全髋关节置换术后下肢不等长研究进展

张杭 贺强 何森

获得正确的髋臼旋转中心和髋臼空间位置、恢复偏心距和保证双下肢等长是全髋关节置换术（THA）的关键目标，可以降低头臼间接触应力，延长假体使用寿命，有利于实现患肢功能康复[1-2]。大多数THA 患者术后存在双下肢不等长（LLD），当LLD 差异超过2 cm 时，临床意义显著，可出现腰背痛、坐骨神经痛、步态障碍、功能评分降低等

[3-7]。关于LLD 的病理机制和治疗仍存在争议，可接受与不可接受的LLD 程度之间的确切界限仍不明确。目前的共识是尽量减少THA 术后LLD 发生，但保持双下肢等长的前提是必须不影响假体稳定。LLD 产生的原因可能有结构性（解剖）、功能性（外观）或两者混合的因素，必须了解造成LLD 的所有因素。准确把握复杂髋部解剖结构和病理机制，应用人工智能算法等新兴技术，有助于降低复杂THA 术后LLD 的发生率。为了规避LLD 风险，术前应完善病史采集和体格检查，根据术前模板结合影像学资料制定手术规划；术前了解髋关节的解剖形态，预测规划假体放置的合适位置，制定个体化手术策略，结合术中手术测量技术，依靠新兴辅助工具等以实现肢体长度相等。

1 LLD 分类及测量

研究显示，初次THA 术后LLD 发生率为1%～50%，术侧肢体延长比肢体短缩更常见[4]；16%～32%的患者LLD＞10 mm[8]，平均差异范围为3～17 mm[6,9]。然而，当术者注意到这种差异且术中做到尽量减少LLD 时，97%的情况下LLD 小于10 mm[10-11]。

1.1 分类

LLD 分类包括功能性（外观）LLD 和结构性（解剖）LLD[9,12]。其中功能性LLD 与继发于下肢不对称造成软组织挛缩或骨盆倾斜有关，而结构性LLD 会导致骨盆倾斜和代偿性腰椎侧弯[12]。根据LLD 能否矫正，还可以分为可矫正性LLD 和不可矫正性LLD。由假体和软组织张力因素引起为可纠正性LLD，而由脊柱畸形、对侧髋关节疾病、股骨和胫骨缩短引起则为不可纠正性LLD。Sariali等[13]将LLD 细分为3 种，即关节内 LLD (IA-LLD)、关节外 LLD (EA-LLD) 和总 LLD (T-LLD)。IA-LLD 发生在磨损或发育不良的情况下，而EA-LLD 是由2 个股骨或2 个胫骨之间的节段长度差异引起。上述这些分类方法均有助于指导THA 术后LLD 的处理。术前病史采集可以记录与LLD 风险因素相关的信息，临床检查应包括对脊柱、髋关节和膝关节的完整评估，并对双下肢进行全面的神经系统检查。通过与患者讨论治疗方案，制定切合实际的治疗目标。

1.2 测量

LLD 的测量应基于患者个体差异，选择不同的测量方法，避免仅在骨盆正位X 线片上评估 IALLD 可能出现的测量误差，同时必须包括对骨盆或脊柱冠状面平衡的评估。

卷尺测量被广泛作为确定 LLD 的直接方法，其精度虽尚可[14]，但须考虑双侧腿周长差异，或者难以识别骨突起、伴随畸形及骨突起上方皮肤的活动度等造成的测量误差。

临床上X 线检查常用于确定LLD。为了尽量减少所需的辐射量，在骨盆X 线片上需识别髋臼泪滴下缘、小转子顶点和髋臼旋转中心等骨性标志。但是，应注意股骨参考点远端的解剖变异可能会影响真正的LLD，导致患者术后感知或临床相关LLD 的发生。然而，Tipton 等[15]建议不要依赖骨盆X 线片来评估LLD，发现仅基于骨盆X 线片测量的LLD 比真正的LLD 低3.7～5.9 mm。基于双下肢全长的正位X 线片[15-20]测量骨性肢体长度（股骨头顶部到胫骨平台中点的距离）具有重要的临床意义，尤其是测量单侧发育性髋关节发育不良（DDH）患者的小转子-胫骨平台距离尤为重要。Gallo 等[18]基于下肢全长X 线片使用股骨头中心和小转子2 个不同的近端参考点评估肢体长度，结果显示16%的患者经股骨头中心-距骨测量和15%的患者经小转子到肢体远端 (小转子-距骨) 测量 LLD＞10 mm，而13%的患者经股骨头中心-距骨测量和18%的患者经小转子-距骨测量与对侧相比差异率＞1.5%。

