行初次髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后22年隨訪研究顯示，無一例發(fā)生關(guān)節(jié)脫位。但這一代假體存在髖臼松動和內(nèi)襯磨損的風(fēng)險，隨訪結(jié)果顯示，DMC假體術(shù)后22年的假體存活率為74%，而11年的臼杯無菌性松動發(fā)生率為8.3%[9]。其主要原因是臼杯三腳架固定系統(tǒng)的穩(wěn)定性存在不足，且不銹鋼臼杯的骨整合能力相對較差，使得髖臼容易發(fā)生無菌性松動。另外，股骨頸金屬假體與聚乙烯內(nèi)襯的外緣易發(fā)生撞擊，導(dǎo)致內(nèi)襯和股骨頸假體的磨損，也增加了無菌性松動的可能。為了增加髖臼固定的穩(wěn)定性，Bousquet在1979年設(shè)計了一款新的非骨水泥型的臼杯（圖1）。沿用Charnley的三點固定理論，將臼杯的邊緣增加了1顆高位長固定螺釘，2顆低位錨釘[7]，相對第一代假體具有更好的臼杯穩(wěn)定性。而現(xiàn)代的DMC假體（圖1）設(shè)計有了進(jìn)一步的優(yōu)化，臼杯使用鈦合金材料、羥基磷灰石表面涂層，具有良好的骨誘導(dǎo)和骨整合能力，內(nèi)襯使用高交聯(lián)聚乙烯內(nèi)襯，兩個活動關(guān)節(jié)面的金屬面及股骨頸假體均經(jīng)過高拋光處理，以減少假體的磨損，降低無菌性松動的發(fā)生率。

圖1 三代雙動髖關(guān)節(jié)假體

2 雙動杯髖關(guān)節(jié)臨床應(yīng)用的優(yōu)勢

雙動杯髖關(guān)節(jié)緣于其獨特的雙關(guān)節(jié)面和大直徑頭設(shè)計，具有較高的穩(wěn)定性和較好的關(guān)節(jié)活動度，經(jīng)DMC髖關(guān)節(jié)置換的患者術(shù)后功能評分高、總體遠(yuǎn)期假體生存率高、脫位率低。在髖臼周圍腫瘤切除術(shù)后關(guān)節(jié)重建[10]、反復(fù)脫位的髖關(guān)節(jié)翻修[11]、偏癱[12]、運動量相對大的年輕患者[5]中的應(yīng)用具有很大優(yōu)勢。

2.1 低脫位率

假體脫位是髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的主要并發(fā)癥之一，往往導(dǎo)致關(guān)節(jié)重建的失敗。特別對于髖關(guān)節(jié)翻修或髖部肌力失衡的患者，其假體脫位的發(fā)生率更高。臨床上常使用限制性內(nèi)襯、大直徑頭或雙動杯假體來增加髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的關(guān)節(jié)穩(wěn)定性[13]，降低假體脫位率。第一款限制性內(nèi)襯通過耳狀緣將假體頭半包裹，并在內(nèi)襯的外層嵌合相匹配的金屬臼杯，限制假體頭的滑進(jìn)滑出，起到防脫位的作用。第二款限制型假體是一種嵌套式的三動假體，通過在內(nèi)襯的邊緣安裝鎖定環(huán)來增加其穩(wěn)定性。但是限制性內(nèi)襯的使用卻造成了髖關(guān)節(jié)活動受限和很高的假體頸/臼杯撞擊率，其關(guān)節(jié)功能恢復(fù)不佳，假體磨損快，中遠(yuǎn)期并發(fā)癥多[14]。而增加假體頭的直徑雖然可以增加關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，但大徑頭假體的聚乙烯內(nèi)襯厚度卻相應(yīng)減小，其緩沖作用降低，導(dǎo)致假體的內(nèi)應(yīng)力和磨損體積增加，從而引起機械故障增加[13,16]。DMC髖關(guān)節(jié)假體的內(nèi)襯內(nèi)外表面皆是活動面，故可將內(nèi)襯視為假體頭的一部分，這大大增加了假體的實際頭/頸比，從而增加了假體的穩(wěn)定性[15]。另外，DMC髖關(guān)節(jié)的假體頭的直徑略大于內(nèi)襯的出口直徑，起到半限制性的作用，防止脫位的發(fā)生[15]。Terrier等[16]經(jīng)有限元力學(xué)對比分析結(jié)果也證實了DMC髖關(guān)節(jié)的高穩(wěn)定性和更大的關(guān)節(jié)活動度。

