全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中重建股骨偏心距的臨床意義

那馨宇 王文波

人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù) ( total hip arthroplasty，THA ) 從早期探索階段到發(fā)展至今已經(jīng)有了 100 余年的歷史，植入物的材料和假體安放的位置是早期決定 THA 成功與否的重要因素。隨著外科技術(shù)和假體設(shè)計(jì)的不斷突破和創(chuàng)新，臨床外科醫(yī)師開始更多地關(guān)注髖關(guān)節(jié)解剖形態(tài)的重建和生物力學(xué)的恢復(fù)。髖關(guān)節(jié)作為人體最大的負(fù)重力學(xué)支點(diǎn)，全身的重力沿著髖關(guān)節(jié)向下肢傳導(dǎo)。股骨偏心距( femoral offset，F(xiàn)O ) 也稱為“股骨偏移量”，是指股骨頭旋轉(zhuǎn)中心到股骨長軸的垂直距離，其隨著股骨頭旋轉(zhuǎn)中心及股骨尺寸大小的變化而變化。髖關(guān)節(jié)的外展肌群止點(diǎn)于股骨大轉(zhuǎn)子，偏心距則作為髖關(guān)節(jié)的外展肌力臂，維持著人體重力和外展肌群張力之間的平衡。FO 的長短直接影響著人體重力的傳導(dǎo)，髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后保留的偏心距不足或過長，會造成外展肌力臂的縮短或延長，造成軟組織張力的不平衡等一系列伴隨問題。正因?yàn)?FO 的變化對恢復(fù)髖關(guān)節(jié)的解剖形態(tài)與生物力學(xué)具有重要的影響，越來越多的器械廠家也為此在假體型號不變的情況下生產(chǎn)出不同 FO 長度的假體供臨床醫(yī)師參考。FO 作為手術(shù)預(yù)后重要的影響因素，其臨床意義一直被臨床醫(yī)師關(guān)注。筆者將從肌力、活動范圍、摩擦界面、固定界面、疼痛以及步態(tài)六個方面綜述重建 FO 對 THA 的臨床意義及重要性。

一、偏心距對肌力的影響

髖關(guān)節(jié)作為人體最大的負(fù)重及多軸性關(guān)節(jié)，髖關(guān)節(jié)各向受力處于一種動態(tài)平衡。直立行走時，髖關(guān)節(jié)可視為這一平衡杠桿的支點(diǎn)，杠桿兩側(cè)受力為機(jī)體自身體重量及外展肌肌力，兩者共同作用于髖關(guān)節(jié)。外展肌無力是 THA 術(shù)后常見的并發(fā)癥之一，Hannes 等在研究股偏移量的變化對外展肌和關(guān)節(jié)反作用力的影響中，發(fā)現(xiàn)每20% 的 FO 變化平均導(dǎo)致 8% 的外展肌力矩、16% 的外展肌力量和 6% 的關(guān)節(jié)反作用力的變化。該研究證明了 FO的缺失會導(dǎo)致外展肌杠桿臂變短，外展肌張力下降，關(guān)節(jié)反作用力的增加，術(shù)后 FO 變小的患者需要額外增加外展肌的力量來維持正常的步態(tài)。Mahmood 等證實(shí)術(shù)后 FO較術(shù)前偏小的患者骨關(guān)節(jié)炎指數(shù)評分 ( western ontario and mcmaster universities osteoarthritis index，WOMAC ) 下降，外展肌肌力下降，助行器使用頻率增多。另一方面，F(xiàn)O的恢復(fù)可以增加外展肌力臂，減輕外展肌負(fù)擔(dān)，減少外展肌疲勞的發(fā)生，具有可比性。Cassidy 等同樣發(fā)現(xiàn)術(shù)后低偏移量組 ( 與對側(cè)正常髖關(guān)節(jié)相比 ＜ -5 mm ) 在 WOMAC運(yùn)動功能評分要低于標(biāo)準(zhǔn)偏移量組 ( 介于 -5 mm～+5 mm之間 ) 和高偏移量組 ( ＞ +5 mm ) [ 分別為 72.03、82.23 和79.51 (= 0.019 ) ]。

Clement 等在研究中得出 THA 術(shù)后股骨偏移量的減少與髖關(guān)節(jié)特異性功能的降低是獨(dú)立相關(guān)的，研究者認(rèn)為外科醫(yī)師手術(shù)中在不可避免的造成髖臼杯內(nèi)移的同時，必須增加 FO 以進(jìn)行補(bǔ)償。所以，目前經(jīng)過大量的證據(jù)證實(shí)，重建 FO 可以恢復(fù)外展肌群的張力，恢復(fù)股骨偏移量可以為 THA 術(shù)后提供良好的髖關(guān)節(jié)外展肌肌力和滿意的髖關(guān)節(jié)功能評分。

