陶瓷-陶瓷髋关节置换术髋臼假体放置角度对中期临床疗效的影响

郭广星

全髋关节置换术开展已有几十年的历史，该术式能有效缓解疼痛、纠正髋关节畸形及改善髋关节活动障碍，目前已成为治疗股骨颈骨折、股骨头坏死、发育性髋关节发育不良(DDH)等的主流手术。由于假体材料的限制，患者术后十几年之后面临的主要并发症为假体磨损、假体脱位和松动等，假体难以在体内长期存在。在学者们的不断努力下，髋关节假体材料的发展从橡胶、玻璃到金属、聚乙烯，直至现在的人工陶瓷[1]。

与其他材料髋关节假体相比，人工陶瓷髋关节假体硬度较高，耐磨性能好，每年仅磨损30 μm，且其存在生物惰性，磨损颗粒与自体骨组织发生炎症反应发生率较低，据报道人工陶瓷髋关节假体骨溶解率仅为1%[2]；人工陶瓷髋关节假体价格较贵，且型号相对较少，髋臼内衬无防脱位高边，有时难以确定合适型号，同时人工陶瓷脆性较大，术后存在假体异响的问题，陶瓷部件易碎[3]。

虽然第四代陶瓷-陶瓷髋关节假体的陶瓷球头及髋臼假体碎裂发生率已降至0.003%～0.05%，但目前仍存在假体碎裂的报道[4]。手术不当、外伤或假体半脱位、颈-内衬撞击可导致陶瓷-陶瓷髋关节假体内衬碎裂发生率大大增加，这可能与陶瓷-陶瓷髋关节假体所处的异常位置有关，尤其是在患者下蹲或过度屈曲造成髋关节过度前倾的情况下，内衬碎裂发生率可达0.1%，而且目前的陶瓷-陶瓷髋关节假体尚无防脱位设计，在髓臼假体置换时若放置位置不恰当，极易造成假体后脱位。

传统全髋关节置换术强调外展角为40 °～50 °，前倾角为10 °～15 °，但似乎并不适合陶瓷-陶瓷髋关节假体的放置要求。目前国内许多骨科医生均强调在放置时应适当加大假体前倾角，减小髋臼外展角，这样可有效避免股骨颈柄部与髋臼边缘的撞击，降低内衬碎裂发生率，但是这更多的是基于他们的放置经验，对于陶瓷-陶瓷髋关节假体放置角度，目前尚无专家共识或其他相关文献报道。本研究对在泰安市第四人民医院骨科施行陶瓷-陶瓷髋关节置换术的患者分别从2个角度进行髋臼假体安装，并进行对比研究，探索陶瓷-陶瓷髋关节假体放置的合适角度。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①符合全髋关节置换术指征；②本人同意参加本项研究。排除标准：①合并感染；②伴有严重的内科疾病或精神疾病；③骨量不足，不适合进行生物固定；④同时行双侧髋关节置换；⑤有其他手术禁忌证。

根据纳入标准与排除标准，选取我科室2012年1月至2014年8月入院的60例髋关节置换患者，所有患者术前均签署知情同意书。将纳入患者随机分成试验组和对照组。试验组男15例，女15例；左髋18例，右髋12例；年龄(65.23±7.17)岁，体质指数(BMI)为(25.61±3.44) kg/m2，术前Harris髋关节评分为(35.97±2.30)分；髋关节炎10例，DDH 3例，股骨头坏死6例，股骨颈骨折6例，强直性脊柱炎5例。对照组男16例，女14例；左髋16例，右髋14例；年龄(65.84±6.87)岁，BMI(26.03±3.96) kg/m2，术前Harris髋关节评分为(35.60±2.20)分；髋关节炎12例，DDH 5例，股骨头坏死6例，股骨颈骨折4例，强直性脊柱炎3例。两组患者一般临床资料无统计学差异(P>0.05)。所有患者均进行第四代陶瓷-陶瓷髋关节置换术，其中试验组髋臼假体放置角度为30 °～40 °，对照组髋臼假体放置角度为40 °～50 °。本研究已通过医院伦理委员会审议通过。

