全髋关节翻修术后发生股骨柄假体断裂2例报告

董路珏，肖楸钶

(重庆市中医院骨伤科，重庆 400000)

人工全髋关节置换术(total hip arthroplasty，THA)是股骨头坏死、骨关节炎、类风湿性关节炎、先天性髋关节发育不良等终末期髋关节病变的有效治疗方法。据报道，2005—2030年期间美国初次THA数量将增加174%，达到每年57.2万例，髋关节翻修数量增加137%[1]。随着我国髋关节置换数量的不断上升，全髋关节翻修术(revision total hip arthroplasty，RTHA)数量也将越来越多。由于骨量的减少，自发性骨折在翻修术后比初次THA术后更常见[2]。有研究提示，翻修术后假体周围骨折的发生率约为初次THA术后假体周围骨折的3倍，为每年每10万人中908人发生假体周围骨折[3]。作者收集2例全髋关节翻修术后发生假体柄断裂患者，并针对假体断裂原因及其对策进行总结分析，现报告如下。

病例一为77岁男性患者，1992年10月滑倒致左股骨颈骨折，于1993年3月行左人工全髋关节置换术。2008年因左全髋关节置换术后假体松动(见图1)，在我院行左全髋关节翻修术。术中见左股骨矩部分骨质吸收，肉芽组织填充，股骨柄假体骨水泥固定牢固，骨水泥型髋臼假体固定松动，髋臼骨质被侵蚀，骨量丢失严重，后方骨质丢失明显，髋臼底部与盆腔相通，人工关节采用美国Smith-Nephew系列陶瓷型。术后恢复良好(见图2)。2014年1月患者无外伤史情况下出现左髋关节疼痛，伴活动受限，拍片提示假体松动，假体柄中上1/3处外侧缘见一裂缝，2014年3月3日行X线片提示“左侧人工关节松动，假体断裂”(见图3)。2014年3月18日在我院行左全髋关节翻修术，术中见关节假体髋臼侧无明显磨损，假体柄上段断裂，股骨上段及粗隆部骨质纤维连接，骨质分离，缺损较多，股骨上段腔内含有部份增生肉芽组织及假膜组织。术中材料：施乐辉公司3号260 cm多孔涂层柄、四代陶瓷股骨头、八爪粗隆爪、捆绑钢缆3条、捆绑带1条、异体骨板2块(150 mm×25 mm)。术后3个月复查X片示翻修术后假体位置良好，八爪粗隆爪、捆绑钢缆、异体骨板对股骨假体有良好的内外侧支撑作用(见图4)。

病例二为34岁女性患者，1993年因红斑狼疮行激素治疗后发生双侧股骨头坏死在外院行左侧全髋关节置换术，术后恢复较好，能自行行走。2009年8月患者因左全髋置换术后假体松动(见图5)，入住我院行左全髋关节翻修术。术程顺利，术后功能恢复好，左髋无疼痛，病情稳定出院，术后2个月可自行行走(见图6)。2010年8月患者在无明显外伤史下出现左髋部疼痛不适，4 d后左髋疼痛加重伴不能行走，摄X线提示：左全髋置换翻修术后假体柄断裂(见图7)。术中切开后见断裂近端股骨假体柄存在旋转不稳定及内外方向不稳定，假体柄断裂，股骨上端假体周围为长斜行粉碎骨折，断裂远端假体骨长入良好未见松动。取出的股骨头未见明显磨损，髋臼杯未见松动，内衬未见明显磨损，植入德国Link组合式加长翻修假体柄。3年后假体位置良好，患者无明显不适(见图8)。

图1 翻修术前X线片示假体松动 图2 翻修术后3个月X线片示股骨矩部分骨质吸收 图3 翻修术后5年X线片示股骨柄中上1/3处出现裂缝，2个月后假体断裂 图4 二次翻修术后3个月X线片示假体位置良好

图5 翻修术前X线片示假体松动 图6 翻修术后6 d X线片示股骨矩部分骨量缺失 图7 翻修术后1年X线片示假体柄断裂 图8 二次翻修术后3年X线片示假体位置良好

2 讨 论

THA术后可发生股骨柄假体断裂，股骨柄假体断裂在一代不锈钢假体、铸造钴铬合金假体上发生较多，根据股骨柄设计不同，其发生率0.23%～11.00%不等[4]。20世纪80年代后随着高强度的钛合金、钴铬钼合金代替不锈钢用于关节假体铸造和临床应用，以及股骨柄假体设计的改进，股骨柄假体断裂的发生越来越少[5-6]。有限元分析显示，在股骨柄中段1/3的外侧面发生应力集中，也是股骨柄断裂的好发部位[7]。由于RTHA的复杂性，股骨端骨质和骨量的下降，更容易发生断柄事件。据研究报道[8]，股骨柄假体断裂发生可能由以下一种或多种因素共同作用引起：(1)患者体重大和高水平的活动，或者假体偏小；(2)近端骨支撑或固定不够；(3)应力遮挡存在；(4)柄内翻；(5)股骨柄自身由于设计欠佳或者加工过程缺陷。