在膝关节屈曲畸形的情况下，CT 检查是最有效的检查方法，具有高精度和可靠性[17]。Sariali 等[13]报道，对于IA-LLD，低剂量CT 三维重建髋关节检查较二维检查具有更高的可靠性；同时提出CT检查测量LLD 时均是在仰卧位进行，可能与患者在站立位或行走时感知到的LLD 不同，必要时应摄站立位、坐位等功能体位X 线片。

2 THA 术前评估

2.1 二维模板

术前模板测量是THA 术前计划的重要步骤，能够预测髋关节旋转中心位置、选择假体型号及确定植入位置，纠正LLD，恢复正常的股骨和髋臼偏心矩，最终恢复髋关节正常生物力学[21-22]。在选择不同的模板方法时，须考虑时间效率、成本、可重复性和准确性，目前X 线片二维模板仍是标准方法。但是，不容忽视的是THA 术后LLD 受多个变量的影响。二维模板操作麻烦，受 X 线片放大率、拍摄质量以及投照角度的影响，需要规划技巧和空间想象力、计算力；二维成像可能无法充分显示因先前生长停滞、骨折或手术而导致的非典型多平面髋臼或股骨近端畸形患者的解剖结构。二维规划术中识别异常解剖标志、定位对线和评估软组织张力取决于术者经验[22]，准确性和可重复性有限，对于确保下肢长度相等并不可靠[21]。

2.2 三维模板

与传统二维模板相比，三维模板被认为是恢复髋关节生物力学的有用工具，尤其是在涉及解剖结构变异时独立于术者的经验，可以精准评估人体解剖结构（如偏心距、髋关节旋转中心）和解剖变量（如LLD）[22-24]。虽然THA 三维规划具有较高的精确度，但也有许多缺点，如软件版权限制不能广泛开展、规划耗费时间长、医生学习曲线长（股骨与髋臼分割、关键点选取等具有挑战），因此知道如何使用三维规划软件并不能转化为成功的术前规划。术前规划的必要步骤之一是解剖标志识别。近期通过使用人工智能算法自动识别解剖标志的三维规划获得进一步研究[21,25]。目前基于人工智能辅助的AI HIP 技术使得THA 规划更加简单，可有效解决三维术前规划软件操作复杂的问题，具有一定的实用价值和应用前景[25]。对于髋臼及股骨假体，根据术前规划结果徒手置入髋臼杯及股骨柄准确性受到一定的限制。将术前规划结果完美呈现在术中的方法有3 种：计算机导航、THA 机器人和3D 打印导板。考虑到成本效益，3D 打印个体化截骨导板在复杂髋臼重建中具有重要价值[26-28]。Tu 等[26]利用3D 打印导板解决了Crowe Ⅳ型DDH 髋臼假体放置时的髋臼定位和安装方向等问题,术后患者LLD 及跛行步态均有明显改善。Ferretti 等[27]得出了相同的结论。Wang 等[28]采用新的个体化截骨导板辅助方法在术前进行手术模拟三维髋臼重建，认为该方法尤其适用于Crowe Ⅲ型和Ⅳ型DDH 患者。

3 THA 术中评估

3.1 软组织平衡及术中标记

软组织平衡评估主要是评估稳定性，任何软组织平衡测试的准确性取决于施加的力和软组织松弛程度[29]。术中测试包括Ober 试验、Shuck 测试、Drop-kick 试验及Galeazzi 试验等来评估软组织张力和髋部稳定性[12]。Ober 试验可检测阔筋膜张肌和股直肌的紧绷程度，Shuck 测试用在髋臼和股骨假体安装试模后检查麻醉下软组织张力。但这些测试的可重复性很差[12,29]，结果受术者经验、麻醉类型、手术入路、患者体位（侧卧还是仰卧）以及是否使用矫形床等因素的影响。因此，要获得理想的下肢长度需要术中进行精确的测量。