在長期的臨床隨訪中發(fā)現(xiàn)，DMC髖關(guān)節(jié)在初次髖關(guān)節(jié)置換的應(yīng)用中具有較低的脫位率。Combes等[17]回顧性分析了2480例DMC髖關(guān)節(jié)假體初次置換術(shù)后的隨訪情況，平均隨訪時間為7年，結(jié)果顯示假體的總體脫位率為0.88%，其中大關(guān)節(jié)面脫位占0.6%，假體內(nèi)小關(guān)節(jié)脫位占0.28%。在Philippot等[18]的384例DMC髖關(guān)節(jié)假體初次置換術(shù)后的15.3年的隨訪中，無一例發(fā)生假體脫位。而傳統(tǒng)的單動杯全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后5～10年隨訪的脫位率為1.8%～2.9%[19,20]，高于DMC髖關(guān)節(jié)假體。

在髖關(guān)節(jié)翻修的應(yīng)用中，DMC髖關(guān)節(jié)假體也同樣具有相對較低脫位率。一般行髖關(guān)節(jié)翻修的患者，髖關(guān)節(jié)多存在不穩(wěn)定因素，如肌肉力量失衡、骨質(zhì)疏松、骨吸收或缺損，其發(fā)生再脫位的概率較高。據(jù)統(tǒng)計，使用標(biāo)準(zhǔn)臼杯行髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)后的脫位率為5.1%～14.4%[21,22]。Langlais等[23]隨訪了88例DMC假體翻修髖的術(shù)后2～5年的并發(fā)癥情況，其中1例（1.1%）在術(shù)后2年發(fā)生了創(chuàng)傷性脫位。Bruggemann等[24]對比分析了DMC髖假體和標(biāo)準(zhǔn)臼杯假體全髖置換術(shù)后的并發(fā)癥情況，兩組的樣本量分別為69例和115例，術(shù)后關(guān)節(jié)脫位的例數(shù)分別為0和11。由此可見，在髖關(guān)節(jié)翻修中DMC髖關(guān)節(jié)假體具有更好的穩(wěn)定性。

另外，髖關(guān)節(jié)假體在一些特殊的患者中也具有較好的適應(yīng)性。Carulli等[11]統(tǒng)計了31例因髖關(guān)節(jié)初次置換術(shù)后復(fù)發(fā)性脫位DMC假體置換術(shù)后3.8年的隨訪情況，結(jié)果無關(guān)節(jié)再脫位的發(fā)生，其HHS評分也由62.2分上升至76.0分。Henawy等[12]回顧性分析了24例持續(xù)性偏癱的患者行DMC髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后1年的隨訪情況，結(jié)果顯示91.6%患者的髖關(guān)節(jié)功能恢復(fù)良好，無假體脫位的發(fā)生。而對于年輕的患者，由于其活動量和強度比較大，發(fā)生脫位的可能性大。Pu?ch等[5]對比分析了小于55歲和大于55歲行DMC髖關(guān)節(jié)置換術(shù)患者的術(shù)后功能恢復(fù)和并發(fā)癥的發(fā)生情況，結(jié)果顯示兩組患者術(shù)后的HHS評分、PMA評分與術(shù)前相比均得到很大的提高，且小于55歲和大于55歲患者的術(shù)后情況無明顯差異；8～15年的隨訪結(jié)果顯示，兩組中均無脫位病例。說明DMC假體也可適用于年輕患者，并具有良好的臨床療效。

