全髖關節置換術(THA)是用模擬髖關節解剖的生物材料代替人體髖關節,在股骨頭缺血性壞死、股骨頸頭下型骨折、發育性髖關節發育不良、終末期髖關節骨性關節炎及髖部腫瘤等患者的緩解疼痛、關節功能恢復等方面起到了極其重要的作用。良好的耐磨性、耐腐蝕性、生物相容性是理想的材料應具有的特性。除了選料良好外,THA術中生物力學的考慮和假體的正確固定,對預后同樣重要。研究表明,在THA術中重建股骨偏心距(FO)與假體穩定性、聚乙烯的磨損狀況等均有一定的關系。因此,THA術中生物力學研究與假體固定技巧成了目前研究的重要課題,而股骨假體的FO則是研究的核心。為此,筆者對有關FO與THA術中生物力學、與THA術后效果的關系以及重建的方法技巧作一綜述。
FO的定義
FO是指股骨頭或股骨頭假體旋轉中心至股骨干長軸的垂直距離。
FO與THA術中的生物力學
髖關節可以看作一個杠桿。股骨頭旋轉中心是杠桿的支點。單腿站立時,杠桿的一側為身體重量,其力臂是股骨頭旋轉中心至身體重心重力線的垂直距離;另一側為外展肌肌力,其力臂是股骨頭旋轉中心至該肌肉作用力方向的垂直距離。而支點(即髖關節關節面)則承受著與上述兩負荷相關的合力。步行時髖關節接觸壓力峰值是體重的3.5~5.0倍;單腿站立時,髖關節受力可達體重的6倍;提重物、奔跑或跳躍時,髖關節負荷可相當于體重的10倍。減輕髖關節關節面的受力對于減少關節假體的界面磨損以及提高假體使用壽命至關重要。所以,如果增加了外展肌力臂,就可減輕外展肌負擔,同時減輕了髖關節關節面受力,提高假體的使用壽命。與外展肌力臂緊密相關的是FO,因此重建FO相當重要。
髖外展肌指的是外層的闊筋膜張肌和里層的臀中肌和臀小肌。髖外展肌力在行走中的作用十分重要,它對人體正常步態的維持,預防跛行方面起到了重要作用。同時,Bourne等的研究表明行走時髖外展肌負荷為體重的2.6~2.8倍,因此髖外展力量減弱使髖關節的穩定性下降。如果增加外展肌力臂,就可以減輕外展肌負擔,減少外展肌疲勞的發生。外展肌力在THA術后是呈減弱趨勢的。THA術后外展肌功能降低主要可能有2個原因:一是手術損傷臀中肌、臀小肌,比如外側切口容易損傷臀中肌,后入路容易損傷臀小肌;一是THA改變了髖關節中心,杠桿兩側力臂改變,打破了髖關節杠桿原來的動力平衡。THA后外展肌肌力本身就會減弱,如果這時FO沒有得到重建,外展肌就需要加強肌力收縮,一者會很快因疲勞而停止運動或跛行,二者加強的肌力收縮能導致髖關節負荷大,聚乙烯磨損速度加快。
重建FO的意義
加強髖外展肌力及維持正常的步態 FO得到重建或增大可恢復或增加外展肌力臂,相當于加強了髖外展肌肌力。較小的力量即可達到行走平衡,外展肌不容易疲勞,減少了跛行的發生率。相反地,如果FO過小,外展肌需要加強肌肉收縮,早期可以代償,但長期加強收縮容易使外展肌出現疲勞,因而出現跛行或關節脫位。Mahmood等根據術中FO的情況將250例患者分成FO減少組、FO正常組和FO增加組,研究結果表明FO減少組外展肌肌力明顯下降。FO減少時,外展肌容易發生疲勞而力量下降,外展無力因而行走時身體代償性地向患側傾斜,于是引起了步態的改變。
增加了髖關節穩定性 THA術后FO偏小的患者,關節囊處于松弛狀態,外展肌也處于相對松弛狀態,因而容易發生脫位。Robinson等回顧分析了采用大頭進行髖關節置換的580例髖關節患者,發現FO減少將會增加發生脫位的概率,認為重建FO對減少關節脫位的發生至關重要。
增大髖關節活動范圍及良好的髖關節功能 適宜的FO可以避免髂骨和股骨大粗隆的撞擊,從而使髖關節的外展功能達到最佳。THA術后重建FO,能使患者術后行走力量增強,避免了髖關節撞擊,加強了關節活動范圍,功能恢復速度快,恢復效果好,疼痛減輕,患者自我體驗和滿意度提高。
延長人工關節使用壽命 適宜的FO能使關節面間的應力保持最小狀態,從而減慢聚乙烯的磨損速度,延長人工關節使用壽命。Little等以患側FO與對側相差在5mm以內為FO得到重建的標準,算出FO得到重建的患者磨損率是0.12mm/年,而FO未得到重建的患者磨損率是0.16mm/年。
FO重建的技巧及方法選擇