在测量过程中使用稳定的骨盆标志并准确定位下肢是一种简单的方法。以下方法在术中较常用且准确度也较高。①两定点测量法：即通过测量髂骨和股骨上的一些特定的固定点来评估LLD，通常是在髋臼和股骨近端各取一固定点，用克氏针或螺钉固定作为标志，通过测量假体安置前后2点间的距离差值来计算肢体长度的改变值。②术中透视法[30-31]：利用术中与术前骨盆正位X 线片进行比对，即根据解剖标志对应关系如坐骨结节最低点与小转子顶点、泪滴最低点与梨状窝等评估LLD。Debi 等[31]报道，术中透视联合直接前方入路THA 可以显著降低髋臼假体错位的发生率，从而减少 LLD 发生。术中透视是一种简单、廉价且快速的工具，建议在THA 术中使用。

3.2 术中技术

迄今为止，文献中描述了约 20 种不同的术中技术来实现LLD 矫正[32-38]。术中大多使用固定的骨盆标志（髋臼泪滴下缘或坐骨结节）、髋臼标志（髋臼横韧带、坐骨支前上方的髋臼后缘下沟和髋臼上缘）及在手术过程中变化的股骨标志（股骨头中心、大转子顶端和小转子最近端）。髋臼外部和内部参考标记可用于指导髋臼假体定位[38]。当使用外部标志时必须谨慎，侧卧位时骨盆位置和方向可能会发生变化。为了使这些参考标志准确，手术台须与地板齐平，且在进行手术前后所有平面上都必须精确再现髋关节的位置。常采用术中触摸髌骨、足跟来粗略评估LLD。但这种方法准确性有限，测量时要求双下肢保持在伸直位，稍有内外翻改变即可影响测量值。Sarin 等[32]研究认为，股骨相对于骨盆的旋转不良时，股骨外展（内收）仅5°～10° 的变化会导致8～17 mm 的测量误差。Enke 等[33]肯定了各种测量方法在减少LLD中的优势，但认为术中LLD 评估的正相关性较低（r＝0.339），而术中偏心距测量的相关性中等（r＝0.644），提醒术者不要过度依赖特定方法而忽视手术原则。Chen 等[34]针对测量过程中体位容易发生变化的问题增加了双反“U”形垫的设计，此外在校准器两侧增加了延长杆，可以有效地在术中测量时使肢体保持在同一水平位置，增加了“L”形卡尺的精度，并在校准器主体上方放置气泡水准仪，使校准器在测量过程中始终与地面平行。Nossa 等[36]比较3 种不同的术中测量方法：①比较对侧髌骨和足跟的术中位置；②采用髋臼上固定的类似罗盘的装置测量肢体长度和偏心距；③测量大转子顶点至股骨头旋转中心之间的距离。该研究认为，第3 种方法减少术后LLD 最佳。Halai 等[37]报道，术中卡尺结合术前模板是THA术后减少LLD 的可靠方法，但其缺陷是未考虑髋臼旋转中心个体差异。Shiramizu 等[29]描述了使用 Steinman 针和可调节卡尺实现术中肢体长度矫正的技术，研究的局限是没有讨论测量技术的准确性，也未提及预测延长与实际延长之间的相关性。因此，为了克服这些缺陷，Tagomori 等[38]在髋臼后缘做一1 mm 宽、3 mm 长的标记，保持患侧中立位，测量大转子尖至髋臼后缘标记点的距离，结果使LLD＜ 3 mm 达到89%，LLD＜5 mm 达到98%，该技术缺点是因髋臼后缘处的大骨赘而难以准确定位。