2.2 良好的關(guān)節(jié)功能

DMC髖關(guān)節(jié)假體具有兩個活動的關(guān)節(jié)面，髖關(guān)節(jié)的屈曲、外展、內(nèi)旋、外旋等活動首先由小關(guān)節(jié)面（假體頭/內(nèi)襯）的運動實現(xiàn)，當(dāng)小關(guān)節(jié)面的運動度達(dá)到最大時，再帶動大關(guān)節(jié)面（臼杯/內(nèi)襯）的運動，兩個關(guān)節(jié)的組合使髖關(guān)節(jié)具有更大的活動度[25]。Terrier等[16]經(jīng)有限元力學(xué)分布和運動分析顯示：DM-22的半脫位旋轉(zhuǎn)角和脫位旋轉(zhuǎn)角分別為77°和78°，大于CS-22（60°,67°）、SD-22（57°,62°）和SD-32（69°,72°），證明DMC假體的安全活動范圍要大于限制性內(nèi)襯假體、標(biāo)準(zhǔn)假體和大直徑頭假體。正常的髖關(guān)節(jié)的活動度為屈曲/伸長可達(dá)到124°，外展/內(nèi)收28°，內(nèi)/外旋轉(zhuǎn)達(dá)33°；與傳統(tǒng)假體相比，DMC假體可增加屈曲30.5°、外展15.4°、外旋轉(zhuǎn)22.4°[26]。更大的關(guān)節(jié)安全活動范圍更利于術(shù)后的功能鍛煉和早期康復(fù)，可取得更好的臨床療效。Puch等[5]的回顧性分析結(jié)果顯示，DMC髖關(guān)節(jié)假體在小于55歲和大于55歲患者中的應(yīng)用都能取得顯著的臨床療效，術(shù)后的HHS和PMA評分都大大提高，恢復(fù)輕體力勞動、甚至重體力勞動的患者比例大大增加。Kavcic等[27]的174例患者行DMC髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后7.7年的最近一次髖關(guān)節(jié)功能評估顯示，患者的髖關(guān)節(jié)功能HHS評分由術(shù)前的31.6分提高到了84.5分。Philippot等[28]分析了131例小于55歲患者行DMC髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后20多年的隨訪情況，最新一次的髖關(guān)節(jié)功能評估顯示，患者的HHS為85.1分，遠(yuǎn)高于術(shù)前的48.3分，證明DMC假體在遠(yuǎn)期仍能保持良好的關(guān)節(jié)功能。

2.3 較高的假體生存率

緣于雙動杯髖關(guān)節(jié)假體的獨特設(shè)計，賦予其低摩擦、低脫位率、大活動度等諸多優(yōu)勢。也正因為這些優(yōu)點，使DMC假體具有較高的生存率。髖關(guān)節(jié)假體中的金標(biāo)準(zhǔn)Charnley LFA，10年生存率為99%[29]，13.5年的生存率為96.9%[30]；而經(jīng)典金屬/聚乙烯內(nèi)襯的非水泥型假體的10年生存率約為88%[31]。陶瓷對陶瓷假體的10年生存率在91%～96.5%[5]。DMC適用于各類不穩(wěn)定型髖關(guān)節(jié)置換或翻修，并且生存率較高。對于第一代Bousquet假體，在反復(fù)脫位的髖關(guān)節(jié)翻修術(shù)后，DMC的10年生存率為86.1%[32]，Puch等[5]隨訪研究顯示其20年的生存率為77%，Boyer等[9]的隨訪結(jié)果顯示22年生存率為74%。新一代的DMC假體進(jìn)行了優(yōu)化，減少了假體磨損，增加了假體穩(wěn)定性，其遠(yuǎn)期生存率得到很大提高。多項回顧性研究顯示，新一代DMC假體在初次髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的10年內(nèi)生存率接近100%[27,33]，而18年生存率可達(dá)95.9%[26]。對于小于55歲的年輕患者，Martz等[34]、Assi等[35]的研究結(jié)果顯示其10年生存率可達(dá)100%。故總體而言，對比其他類型髖關(guān)節(jié)假體，第一代Bousquet假體的遠(yuǎn)期生存率并無明顯優(yōu)勢，但新一代DMC髖關(guān)節(jié)假體具有很高的中遠(yuǎn)期生存率。