在大多数断柄案例的报道中，体重超重经常被讨论[8-11]，所有断柄患者的身体质量指数(body mass index，BMI)都显示为超重(BMI为25～30 kg/m2)或肥胖(BMI>30 kg/m2)，断柄患者的平均BMI与没有断柄患者的相比较有明显差异。

断柄的发生与股骨柄的初始稳定有关，特别是当股骨远端固定牢固而股骨近端缺乏骨支撑时，易发生断柄[11]。Murphy和Rodriguez[12]报道，通过随访45例有股骨缺损的全髋关节置换术的患者2～10年，认为如果有良好的远端固定，近端不需要异体骨支撑。然而一项有限元研究分析显示，近端股骨缺损，未愈合的股骨截骨术、假体周围骨折等导致应力的局部集中，从而导致假体应力疲劳断裂[13]。另有研究结果显示，应高度重视骨支撑的缺失导致的假体柄断裂，而导致其发生的主要因素是转子截骨术、骨质溶解或假体偏小[1]。本文2个案例中亦都出现大粗隆部骨折，股骨近端骨支撑作用明显受到影响。股骨近端的良好骨支撑对于股骨柄起到保护作用，可防止股骨柄断裂。

股骨柄变形和断裂由间歇性负荷引起。股骨柄承受的压力负荷来自压缩和弯曲，假体内的弯应力最具有侵害性，弯曲在外侧产生张应力，这种张应力能导致延伸裂痕并造成断裂。其中最常见的原因是近端1/3缺乏骨或骨水泥的支持，从股骨头传递来的压应力就集中于柄的局部位置，因为柄的局部受力，其他大部分没有骨或骨水泥的对抗，柄内发生应力集中，假体内产生的弯矩和应力大于假体及股骨矩间有接触情况下产生的弯矩和应力，假体外侧因承受相当大的张应力导致金属疲劳，甚则可能发生假体柄断裂。Hampton等[13]研究发现在股骨柄的中段1/3的外侧假体表面有最大的张应力，而在其内侧的假体表面有最大的压应力，故在应力集中的部位(中段1/3位置)容易发生假体柄断裂。假体的断裂一般经历裂源的产生、裂纹的扩展和最终瞬断三个过程，前两个过程均是张应力作用于假体外侧并产生金属疲劳的结果，而患者超重或肥胖、柄内翻则更进一步增加了股骨柄承受的压力负荷，容易引起假体疲劳断裂[14-15]。

本研究病例一术中见到左股骨矩部分骨质吸收，有肉芽组织填充，且术后X线片提示假体柄上段的固定欠牢固，说明此时股骨柄上段没有与周围骨密切接触，股骨矩没有足够的骨量来负荷从股骨头传递过来的压应力。反之，如果假体的负荷有一部分分散在股骨矩上，虽然股骨矩的压力增加，由于距臂减短，假体柄的外侧张应力也会减少，股骨矩的骨量和其对股骨柄的支撑作用对于预防股骨柄断裂显得尤其重要。最理想的状态是围绕假体柄的骨或骨粘固剂整个界面都保留，有利于将应力尽可能分散得更加广泛，否则应力的冲击就会由股骨矩承担。病例二全髋置换术后发生假体松动，股骨近端骨质疏松明显，假体周围骨质溶解，翻修术后大粗隆骨折块固定欠牢固，股骨矩部分骨量缺失，其断裂原理跟病例一非常相似，发生断裂的位置在大粗隆骨折块下缘与远端固定牢固区临界区域的应力集中部位，间歇性负荷的反复作用下，股骨柄变形、产生裂源、裂纹扩展并最终瞬断。

综上所述，在复杂的髋关节翻修手术中，由于假体周围的骨溶解，许多患者股骨近端可有程度不同的腔隙性骨缺损，松质骨量明显减少，甚至可只剩皮质骨，没有足够的骨质来固定假体，因此在重建股骨侧骨缺损时常常需要较大的植骨量，除了使用植骨恢复股骨骨量，再结合远端固定假体或组配假体固定外，还可选用颗粒性打压植骨、自体+异体骨混合植骨等方法来保证股骨假体柄应力分散，避免局部应力集中造成假体金属疲劳而断裂。