定制三翼臼杯在復雜人工髖關節(jié)翻修術中的應用

周報春 周一新

隨著接受人工髖關節(jié)置換術患者的年輕化及其預期壽命的延長，人工髖關節(jié)翻修術的數(shù)量也逐年增加。預計至2021年，人工髖關節(jié)置換術后翻修率將達到12.9%[1]。初次接受人工髖關節(jié)置換術的患者術后常發(fā)生骨溶解、感染、磨損及骨折等并發(fā)癥，進一步發(fā)展將導致骨缺損。盡管髖臼側嚴重骨缺損和骨盆不連續(xù)的發(fā)生率較低(1%～5%)[2-5]，但是對于獲得初始機械穩(wěn)定性和遠期骨長入仍是一項重大挑戰(zhàn)。為應對這一挑戰(zhàn)，出現(xiàn)了多種重建方法，如多孔金屬臼杯聯(lián)合多孔金屬加強塊、髖臼牽引聯(lián)合超大臼杯、多孔金屬臼杯聯(lián)合髖臼重建球籠以及定制三翼臼杯等[6-9]。自2001年Christie等[10]報道定制三翼臼杯技術以來，因其具有獨特的優(yōu)勢，隨后被廣泛應用于復雜髖關節(jié)翻修術中[5，9，11-14]。

一、定制三翼臼杯的設計和制作

人工髖關節(jié)翻修術前對患者行CT掃描，掃描層厚1～2 mm，掃描范圍包括整個骨盆。應用計算機軟件對掃描數(shù)據(jù)進行三維重建，去除髖關節(jié)假體，計算各個方向的骨缺損范圍，繪制骨缺損彩色梯度圖，精確評估患者髖臼的解剖學形態(tài)和骨質(zhì)[10，15-16]。參考重建的骨盆模型(圖像或?qū)嶓w)進行三翼臼杯的個體化設計，在此過程中可咨詢工程師的意見，同時還需考慮股骨側是否需要翻修[17]。三翼臼杯的設計理念是在獲得良好匹配和可靠穩(wěn)定性的前提下，盡可能地減少術中對宿主骨的破壞[13]。

1.設計臼杯：參照閉孔、髂骨翼和恥骨支等解剖學標志設計臼杯的大小，同時設計旋轉(zhuǎn)中心的位置和臼杯開口平面的朝向[10，12]。如果髖臼窩骨缺損較大，可在半球形臼杯的基礎上，增加類似于金屬加強塊的設計，以重建殘余空腔，金屬加強塊與半球形臼杯構成一個整塊式結構[18]。

2.設計螺釘?shù)奈恢?、釘?shù)兰伴L度：螺釘?shù)奈恢?、釘?shù)兰伴L度決定了臼翼的大小。坐骨側臼翼一般有4～6個螺釘孔，較大的髂骨側臼翼通常有2排螺釘孔，每排3～4個[19]。對于恥骨側臼翼是否使用螺釘固定目前仍存有爭議[5，11-13]。雙皮質(zhì)螺釘可在假體和宿主骨之間產(chǎn)生足夠大的壓力，但由于髂骨翼較薄，其固定效果可能會受限。當骨質(zhì)較差時考慮使用鎖定釘固定，并應用血管造影技術以減少血管損傷的發(fā)生[20]。臨床上，一般聯(lián)合使用鎖定釘和皮質(zhì)螺釘固定。應用帶變向鎖定釘可達到加強固定坐骨的效果，但應注意避免螺釘穿過骶髂關節(jié)，螺釘距離坐骨切跡應>10 mm[13]。由于臼杯背面的松質(zhì)骨條件較差，如果使用臼頂螺釘應選擇鎖定釘[5]。

3.設計臼翼：優(yōu)先設計髂骨側臼翼，最小厚度6 mm，使臼翼按前后方向延伸，以減少近端的顯露[13]。雖然坐骨結節(jié)的外側面較寬大，能容納更多的螺釘，但一般選擇將坐骨側臼翼固定于坐骨結節(jié)后側面，因為此處可以使用更長的螺釘固定[10，12]。坐骨側臼翼延伸至閉孔下緣即可，而恥骨側臼翼通常需插入恥骨支，以對抗內(nèi)旋的力[13]。

4.制作塑料模型：按上述初步設計打印假體和骨盆的塑料模型。據(jù)此對定制三翼臼杯的匹配度進行評估，并在骨盆模型上標記需去除的骨質(zhì)，尤其是髂骨、恥骨及坐骨突出的骨質(zhì)[17]。