3 雙動杯髖關(guān)節(jié)存在的問題

雙動杯髖關(guān)節(jié)在歐洲國家已經(jīng)使用了40多年，緣于其術(shù)后的低脫位率、良好的臨床療效和較高的遠(yuǎn)期生存率，逐漸受到各國的青睞，近些年在世界范圍內(nèi)也越來越盛行。但因為DMC假體的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計、獨特的活動機制，使其也存在一些難以避免的并發(fā)癥，如關(guān)節(jié)內(nèi)脫位、假體磨損等，這在第一代Bous?quet假體的使用中表現(xiàn)的尤為明顯。

3.1 假體內(nèi)脫位

雙動杯髖關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性高、脫位率低，但基于假體的結(jié)構(gòu)特征，存在一種特殊的并發(fā)癥，即假體內(nèi)脫位(intraprosthetic dislocation,IPD)：假體頭從聚乙烯內(nèi)襯中脫出，但未脫出臼杯，表現(xiàn)為假體內(nèi)的結(jié)構(gòu)錯位紊亂。IPD患者的臨床表現(xiàn)通常不具有特征性，僅從X線片可顯示股骨假體頸部處在偏心位置。Philippot等[36]根據(jù)影像學(xué)和術(shù)中所見特征將IPD分為3型，Ⅰ型：IPD繼發(fā)內(nèi)襯鎖定邊緣磨損，無關(guān)節(jié)纖維化或杯松動的臨床證據(jù)；Ⅱ型：IPD繼發(fā)于假體周圍組織病變（纖維纖維化或異位骨化），這些病變阻礙了關(guān)節(jié)活動，加速了內(nèi)襯鎖定緣的磨損；Ⅲ型：IPD繼發(fā)于臼杯松動，臼杯松動加快了內(nèi)襯鎖定緣的磨損，這些病例的IPD發(fā)生相對較晚。一般來說，IPD可發(fā)生在術(shù)后的任何時期，但歐洲國家的長期臨床經(jīng)驗顯示IPD主要發(fā)生在DMC假體置換的遠(yuǎn)期患者，發(fā)生率2%～5%[37,38]。

IPD的發(fā)生機制是頸假體與內(nèi)襯的出口邊緣長期反復(fù)地撞擊和摩擦，導(dǎo)致內(nèi)襯鎖定緣的體積損失與股骨頭假體的鎖定機制失敗，于是股骨頭假體可在一定的體位從內(nèi)襯脫出，造成假體內(nèi)脫位[39]。而內(nèi)襯鎖定緣的磨損主要與假體頸的形狀、直徑及表面拋光程度有關(guān)。其中凹陷型的假體頸設(shè)計和較小的假體頸直徑可以減輕頸與內(nèi)襯鎖定緣的撞擊，高表面拋光假體頸能有效降低頸與內(nèi)襯鎖定緣的摩擦強度[40]。經(jīng)1282例DMC髖關(guān)節(jié)置換數(shù)據(jù)的研究發(fā)現(xiàn)，89例需要翻修的患者中，粗糙頸假體與拋光頸假體的翻修比例為9.2%∶4.5%，證明假體頸表面拋光度對假體的磨損有一定的影響[40]。另外，內(nèi)襯自身的物理屬性也影響其磨損的速度，高交聯(lián)聚乙烯內(nèi)襯可以降低內(nèi)襯的磨損率[41]。故新一代的DMC假體采用了特殊凹陷設(shè)計、高拋光假體頸，結(jié)合高交聯(lián)的聚乙烯內(nèi)襯，減少內(nèi)襯鎖定緣的磨損，從而減少假體內(nèi)脫位的發(fā)生率。