1.2 术前准备

所有患者完善术前检查及检验，控制患者体内炎性指标，调整患者心肺功能，术前血压控制在170/90 mmHg，术前血糖控制在10 mmol/L以下，术前调整患者贫血情况，白蛋白控制在35 mg/L以上，必要时请相关科室会诊。

1.3 手术方法

所有手术均由同一高年资主任医师实施，所有患者均采用腰硬联合麻醉。手术采用侧卧位外侧入路，取股骨大转子上、下各5 cm切口，依次切开皮肤、阔筋膜张肌、臀中肌。暴露髋关节囊，切除关节囊，髋关节脱位，在小转子上方1 cm处截骨，取出股骨头，髋臼磨钻磨挫髋臼，其中试验组髋臼外展角为30°～40°，对照组髋臼外展角为40°～50°，清理髋臼周围骨赘，装入髋臼试模，冲洗伤口，装入髋臼杯；股骨髓腔扩髓，装入股骨假体试模及球头、内衬，复位髋关节，髋关节活动良好，无脱位。更换相应的股骨假体及陶瓷球头、内衬，活动髋关节，髋关节活动良好、无前后脱位后，冲洗伤口，依次缝合臀中肌、阔筋膜张肌及皮肤。所有患者采用的第四代陶瓷-陶瓷髋关节假体均由美国强生DePuy Synthes公司生产。

1.4 术后处理

术后所有患者均采用骨科快速康复(ERAS)模式进行治疗与康复。①术后24 h内应用第一代抗生素2次；②术后抬高患肢，手术区域冰敷；③术后进行止痛、保护胃黏膜等对症处理，术后6 h给予低分子肝素钙注射液进行规范化抗凝治疗，术后3 d改用阿司匹林肠溶片口服抗凝；④术后当天开始床上功能训练，术后第2天开始在助行器辅助下进行非负重下床行走。

1.5 评价指标

术前对所有患者进行Harris髋关节评分，术后6、12个月及每隔1年进行随访，进行Harris髋关节评分、术后疼痛持续时间、术后拐杖使用时间、并发症发生率、基于X线片的内植物情况分析(假体碎裂、假体柄下沉、髋臼杯移位、假体周围骨质等)及髋关节功能状况(健康状况调查问卷SF-36)等调查，以最后1次随访评分作为最终结果。

摄骨盆正位X线片，髋臼侧按照Delee-Charnley分区法进行区域划分，股骨侧按照Gruen分区法进行区域划分，异位骨化采用Brooker分级法进行分级。

1.6 统计学分析

采用SPSS 22.0软件进行数据统计学分析，计数资料采用t检验，统计数据用均数±标准差表示，计量资料采用卡方检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 髋关节功能状况

试验组与对照组术前Harris髋关节评分分别为(14.16±1.83)分和(15.43±1.75)分，两者无统计学差异(P>0.05)。术后5年，两组Harris髋关节评分均较术前明显增高，分别为(88.63±5.73)分和(74.98±6.73)分，试验组Harris髋关节评分明显优于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05)。

术后5年，试验组SF-36躯体疼痛、健康总体自评等方面明显优于对照组，提示适当降低陶瓷-陶瓷髋关节假体的外展角度能有效缓解疼痛，改善髋关节功能，恢复髋关节稳定和肢体功能，同时提高患者总体健康水平，改善生活质量。

2.2 围手术期恢复情况

所有患者术后均恢复较好，切口愈合良好，未有急性心肌梗死、脑梗死、肺栓塞等并发症发生。试验组患者术后疼痛持续时间为(3.14±0.37) d，对照组为(3.13±0.35) d，两者无统计学差异(P>0.05)。试验组患者术后拐杖使用时间为(14.83±1.63) d，对照组为(15.32±2.64) d，两者无统计学差异(P>0.05)。试验组患者术后平均住院日为(4.93±0.38) d，对照组为(4.85±0.64) d，两者无统计学差异(P>0.05)。