3.3 截骨与非截骨技术

是否选择短缩截骨取决于术前规划和测量，特殊情况下为确保假体稳定，适当肢体延长是必要的。股骨头高度脱位和关节周围软组织严重挛缩使髋关节复位困难，下肢过度牵引可导致THA术后神经损伤。因此，上世纪70 年代Charnley 等首先引入截骨术来帮助严重DDH 的髋关节复位，截骨的意义在于缓解肌群肌肉、筋膜结构的延长，防止坐骨神经过度牵拉损伤。转子滑动截骨术和转子下缩短截骨术是两种最常用的技术，经典转子下横向截骨术可提供旋转重新排列而不扭转股骨近端解剖，但骨不连是其主要并发症之一。生物力学实验发现，横向、斜形、梯形和双 V 形截骨具有相似的稳定性[39-42]。Wang 等[42]回顾性分析62 例接受非骨水泥 THA 和转子下横向缩短截骨术的Crowe Ⅳ型DDH 患者（76 髋）临床资料，结果显示在平均10 年的随访中，均取得良好的临床结果并显著降低LLD 发生率。Erdem 等[43]报道，转子下横向缩短截骨术治疗Crowe Ⅳ型DDH 患者，临床 LLD 从术前的（4.3±1.3）cm 下降到术后随访时的（1.2±0.6）cm。然而，许多截骨方法会缩短下肢长度，并由于截骨过多，部分Crowe Ⅳ型 DDH 术后实现下肢长度相等仍然困难[44]。Hitz 等[45]采用一期THA 而不进行转子下截骨术，远期随访显示所有髋臼假体均位于真髋臼内，无明显移位，假体生存率达96.1%。还有学者推荐将股骨距截骨线设置尽可能低、使用强效肌肉松弛药物、使用 Hohman 牵开器帮助复位等非截骨THA 技术[46]。Lee 等[47]报道，对于高度髋关节脱位患者，为最大限度地解决LLD，软组织松解后再行骨骼牵引延长的二期THA 可能是解决严重LLD 的替代治疗选择。

4 THA 术中计算机辅助导航及机器人技术

传统THA 无法提供关于髋关节或LLD 生物力学的实时、客观数据，因此在复杂髋关节病变患者中进行传统THA 恢复LLD 技术难度较大。计算机导航系统可通过术中测量假体和骨盆的相对位置指导术者按照术前规划的角度植入假体，更好地放置髋臼杯和股骨柄，并可术中微调截骨或假体定位。Ellapparadja 等[48]对比了运用导航技术与不运用导航技术恢复LLD 的精确性，结果显示导航组146 例（96.05%）患者 LLD≤6 mm，而在非导航组中仅有 51%的患者 LLD≤6 mm。但是也应该看到，虽然导航测量值是精确计算的，但精度在很大程度上取决于术者控制的映射和参考点，因此LLD 的可能性仍然存在。Manzotti 等[49]的前瞻性配对研究显示，虽然计算机导航在THA 中可显著恢复肢体长度，但计算机辅助组手术时间较长，术后并发症包括髂嵴或股骨针部位骨折、针部位感染、插入部位疼痛以及由于无法恢复肢体长度和稳定性而导致假体脱位。总之，与传统THA 相比，计算机辅助导航的使用使THA 更精确，两种方式并发症发生率无显著差异。然而，此两种方式的临床结果评分无显著性差异，因此需要更多高质量的随访研究来确定其对假体寿命和翻修率的影响。

THA 机器人在人工智能加持和算法不断优化下，越来越精准化、智能化和微创化，其实际是由规划导航系统和机械臂控制系统2 部分组成，术中在机械臂的辅助下显著克服人力误差并精准置入假体[50-52]，从而完美实现术前计划，减少术后LLD、偏心距过大或过小、脱位等并发症的发生。Bargar等[50]临床研究表明，使用ROBODOC 机器人辅助进行THA，结果机器人组股骨柄安放位置显著优于传统手术组，且术中骨折和术后LLD 发生率低于传统手术组，术后功能评分也显著高于传统手术组。Nodzo 等[51]采用Mako 机器人手臂辅助技术进行THA，计划术中总下肢长度变化为3.2 mm，术后测量的平均总下肢长度变化为1.6 mm。近期Hayashi等[52]评估MAKO 机器人辅助THA 治疗DDH 患者时假体植入的准确性，结果显示DDH 和非 DDH 患者下肢长度、联合偏心距均获得良好恢复。

5 LLD 处理方法

多数学者建议在THA 术后LLD 最初3 个月采取保守治疗，对于挛缩引起LLD 者可以通过伸展运动和外展肌加强锻炼及物理治疗来改善，如果差异不超过15 mm，则患者能够习惯这种差异，不会产生明显的影响，3 个月后仍不能改善，再予以手术纠正。髋关节或腰椎神经系统受损、髋关节不稳定、疼痛和（或）生活质量受损且在术后 6～12 个月内未缓解的患者，可能需要进行翻修术[12]。当然，对不可纠正性THA 术后LLD 则不宜行翻修术。如果LLD 的原因与髋关节无关而采取髋部重建方法来代偿，则可能引起髋关节功能问题。