髋关节镜在股骨头缺血性坏死诊治中的应用

弗兰克 李皓桓

股骨头缺血性坏死(avascular necrosis of the femoral head,AVNFH)是一种无菌性骨坏死,由股骨近端血液供应中断所引起,病情进展最终导致髋关节骨关节炎。AVNFH通常影响30～50岁年龄段病人,在美国每年有2～3万例病人被诊断为AVNFH,且呈患病率逐年递增趋势;它是造成约10%全髋关节置换手术的主要病因[1],我国每年约有7.5～15万新发病例。目前,AVNFH的治疗方案包括手术治疗和非手术治疗,手术治疗仍是最为有效的治疗手段;但对于晚期病人,通常由于其关节病变严重而无法成功实现保髋。近年来,具有诊断和治疗双重作用的髋关节镜技术得到迅猛发展,此技术可作为早期AVNFH病人的一种辅助诊断及治疗手段,可有效的减少后期进展为晚期髋关节炎而被迫实施关节置换的发生[2]。

AVNFH不是一种特定的疾病,它是多因素所致的结果:供应股骨头的血流循环中断,进而出现骨组织坏死而导致骨小梁微骨折、股骨头结构改变和关节面塌陷,最终发生骨关节炎和关节功能障碍,男性发病率高于女性,常累及双侧。AVNFH的发生依病因机制可分为创伤性和非创伤性两大类。创伤主要通过机械破坏供应股骨头的血管(主要是旋股内侧动脉)而导致AVNFH,包括股骨颈骨折、髋关节脱位以及髋关节相关外科手术后并发症。有报道显示,在儿童病人中,AVNFH可由梨状肌入口处顺行髓内钉手术所引起[3]。糖皮质激素治疗被认为是非创伤性AVNFH最常见的致病原因,其机制尚不明确,无论短期和长期应用均有病例报道。目前,主流观点认为,由于皮质醇作用下的“骨脂平衡”失调,间充质干细胞分化为脂肪细胞,而骨髓脂肪细胞数量和体积的增加可诱发股骨近端骨内高压,静脉窦受压进而发生血管内凝血,导致股骨头血流供应不足[4]。酗酒同样被公认是引起AVNFH的原因,其发病机制与皮质醇类似。除此之外,镰状细胞病、减压综合征等均与AVNFH的发生有关。股骨头坏死按照国际骨微循环研究协会(ARCO)分期系统进行分级,以反映病变的位置、股骨头受累的百分比及塌陷的百分比,具体可分为0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(ⅢA、ⅡB)、Ⅳ期,主要依靠影像学检查(X线、CT和MRI)进行评估。对于Ⅱ期及之前的病人应积极采取保髋治疗,而病理改变严重的Ⅲ期和Ⅳ期病人则只能采取髋关节置换手术治疗[5]。

一、AVNFH的治疗

1.保守治疗:对于年轻或早期AVNFH的病人,治疗是以延缓股骨头塌陷的进程和防止股骨头不可逆性坏死为目标。目前,各种药物包括NSAIDs抗炎药、他汀类药物、双磷酸盐和抗凝血药物均被应用于AVNFH的治疗,但大多还处于实验性研究阶段,尚未有高水平的有效性证据。双磷酸盐通过降低破骨细胞活性来抑制病变区域的骨转化,进而延缓塌陷,但同样存在增加非典型股骨近端骨折的风险;NSAIDs抗炎药用于AVNFH疼痛的治疗,但长期服用可增加胃肠道和心血管疾病发生的风险;抗凝血药物理论上可以通过治疗血管内阻塞延缓甚至逆转疾病进展,但支持证据有限,未取得大量临床试验的证实;使用他汀类药物降低血脂水平从而治疗“骨脂平衡”失调,然而相关研究结果显示其与降低AVNFH发病率之间并无统计学意义[6]。体外冲击波和高压氧疗法可通过物理手段改善局部组织的微循环和促进干细胞激活等机制以达到治疗目的[7]。然而,对于AVNFH的保守治疗仅限于病程发展早期,并且治疗手段仍需要在大型随机对照试验中得以证实。

2.手术治疗:对于AVNFH早期病人需积极采取保髋治疗。目前,股骨头髓芯减压术是一种比较常见的保髋治疗手术方式,它具有低风险、低花费、相对有效等优势。此技术的基本原理是通过股骨头钻孔,去除股骨头病变核心处的部分骨组织,打通闭塞髓腔,降低骨内压,改善股骨头内部血液微循环,达到延缓疾病进程和避免关节置换的目的。对于病变范围较小(Kerboul角< 15°)的内侧病变疗效显著[8]。