二、偏心距對活動范圍的影響

髖關(guān)節(jié)脫位一直是 THA 術(shù)后常見的并發(fā)癥之一，良好的關(guān)節(jié)活動度是決定 THA 術(shù)后患者滿意的重要標(biāo)準(zhǔn)。Hayashi 等使用計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)分析 FO 變化對術(shù)中運(yùn)動范圍 ( range of motion，ROM ) 的影響，該研究中兩組患者分別采用標(biāo)準(zhǔn) FO 假體和加長 FO 假體進(jìn)行關(guān)節(jié)置換，最大 ROM 測量的終點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)檢測到髖臼杯的旋轉(zhuǎn)中心與股骨頭旋轉(zhuǎn)中心分離時的點(diǎn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組最大 ROM是相似的，兩組假體均有足夠的股骨偏移以避免植入物與骨的撞擊，而假體與骨撞擊常常是導(dǎo)致 THA 術(shù)后脫位的原因之一。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)在采用加長的 FO 假體時，髖關(guān)節(jié)外旋的范圍明顯更大，而與其它運(yùn)動平面沒有表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。

Jinno 等的研究中，同樣采用了標(biāo)準(zhǔn) FO 假體和加長的 FO 假體，旨在研究不同的股骨偏移量對髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的影響。研究發(fā)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)的 FO 假體相比，高 FO 假體有著更大的外旋活動范圍來防止髖關(guān)節(jié)后半脫位的發(fā)生。本研究發(fā)現(xiàn)，在行后外側(cè)手術(shù)入路時預(yù)防原發(fā)性全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后不穩(wěn)定方面，應(yīng)該術(shù)前評估股骨偏移的大小，使用高偏移的股骨假體可能是一個有效的選擇方案。綜上所述，較高的股骨偏移可以有效避免假體與骨的撞擊，使髖關(guān)節(jié)獲得更大的外旋運(yùn)動范圍以及更好的活動穩(wěn)定度。

三、偏心距對摩擦界面的影響

摩擦界面的選擇是相對內(nèi)襯和股骨頭而言的，THA術(shù)后摩擦界面的無菌性松動和骨溶解產(chǎn)生是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程，其受患者、材料和手術(shù)等眾多因素的影響。最早 Sakalkale 等研究了股骨假體偏移對全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)中聚乙烯磨損的影響。本實(shí)驗(yàn)采用最佳臨床模型，即17 例接受了分期雙側(cè) THA，一側(cè)采用標(biāo)準(zhǔn)偏心距假體，一側(cè)采用高偏心距的假體。這種模型控制了大多數(shù)與患者相關(guān)的因素 ( 如體重、性別、活動水平等 )，所有其它參數(shù) ( 組件類型、臼杯大小、臼杯位置、股骨頭大小和聚乙烯類型 ) 也都相似或相同。標(biāo)準(zhǔn)偏移組平均隨訪 5.70年，高偏移組平均隨訪 5.67年。結(jié)果發(fā)現(xiàn) FO 的改變對聚乙烯的線性磨損率有顯著影響 (= 0.0136 )，且偏移量的大小與線性磨損率呈負(fù)相關(guān)。在標(biāo)準(zhǔn) FO 假體一側(cè)，有 2 例( 11% ) 髖臼溶解現(xiàn)象發(fā)生，在高 FO 假體一側(cè)，髖臼側(cè)無骨溶解現(xiàn)象發(fā)生。在本系列中，經(jīng) X 線片測定，采用高FO 假體的患者線性聚乙烯磨損率降低了 52.4%。

同樣在 Nick 等的研究中，發(fā)現(xiàn)術(shù)后股骨偏移量恢復(fù)到正常側(cè)±5 mm 以內(nèi)的患者中體積磨損率較低 (=0.17 )，髖臼傾斜度 ＜ 45° 組的線磨損率較低 (= 0.012 )。如果不能將股骨偏移恢復(fù)到正常側(cè)股骨偏移量的 5 mm 以內(nèi)，則會導(dǎo)致超高分子聚乙烯 ( ultra-high molecular weight polyethylene，UHMWPE ) 的線性磨損增加 33%，體積磨損增加 32%。研究者們認(rèn)為 FO 過小將會對股骨頭與髖臼交界面產(chǎn)生較大軸向力矩和內(nèi)翻應(yīng)力，導(dǎo)致聚乙烯的磨損增加。而 FO 過高，假體的扭矩增加則同樣會導(dǎo)致磨損的增加。所以就目前的研究結(jié)果證明，F(xiàn)O 的改變對聚乙烯的磨損有著重要的影響，為了減少 THA 術(shù)后假體的磨損以及骨溶解的發(fā)生，應(yīng)該將 FO 恢復(fù)到正常側(cè)±5 mm 以內(nèi)且盡量避免偏心距的短縮。