術前精細的測量 X線片是測量FO方便和較經濟的方法。術前拍攝標準的雙髖正側位X線片,為了結果的準確性,體位上將雙下肢內旋15°~20°。拍攝時將一尺子或金屬硬幣置于X線片投照范圍內,攝片后根據標記計算出X線片上的各部位實際距離,從而獲得較為準確的FO的值。然而,普通X線片中股骨或多或少存在旋轉,因而結果的準確性受到了影響。如果患者經濟條件允許,可常規做三維CT重建檢查,有助于獲得精確的FO數值,有助于術者心中有數,減少手術的盲目性。蘆北極等研究表明,三維CT掃描重構技術可獲得準確的FO測量值,且拍攝時不受患者體位變化的影響。隨著技術的發展,數字X線片和三維CT成像更加精確清晰,不僅可以在術前進行模板測量,而且還可以提供信息規劃手術和預估術中假體型號。
術前測量骨盆傾斜度和肢體長度、術中測量FO 骨盆傾斜度和肢體長度的檢查屬于術前基本的檢查,在重建FO的同時要整體規劃。骨盆傾斜度根據X線片上雙側髂棘上連線和水平線之間的角度來計算。肢體長度的測量根據髂前上棘至內踝下緣的距離來判斷。FO的測量根據術中股骨頭旋轉中心和股骨大粗隆之間的距離來判斷,除了肉眼觀察及假體配件長度計算,Xue等發明了一種設備可以在術中準確測量并恢復FO。關于FO得到重建的標準,被認為是與正常側FO相比差距在4mm內。手術中假體安置后要評估假體頭臼界面的穩定性和松緊度,通過過伸、伸直以及屈曲至90°觀察是否脫位來評估穩定性,通過向下牽拉肢體觀察假體關節間隙變化判斷松緊度,要考慮到麻醉因素引起的肌肉松弛。
準備多種偏距和型號的假體 同時準備不同頸干角的多個假體。并且,在同一種頸干角的前提下準備各種不同頸長的多個假體。這樣,術中假體選擇的機會增加,確保每個患者有合適的型號可用,提高手術的質量。
確定髖關節旋轉中心髖臼杯的位置 多數人認為手術后髖關節旋轉中心髖臼杯的最佳位置是原始髖臼位置。Tezuka等的研究顯示在保持髖臼原始位置的前提下,增加FO可增加外展肌的功效。理論上通過髖臼杯內移也可以增加FO,但如果這么做,可能導致外展肌張力下降,起負面作用。
使用高FO假體 高FO假體是指在維持頸干角不變的前提上,在增加頸長的情況下使髖關節中心向內下方移位,因此既增加了FO又使患肢長度基本保持不變,是比較理想的重建或增加FO的方法。國外研究表明,它穩定性好,重建FO的成功率高,不會使肢體過長。
使股骨大粗隆外移 通過股骨大粗隆處截骨外移,可增加FO的長度,間接增加外展肌的功效。但是這種方式創傷大,截骨處容易發生骨不連,截骨處易疼痛,患者較易出現跛行。
增加股骨假體頸長 郝思春等利用三維有限元素法評估不同FO對THA應力的影響,發現頸長在35~44mm假體應力最低,重建FO的效果最好。增加頸長使FO加大,使外展肌效率增加,但同時可以使肢體長度增加,產生雙下肢不等長、行走姿勢不當、腰背痛等并發癥。因此,手術前要測量雙側下肢長度,這種方法最適合應用于患側肢體縮短的患者。
對股骨頸的截骨面的調整 股骨假體置入的深度水平由股骨頸的截骨面水平決定。如果截骨平面低,則需增加假體頸長才能恢復患側下肢的長度,于是FO也增大了:相反地,需要減少頸長,FO減少。要注意的是,股骨距是對股骨假體的扭轉穩定性極其重要的結構。若股骨距犧牲過多,容易產生假體松動。
減小頸干角 Incavo等的隨訪顯示,使用頸干角小的假體重建了FO,術后患者關節功能及關節穩定性較滿意。使用頸干角小的假體,增加了杠桿力臂,可以增加FO,增加外展肌的長度。但與此同時,頸干角變小,可能會增加假體頭頸結合部應力,假體松動或斷裂的可能性增加。
使用組配式假體系統 這種方式的優勢在于可以利用個性化的假體來滿足不同的病情需要,重建髖關節力學。不僅可以調整FO,還能矯正下肢長度和股骨頸前傾角。陳宜等隨訪了對THA患者施行組配式假體手術,使用這種假體可在保持良好的下肢長度的情況下重建FO,髖關節外展肌力、穩定性及活動度均較良好,降低了術后并發癥發生率。
綜上所述,在THA術中FO的重建具有重要的意義。FO的重建可以加長外展肌力臂,減輕外展肌疲勞和跛行,增加關節活動范圍,增強關節功能,增加關節穩定性,也可減少術后聚乙烯的磨損,增加人工關節的遠期生存率等。重建FO應注意術前充分準備各種型號的假體,進行模板測量、雙下肢長度和骨盆傾斜度的測量,具體重建方法視患者病情而定,有增加假體頸長,使用高FO假體,調整股骨頸截骨面,股骨大粗隆截骨,減小頸干角、使用組配式假體等方法。
來源:中國骨與關節損傷雜志2017年6月第32卷第6期