AVNFH的特点是局部微循环障碍和骨细胞再生能力下降,从而影响骨重塑和愈合。长期随访提示,髓芯减压术后在坏死病变区域的骨重建并不完全[9],主要原因是由于坏死区域的股骨近端骨祖细胞相对不足,导致单纯的髓芯减压术疗效欠佳,特别在晚期塌陷前病变的病人中,单独实施髓芯减压的失败率较高。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)具有多向分化潜能,它可分化成成骨细胞和分泌生长因子以促进成骨,刺激骨坏死区域的修复和防止股骨头塌陷。近年来,多项研究报道,在行髓芯减压术的同时联合导入BMSCs可提高股骨头塌陷前保髋治疗的临床成功率。此外,为了促进骨愈合和血液供应的恢复,一些辅助治疗方法,如BMSCs、富含血小板血浆(platelet rich plasma,PRP)、钽棒等措施与髓芯减压术联合应用,均在股骨头崩塌前期显示了良好的治疗效果[10]。

PRP疗法目前也被广泛应用于AVNFH的治疗。PRP中富含生物活性蛋白和生长因子,可促进血管再生和骨愈合,它具有抗炎、抗凋亡和易获取等特性[11]。一项前瞻性研究发现,93%接受髓芯减压术和BMSCs联合PRP治疗的病人没有发生股骨头塌陷,84%的病人在3年的短期随访中没有转归为接受髋关节置换[12]。除此之外,许多生物分子如骨形态发生蛋白和血管生长因子也具有促进骨再生的潜力,但由于给药方式的问题,各种类型的传递支架仍处于动物实验研究阶段。

骨移植一直被应用于AVNFH的治疗;采用Phemister技术(通过股骨近端外侧进入髓芯减压)和灯泡技术等将自体移植物或异体移植物植入股骨头病变区域,能使股骨头充分解压,不遗留死腔,并且保证充足的骨量诱导骨再生。对治疗早期AVNFH、缓解髋关节疼痛症状,改善髋关节的活动障碍,避免进行关节置换方面,具有积极的意义[13]。

二、髋关节镜手术在AVNFH诊治中的应用

髋关节镜技术发展相对较慢,但随着人们对髋部疾病的不断认识和微创化理念的延伸,此技术得到了迅猛发展。髋关节镜扩展了手术视野,可实现对髋臼盂唇、股骨头和髋臼软骨表面、中央凹、韧带、滑膜和关节外粗隆周围空间的检视,它为髋关节疾病的诊断和微创化治疗提供了基础[14]。早期髋关节镜由于技术和相关器械的限制,只能开展一些关节探查和清理工作。经过几十年的发展,髋关节镜技术逐渐被广泛应用于髋臼撞击综合征、Perthes病、AVNFH等,利用此技术能实现对髋臼盂唇修补、髓内多孔道扇形钻孔减压等复杂操作[15]。髋关节镜技术在治疗AVNFH中发挥了重要作用。

一直以来,髋关节置换被广泛应用于AVNFH的治疗,但其创伤大,且后期面临反复翻修的困扰;随着年轻人群的AVNFH发病率增加和对改善生活质量的要求,早期保髋治疗的需求日益增强。髋关节镜技术在AVNFH病人中的应用能使医生做出更确切的诊断和更为有益的治疗方法选择。与侵入性更强的关节置换相比,髋关节镜检查和关节镜辅助髓芯减压技术的开展能积极改善早期AVNFH的预后,使病人疼痛减轻,延长髋关节存活率。

1.髋关节病理检视和微小病变的同期处理:AVNFH是一种全关节疾病,手术治疗除对股骨头进行减压,同期处理关节腔内的伴随病变也不容忽视。髋关节镜辅助股骨头髓芯减压中很重要的环节即完成镜下病理检视,这使医生能够确切的识别股骨头和局部血运的变化、坏死范围、病变程度,以及其他常见的关节内病变(凸轮畸形,盂唇缺陷和软骨缺陷),并一期修复或清除唇部和关节软骨的损伤。由此可见,关节镜辅助髓芯减压的一个重要优势是能够识别和治疗其他髋关节病理改变。当决定对存在相关症状的塌陷前病变进行保髋手术时,髋关节镜检查具有明确而重要的作用。Serong等[16]对AVNFH病人的研究发现,关节内病变在95%以上的病人中普遍存在,且这些病变可通过髋关节镜检查所发现(其中盂唇异常和软骨缺损是最常检测到的关节内损伤)。Theopold等[17]报道了7例AVNFH病人使用关节镜导航股骨头髓芯减压治疗的结果发现,超过50%的病人存在额外的关节盂唇病变,并对其进行了修复。Nazal等[18]报道了髋关节镜辅助治疗AVNFH至少5年的结果发现,73%病人需要进行唇瓣修复或清创,在7年的随访中,超过半数的病人髋关节并未发展为关节置换,并且也无关节软骨破坏和粗隆下骨折等髓芯减压并发症。因此,髋关节镜辅助股骨头髓芯减压手术不仅完成了对AVNFH的治疗,同时也可根据镜检完成了对伴随病理改变的同期处理,调节关节内环境,减轻疼痛,极大改善了病人预后。