四、偏心距對固定界面的影響

髖關(guān)節(jié)假體固定的穩(wěn)定性與界面微動密切相關(guān)，臨床上所指的界面微動指發(fā)生在假體 - 骨或骨水泥 - 骨界面的活動，與假體松動有直接的關(guān)系。Kleemann 等最早提 FO 對股骨近端的應(yīng)力傳導(dǎo)具有重要作用，股骨偏移的增加可能導(dǎo)致股骨近端扭矩和扭轉(zhuǎn)力的增加，增加股骨近端的應(yīng)力傳導(dǎo)，并可能導(dǎo)致股骨組件過早的發(fā)生無菌性松動。但是因該研究是在一個肌肉骨骼模型中進(jìn)行的，所以得出的結(jié)論在當(dāng)時頗具爭議。后續(xù)有 Amirouche 等同樣在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭醒芯縿t證明股骨偏移量的改變對假體股骨側(cè)的微動并無影響。臨床研究中，Sakalkale 等在對所有采有非骨水泥假體的患者平均 5年的隨訪中均未發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)FO 和高 FO 假體患者的股骨側(cè)有骨溶解現(xiàn)象發(fā)生，其認(rèn)為FO 的改變似乎并沒有影響股骨假體股骨側(cè)的穩(wěn)定性。

Michael 等對新西蘭聯(lián)合注冊中心初次行 THA 患者的 16年隨訪結(jié)果進(jìn)行回顧性隊(duì)列分析，該研究比對了采用低 FO ( ＜ 42 mm )、標(biāo)準(zhǔn) FO ( 42～48 mm ) 和高 FO ( ＞48 mm ) 假體患者的翻修率，發(fā)現(xiàn)在非骨水泥假體中，F(xiàn)O的改變與股骨側(cè)假體無菌性松動的發(fā)生率沒有顯著相關(guān)性。而在骨水泥假體中，高 FO 假體和低 FO 假體比標(biāo)準(zhǔn)FO 假體具有更高的翻修風(fēng)險(xiǎn)。研究者們認(rèn)為這可能是由于骨水泥附加界面的存在，使得生物力學(xué)變得更加重要。所以從目前的研究來看，并沒有非常直接有效的證據(jù)來證明 FO 的改變會對假體的固定界面產(chǎn)生重要影響。近些年來隨著生物型假體廣泛的應(yīng)用到臨床，其界面設(shè)計(jì)、生物力學(xué)、固定和承重原則都有了很大的改進(jìn)，假體種類的選擇和外科技術(shù)似乎成了目前影響股骨側(cè)假體穩(wěn)定性的最重要因素。

五、FO 對疼痛的影響

眾所周知，大轉(zhuǎn)子周圍疼痛是 THA 術(shù)后常見的并發(fā)癥，術(shù)后的疼痛一定程度上影響了患者的活動能力，生活質(zhì)量以及對手術(shù)效果的滿意度。Cassidy 等的一項(xiàng)研究表明，在術(shù)后 1年的隨訪中，股骨偏移量的改變不會顯著影響患者的疼痛評分。Mahmood 等研究結(jié)果表明 FO 值降低組 ( 較正常側(cè)減少 5 mm 以上 )、FO 值恢復(fù)組 ( 恢復(fù)5 mm 以內(nèi) ) 和 FO 值升高組 ( 增量 5 mm 以上 ) 三組患者術(shù)后的髖部疼痛發(fā)生率和止痛藥使用頻率相似。Liebs 等招募了 362 例旨在研究 FO 對全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后疼痛的影響。結(jié)果提示在 24 個月內(nèi)所有的隨訪時間間隔中，與正常偏移組或高偏移組相比，低偏移組在 WOMAC 疼痛量表報(bào)告的疼痛更少。此外，在對多個混雜變量進(jìn)行調(diào)整后，在低偏移組中術(shù)后疼痛改善的程度最大，而且正常偏移組也比高偏移組在疼痛上表現(xiàn)出更多的改善。所以該試驗(yàn)研究者們建議為了保證術(shù)后更好的疼痛改善滿意度，應(yīng)該避免術(shù)中 FO 的過高補(bǔ)償。

當(dāng)然，THA 術(shù)后疼痛受眾多客觀與主觀因素影響，在最新的一項(xiàng)研究中，Michael 等認(rèn)為下肢長度、髖臼位置和股骨偏移量均在 THA 術(shù)后疼痛中占據(jù)影響地位，三者聯(lián)合重建可以顯著減少術(shù)后粗隆疼痛的發(fā)生率，改善了患者的臨床結(jié)果。所以，為了有效的避免 THA 術(shù)后的疼痛的發(fā)生，應(yīng)該最大限度地重建并恢復(fù)髖關(guān)節(jié)的各項(xiàng)解剖結(jié)構(gòu)。