2.3 影像学评估

对照组有1例患者术后2年间断出现关节异响，随后发生髋臼杯碎裂，于我院行髋臼杯翻修术；5例患者髋臼杯Delee-Charnley Ⅰ区出现骨溶解，4例患者髋臼杯Delee-Charnley Ⅱ～Ⅲ区出现骨溶解，提示髋臼假体松动；10例患者Gruen 1区骨密度增高，但未见假体松动迹象,12例患者Gruen 2或3区骨密度增高，但未见假体松动迹象,9例患者Gruen 7区出现透亮线；14例患者出现异位骨化；所有患者在股骨柄假体周围均出现点状焊接。试验组患者2例出现髋臼杯Delee-Charnley Ⅱ区骨溶解；9例患者Gruen 1区骨密度增加,11例患者Gruen 2或3区骨密度增高；14例患者出现异位骨化；所有患者股骨假体均出现点状焊接。两组患者异位骨化及股骨假体松动发生率无统计学差异(P>0.05)，试验组患者假体碎裂、髋臼杯松动发生率较对照组明显降低(P<0.05)。

图1 髋臼外展角为40 °～50 °时的应力分析

图2 髋臼外展角为30 °～40 °时的应力分析

3 讨论

目前全髋关节置换术是关节骨科最常规的术式之一，对于年轻患者及其他预期寿命较长的患者，陶瓷-陶瓷髋关节假体以良好的生物相容性、耐磨性及生物惰性而成为首要选择。与高交联聚乙烯髋关节假体相比，第四代陶瓷-陶瓷髋关节假体摩擦界面的线性摩擦仅为每年3 μm，远远低于高交联聚乙烯髋关节假体的每年90 μm，同时其陶瓷碎屑在人体内引起的生物学反应主要以纤维细胞为主，伴有极少量的淋巴细胞及巨噬细胞，避免了术后因炎症反应导致假体周围骨折及骨溶解产生[5-6]。

陶瓷-陶瓷髋关节置换术目前面临的主要问题为术后假体碎裂、脱位及异响。早期陶瓷-陶瓷髋关节假体由于假体材料、制作工艺及陶瓷球头与股骨柄、陶瓷内衬与髋臼杯连接设计等方面的缺陷，术后假体碎裂及异响、脱位等发生率较高。第四代陶瓷-陶瓷髋关节假体在生产工艺上进行了突破性的改进，使其平均载荷达到46 kN，接近人体体质量5倍的载荷，其髋臼内衬无防脱位高边，活动性较大，可避免外展时股骨颈与陶瓷内衬撞击导致的髋臼内衬碎裂[2]。除外力因素外，假体碎裂主要由假体安装过程中的技术原因导致，陶瓷球头及内衬碎裂主要由髋臼内应力集中导致，因此正确的手术操作技术和假体位置选择是影响手术远期效果的重要因素。

陶瓷-陶瓷髋关节假体放置过程中，外展角过大可导致髋臼假体内应力分布不均匀(图1)，这是常见的假体碎裂及髋臼假体松动原因。本研究显示，适当减小髋臼外展角可有效维持患者术后中期髋关节功能，恢复髋关节稳定和肢体功能；影像学分析发现，髋臼假体外展角控制在30 °～40 °，可有效降低髋臼骨溶解及假体松动发生率，避免术后假体碎裂。这是因为适当减小髋臼假体外展角，既可保证关节面应力分散和应力传导(图2)，避免因应力集中导致的陶瓷髋臼边缘碎裂，同时减少因应力遮挡导致的骨溶解，又由于陶瓷内衬无防脱位高边，活动性较大，假体在理想的活动范围内不会发生撞击，髋关节稳定性较好[7]。

本研究中术后5年，试验组Harris髋关节评分较对照组明显增高，原因在于对照组部分患者髋臼杯无法维持稳定而导致骨溶解及假体松动，造成患者髋关节功能活动受限。本研究对陶瓷-陶瓷髋关节假体髋臼杯放置角度进行了研究，发现髋臼外展角度维持在30 °～40 °时，髋臼稳定性较好，患者术后疼痛较小，有助于假体在体内长期生存。

目前全髋关节置换术已十分成熟，该术式对操作要求较高。影响全髋关节置换术后假体体内生存率的因素有很多，国内多位学者对陶瓷-陶瓷髋关节假体陶瓷球头直径对于假体远期生存率的影响进行了分析。本研究尚存在多种不足，如随访样本不够多、统计分析时可能存在偏差、随访时间不够长。本课题组下一步将就陶瓷-陶瓷髋关节置换术各个方面的影响因素进行临床随访，完善本研究的不足之处。