2.髓芯减压的精准应用:AVNFH的治疗手段中,髓芯减压术是目前公认较为有效的手术方式。然而传统的髓芯减压术依赖于术中X线透视,这会增加手术时间和辐射暴露,而且仅依靠透视和体表定位标志具有较高的关节软骨穿透风险,其后的关节液渗入股骨头可影响手术效果。因此,髋关节镜下辅助钻孔髓芯减压术体现出了髋关节镜精准定位的优势,它能准确定位钻头位置并防止并发症[19],同时,钻头在坏死病变上的正确放置也可以通过骨内窥镜检查来验证。在髋关节镜的直视下,可以对股骨头坏死程度进行准确评估及分期,帮助医生准确判断病人是否有明显关节损伤,评估是否存在继续进展的可能性,进而判断病人是否需要进行髓芯减压治疗。髋关节镜技术联合髓芯减压术可延缓AVNFH的ARCO分期进展,其有效率优于单纯的髓芯减压术,可获得较好的临床疗效[20]。总之,髋关节镜辅助髓芯减压提供了更高的钻孔精度和对AVNFH的分期诊断。此外,髋关节镜下切开减压打压植骨也是目前保髋治疗常用的手段之一,该手术将传统切开手术对解剖结构和关节血运造成的影响降到最低[21]。

3.辅助PRP、干细胞等精准病变区域导入:间充质干细胞的数量减少和功能改变在AVNFH的病理生理发生中发挥重要作用。因此,基于细胞的治疗手段被应用于AVNFH以促进丢失或受损骨组织的再生。随着诊断性磁共振成像和髋关节镜检查的突出进展,AVNFH的治疗已朝着早期干预和低侵入性的方向发展,为PRP和干细胞等细胞疗法提供了机会。骨内PRP注射需要将PRP精准的输送到钻孔位置,使其在坏死区域内得到充分饱和,髋关节镜的使用很好地解决了这一问题,使PRP和干细胞等有效生物载荷被精准导入病变区域[22]。

4.髋关节镜在AVNFH中应用的并发症:为更好地改良技术和改善病人术后恢复,除了常规预防深静脉血栓和深部感染等下肢关节外科手术并发症外,了解其在AVNFH病人治疗中的相关专有并发症也十分必要。虽不常见,但AVNFH的形成也是髋关节镜镜检后的并发症[23],造成术后AVNFH的原因可能与关节囊过多地切除或关节囊未缝合、髋臼盂唇切除过多、盂唇修复不完全以及牵引过度等造成的术后关节不稳有关,也可能与术中供应股骨头的血管损伤有关。这要求术者熟练掌握髋关节的解剖结构和髋关节镜的使用并加以练习。

在髋关节镜手术中需要使用会阴柱来辅助牵引,会阴柱粗细和材质的软硬都会导致手术过程中阴部的皮肤和神经损伤。统计显示,术后神经损伤发生率约为13%～58%[24],其中包含阴部神经、股外侧皮神经、腓浅神经、坐骨神经,大部分为暂时性麻痹,术后不久便可恢复,这主要与术中牵引过度有关。需要注意的是,手术入路操作失误造成的坐骨神经损伤可给病人带来严重的术后影响。因此,在髋关节镜手术中应注意适当牵引以及会阴柱的使用,避免损伤神经和皮肤。

异位骨化是指在骨骼外软组织等位置形成正常骨骼的过程[25]。术后接受常规预防性非甾体抗炎药治疗的异位骨化发生率较低。绝大多数无明显症状,若出现骨化部位疼痛或活动受限,则需要进行手术切除治疗[26]。

三、髋关节镜技术在AVNFH治疗中存在的争议

AVNFH的治疗与其分期密切相关,早期和准确的诊断对于确定适当的治疗至关重要。事实上,符合保髋手术条件的AVNFH病变在常规放射学中是不可见的,或者只是轻微可见。髋关节镜检查仍被认为是检测和分期髋关节病变的金标准。目前,髋关节镜技术在AVNFH治疗中有着较为明确的适应证, 一些荟萃分析推荐将髋关节镜辅助髓芯减压术适用于股骨头塌陷前阶段,包括ARCO分级Ⅱ期之前、Ficat分级0～Ⅱ级和Steinberg 0～Ⅲ级,伴或不伴软组织或骨病变[27],但不推荐对已存在严重等级更高的AVNFH进行髋关节镜手术保髋治疗。基于此,对于股骨头坍塌前期的病人应用髋关节镜进行及时干预显得尤为重要。尽管人们在髋关节镜设备研发和手术经验方面取得了长足发展,但新手术技术似乎并没有从根本上拓展髋关节镜技术的适应证及弥补其应用局限性。目前,此技术仍是旨在补充和增强现有治疗的精准性。

四、总结与展望

随着髋关节镜技术的不断发展和完善,早期AVNFH的微创保髋治疗效果得到显著提升,髋关节镜镜检以及联合髓芯减压术等生物效应载荷的病变区域导入提高了诊断和治疗的准确性,降低了关节置换的转化发生率,改善了病人生存质量。与传统开放式手术相比,髋关节镜手术可减少对股骨头血运以及相关解剖结构的破坏,并且在术中对其他病理损伤进行完整诊断和治疗,可最大程度避免因以往手术操作而造成股骨头坏死的风险,同时具有创伤小、手术操作安全、术后恢复快等优点,对早期AVNFH病人保髋治疗具有积极意义。