5.制作定制三翼臼杯：采用增材制造技術(電子束熔煉或激光燒結)以鈦合金粉末為原料制作三翼臼杯[20]。對臼杯和臼翼施以特殊的表面處理，以增強其力學和生物學性能。多孔或羥基磷灰石涂層可促進骨長入[12，20]，銀涂層可降低術后感染的發(fā)生風險[21-22]，光滑表面可減少對軟組織的刺激。

設計和制作定制三翼臼杯的時間取決于髖臼骨缺損的類型和假體的特點，通常需6～12周。有研究報道，設計和制作定制三翼臼杯的總費用約為1.2萬美元，高于初次接受人工髖關節(jié)置換的假體費用，與使用多孔金屬臼杯聯(lián)合髖臼重建球籠(1.1萬美元)或鉭金屬臼杯聯(lián)合鉭金屬加強塊(1.4萬美元)的費用相當[9，14]。

二、置入定制三翼臼杯的手術技術

置入定制三翼臼杯時，需廣泛的顯露，以便觀察髖臼骨缺損和獲得臼翼固定的骨面[17]。若髂骨側的顯露較為困難，可行轉(zhuǎn)子截骨術[23]，顯露坐骨側時可松解腘繩肌腱的起點[10]。若恥骨側臼翼不使用螺釘固定，可在恥骨支制作一個凹槽，以容納臼翼[10]。在顯露時，應注意辨認和保護坐骨神經(jīng)和臀上神經(jīng)及血管等結構。顯露完成后，取出置換失敗的髖關節(jié)假體，參照術前設計用高速磨鉆去除多余骨質(zhì)。術中使用三維打印的骨盆模型與患者的骨盆進行對比，以提高假體安裝的精確性[15]。安裝定制三翼臼杯時，稍屈髖放松外展肌，從髂骨掀起臀中肌和臀小肌，安裝髂骨側臼翼，之后將下方的兩翼分別安裝于坐骨和恥骨表面[10-12]。安裝坐骨側臼翼時，為保護坐骨神經(jīng)，可采取伸髖屈膝位[23]。根據(jù)術前設計，可使用螺釘加強臼翼與宿主骨之間的固定強度，注意保護鄰近神經(jīng)、血管等結構。對于臼杯與宿主骨之間的微小殘留腔隙，可使用顆粒植骨填充，但應避免旋轉(zhuǎn)中心的過度外移[13]。在三翼臼杯的內(nèi)側，可安裝帶高邊的限制性內(nèi)襯或雙動頭結構，以調(diào)節(jié)軟組織張力，增強髖關節(jié)的穩(wěn)定性[14-15]。

三、定制三翼臼杯的臨床應用

定制三翼臼杯主要適用于PaproskyⅢ型髖臼骨缺損的重建，尤其是ⅢB型，即髖臼上方和內(nèi)側存在大量骨缺損，臼杯向上內(nèi)側移位>3 cm，Kohler線被突破，淚滴消失，坐骨支嚴重受損，可能伴有骨盆不連續(xù)，臼杯與宿主骨的接觸面積占比<40%，無法獲得內(nèi)在穩(wěn)定性[2]。PaproskyⅢB型髖臼骨缺損患者往往經(jīng)歷過多次手術治療，軟組織條件較差，且伴有諸多合并癥，手術難度大。現(xiàn)有的其他重建技術需根據(jù)患者的骨質(zhì)情況，通過臼杯聯(lián)合金屬加強塊、重建球籠或結構植骨等技術輔助固定，但存在假體費用高昂、手術過程復雜、術中需去除較多的殘留骨、難以獲得足夠的宿主骨接觸以及難以恢復髖關節(jié)正常生物力學特性等問題。

借助定制三翼臼杯技術可在術前進行精準的假體設計和手術規(guī)劃，手術難度低[10]。使用三維打印的骨盆模型測定骨缺損范圍和進行手術規(guī)劃較參考影像學資料更精確[24]。應用定制三翼臼杯技術處理復雜人工髖關節(jié)翻修病例，術后假體的實際位置、臼杯角度及螺釘方向同術前規(guī)劃基本一致，誤差較小[18，25]。定制三翼臼杯可跨過骨缺損，有利于恢復髖臼的連續(xù)性[11，12，26]。三個臼翼借助多根螺釘可與骨質(zhì)和血管條件良好的遠端殘留宿主骨(髂骨、坐骨及恥骨)牢固固定，含金屬加強塊的整塊式臼杯可最大程度地增加假體與宿主骨的接觸面積，從而增強髖關節(jié)的初始機械穩(wěn)定性[5，17-18，27]。臼杯和臼翼表面的多孔涂層可促進骨長入，增強髖關節(jié)的長期穩(wěn)定性[13-14]。在生物力學方面，定制三翼臼杯可使髖臼承受的應力從臼翼表面?zhèn)鬟f至髂骨、坐骨和恥骨，可避免應力分布至已被破壞的髖臼緣，更接近正常解剖學狀態(tài)[10，12]。此外，使用定制三翼臼杯還可調(diào)節(jié)髖關節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心、偏距、力臂和下肢長度等參數(shù)，進一步改善下肢的生物力學狀態(tài)[10，17]。