六、偏心距對步態(tài)的影響

步態(tài)分析在近些年來廣泛的應(yīng)用到各項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，其設(shè)計(jì)操作簡單，便攜無創(chuàng)，可以在多個平面動態(tài)的觀察關(guān)節(jié)的運(yùn)動情況。其可以不僅用于體育科學(xué)或基礎(chǔ)生物力學(xué)研究，而且還已擴(kuò)展為臨床診斷，是監(jiān)測功能恢復(fù)和肌肉骨骼康復(fù)非常有價值的工具。已知 FO 的變化可以影響髖外展肌肌力，不同長度的 FO 假體也會影響到下肢的長度，這些因素都會對步態(tài)產(chǎn)生一定的影響。Sariali等利用可移動步態(tài)分析設(shè)備研究了股骨偏移的修正對全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后步態(tài)的影響。為了最大限度避免偏倚，所有研究患者在術(shù)前、術(shù)后都進(jìn)行了三維髖部解剖分析，嚴(yán)格挑選出單純的 FO 改變的患者，即 FO 是惟一改變的解剖參數(shù)，排除了其它眾多的混雜因素。隨訪 1年后結(jié)果發(fā)現(xiàn)與 FO 恢復(fù)組和 FO 增加組相比，F(xiàn)O 減少組患者的置換側(cè)肢體與健康側(cè)肢體之間的步態(tài)存在明顯的不對稱性。膝關(guān)節(jié)活動范圍與正常側(cè)相比縮小 6° (= 0.004 )，最大擺腿幅度與正常側(cè)相比減少 22° / s (= 0.01 )。相比之下，在其它兩組中，置換側(cè)肢體的步態(tài)沒有明顯變化。該研究證明 THA 術(shù)后 FO 值較術(shù)前減少 6～12 mm 可能會改變步態(tài)軌跡。

Bolink 等研究結(jié)果提示股骨偏移量減少似乎與骨關(guān)節(jié)炎功能評分降低、步態(tài)不規(guī)則和步態(tài)不對稱有關(guān)。然而，觀察到的關(guān)聯(lián)性很弱，不太可能代表實(shí)質(zhì)性的臨床差異。Sato 等同樣利用步態(tài)分析分析了 FO 減少組 ( 手術(shù)側(cè)與對側(cè)相比 ＞ 減少 5 mm )，F(xiàn)O 恢復(fù)組 ( ±5 mm 以內(nèi) )，F(xiàn)O 偏大組 ( ＞ 5 mm ) 三組患者的步態(tài)。該試驗(yàn)也提出 FO減少組 ( ＜ 5 mm ) 與髖部外展肌無力相關(guān)，且 FO 偏移減少將導(dǎo)致步幅較小，行走速度較慢。這與之前 Sariali 等的結(jié)論一致。所以從現(xiàn)有的文獻(xiàn)報(bào)道得出，股骨偏移量的改變雖然沒有帶來臨床上顯著的步態(tài)差異，但是仍然存在一定的影響，術(shù)中避免股骨偏移量的減少可以有效降低術(shù)后步態(tài)不規(guī)則問題發(fā)生的概率。

綜上所述，隨著 THA 患者的年輕化，外科技術(shù)及假體設(shè)計(jì)的優(yōu)良改進(jìn)，髖關(guān)節(jié)形態(tài)特征的重建在全髖關(guān)節(jié)置換中占有越來越重要的地位，良好的髖關(guān)力學(xué)重建是實(shí)現(xiàn)良好功能的必要條件。從目前的研究結(jié)果來看，F(xiàn)O 的變化對肌力、運(yùn)動功能及穩(wěn)定度、聚乙烯的磨損、假體使用使命及步態(tài)等均有著一定程度的影響。在進(jìn)行術(shù)前規(guī)劃時，術(shù)前應(yīng)用 CT 測量比普通的 X 線片測量具有更高的精確度。隨著計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展，目前越來越多的醫(yī)院也開始應(yīng)用術(shù)中導(dǎo)航技術(shù)，來更準(zhǔn)確地恢復(fù)髖關(guān)節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)。所以作為臨床外科醫(yī)師，對每 1 例 THA 患者進(jìn)行充分的術(shù)前規(guī)劃及個體化治療變得越來越重要，應(yīng)該學(xué)習(xí)并探索更加高效的重建偏心距的方法，為每 1 例患者帶來最滿意的術(shù)后療效。