3.2 假體磨損

雙動杯髖關(guān)節(jié)假體有兩個關(guān)節(jié)面，即四個磨損面，包括臼杯內(nèi)表面、聚乙烯內(nèi)襯外表面和內(nèi)表面、假體頭的表面。與傳統(tǒng)的非雙動杯髖關(guān)節(jié)假體相比，DMC假體的摩擦面積增大，可能會造成更多的假體磨損。Laura等[42]對DMC假體的磨損機制進(jìn)行了詳盡的分析，將DMC磨損模型分為四種。模型1：磨損發(fā)生在兩個接觸的承重面之間，這類磨損是假體活動過程中必定會發(fā)生的；模型2：磨損發(fā)生在承重面和非承重面之間，如當(dāng)頭假體脫位時擦過臼杯的邊緣，這類磨損會導(dǎo)致假體嚴(yán)重?fù)p壞和早期失?。荒Ｐ?：承重關(guān)節(jié)面之間存在顆?；蛩槠?，加重模型1的磨損；模型4：負(fù)重時彼此移動的兩個非承載表面之間發(fā)生，例如假體頸/與內(nèi)襯邊緣的撞擊，產(chǎn)生的碎片可能導(dǎo)致局部溶骨性反應(yīng)或金屬沉積癥。而Boyer等[43]進(jìn)行的DMC長期磨損分析顯示DMC內(nèi)襯的磨損速率并非很快，約為每年37 mm3，其中上表面約每年12 mm3，下表面約每年25 mm3。而具有金標(biāo)準(zhǔn)之稱的Charnley全髖假體的金屬面/聚乙烯面的磨損速率為每年39～98 mm3[44]，DMC假體的磨損速率還略慢于Charnley全髖假體。Gaudin等[40]的假體磨損模擬實驗也顯示，DMC假體聚乙烯內(nèi)襯的總磨損率與傳統(tǒng)單動假體磨損率相當(dāng)，前者約為每100萬圈18.7 mg，后者約為每100萬圈18.3 mg，且二者的磨損曲線相似。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)DMC假體的磨損總速率并未因關(guān)節(jié)面積的增大而增加。然而，由于DMC假體的特殊活動機制和結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得假體頸/內(nèi)襯緣反復(fù)撞擊，導(dǎo)致聚乙烯內(nèi)襯鎖定緣的磨損率相對較大，這也是引起假體內(nèi)脫位、假體周圍骨溶解等并發(fā)癥的主要原因。

綜上所述，DMC髖關(guān)節(jié)是一款融合了低摩擦原則和大頭原則的高穩(wěn)定性假體，具有脫位率低、術(shù)后關(guān)節(jié)活動度大、中遠(yuǎn)期假體生存率高等諸多優(yōu)勢。但其特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計使其容易發(fā)生假體頸/內(nèi)襯鎖定緣的撞擊、內(nèi)襯緣的磨損，從而導(dǎo)致假體內(nèi)脫位的發(fā)生。新一代假體通過改良假體頸的設(shè)計，并使用高交聯(lián)聚乙烯內(nèi)襯，減少了聚乙烯內(nèi)襯鎖定緣磨損的發(fā)生。DMC髖關(guān)節(jié)在2010年之前主要在法國等歐洲國家使用，而近幾年已經(jīng)在加拿大、美國、澳大利亞以及部分亞洲國家開始流行。介于其諸多的機械學(xué)、功能學(xué)優(yōu)勢，DMC髖關(guān)節(jié)具有廣闊的應(yīng)用前景。