應用定制三翼臼杯技術治療復雜人工髖關節(jié)翻修病例的短期療效與其他技術類似，4年假體生存率為80%～85%[10，13，19，28]，但是中期隨訪失敗率較高，關節(jié)不穩(wěn)定是最常見的術后并發(fā)癥[29]。DeBoer等[11]報道，術后10年關節(jié)不穩(wěn)定的發(fā)生率高達30%，其中再次手術治療者占25%。Taunton等[12]報道，術后5年關節(jié)不穩(wěn)定發(fā)生率為21%，其中再次翻修者占18%。Wind等[30]報道，術后2.5年關節(jié)不穩(wěn)定的發(fā)生率為26%，其中11%的患者髖關節(jié)反復脫位。關節(jié)不穩(wěn)定的高發(fā)生率可能與術前外展肌功能缺陷、旋轉(zhuǎn)中心設計靠外、術中廣泛軟組織松解以及臀上神經(jīng)損傷等有關[9，11-12，31]。此外，同時行股骨側翻修術的患者術后關節(jié)脫位的發(fā)生率較低，可能與股骨側對假體前傾角的代償調(diào)節(jié)有關[30-31]。因此，在設計三翼臼杯時，應特別注意旋轉(zhuǎn)中心的位置和臼杯開口平面朝向。盡量縮短髂骨側臼翼，可使髂骨側螺釘朝向頭側，達到保護臀上神經(jīng)的目的[9，11-12]。術中只進行必要的顯露和松解，可采用大轉(zhuǎn)子截骨術來減少臀上神經(jīng)的張力，有學者建議使用限制性內(nèi)襯或雙動頭[9，11，19，32]。術后早期使用夾具可限制髖關節(jié)過度活動[12，19]。

應用定制三翼臼杯技術治療復雜人工髖關節(jié)翻修病例術后坐骨支固定失效也常被報道。Holt和Dennis[19]報道，術后4.5年12%的病例假體失效，坐骨螺釘均松動，其中67%的松動發(fā)生于骨盆不連續(xù)的病例。DeBoer等[11]報道，術后10年坐骨螺釘松動的發(fā)生率為5%，但未發(fā)展至臼杯松動。而Wind等[30]報道，術后2.5年21%的病例發(fā)生假體移位，均伴有坐骨側臼翼脫出。Barlow等[13]認為，定制三翼臼杯技術通常會引起髖關節(jié)旋轉(zhuǎn)中心外移1 cm，使剪切力增加，從而導致坐骨側臼翼松動。盡管坐骨側固定失效并不總會導致臼杯松動，但仍然是一個潛在的危險因素。因此，在設計三翼臼杯模型時，在保證關節(jié)穩(wěn)定性和減少撞擊的前提下，可盡量使旋轉(zhuǎn)中心稍內(nèi)移，以減少坐骨側剪切力[13]。術中先安裝坐骨側螺釘，再安裝髂骨側螺釘，以產(chǎn)生向下的拉力，使臼杯更好地接觸宿主骨[11]。在坐骨側打入螺釘前，先于坐骨缺損處置入骨水泥，以增強螺釘?shù)墓潭◤姸萚11，19，29]，并用鎖定釘固定坐骨側臼翼以避免其脫出[11，13]。

綜上所述，定制三翼臼杯技術適用于伴重度骨缺損(包括骨盆不連續(xù))的復雜人工髖關節(jié)翻修等病例，具有幫助術者進行精準的術前規(guī)劃、提供個體化匹配的產(chǎn)品、手術難度低、手術時間短、最大限度地保留殘留骨質(zhì)、獲得可靠的假體穩(wěn)定性以及調(diào)節(jié)髖關節(jié)生物力學等優(yōu)勢。但是，目前還存在制備周期長、術后關節(jié)不穩(wěn)定發(fā)生率高以及坐骨側臼翼易脫出等問題。未來的可能研究方向有：(1)長期隨訪研究；(2)內(nèi)移旋轉(zhuǎn)中心對穩(wěn)定性的影響；(3)恥骨側臼翼是否使用螺釘固定。