引用本文: 郭曙光, 孫俊英, 査國春, 魏召勸, 陸奇峰. 不同直徑股骨頭對高交聯聚乙烯髖臼內襯磨損影響的初步研究. 中國修復重建外科雜志, 2014, 28(11): 1333-1337. doi: 10.7507/1002-1892.20140289 復制
人工全髖關節置換術(total hip arthroplasty,THA)是治療髖關節終末期疾病的首選方法,臨床療效較好;但傳統聚乙烯髖臼內襯因磨損產生大量聚乙烯磨屑,引起骨溶解,導致假體松動的問題未根本解決,已成為影響其長期療效的主要原因[1]。高交聯聚乙烯(highly cross-linked polyethylene,HXLPE)抗磨損性能較傳統聚乙烯材料顯著提高,能有效減少聚乙烯磨屑,因此能降低骨溶解、減少假體松動、提高假體生存率[2]。有研究表明[3],股骨頭直徑會影響傳統聚乙烯髖臼內襯的磨損率,直徑越大,容積性磨損越高、線性磨損越低。但不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯磨損率的影響是否與傳統聚乙烯相同,罕見相關報道[4]。我們回顧總結了于泰州市人民醫院行THA治療的髖關節疾病患者臨床資料,分析不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯磨損的影響差異。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者納入標準
①初次THA患者;②手術由同一組醫生完成;③采用相同設計的金屬臼杯、HXLPE髖臼內襯、股骨柄假體;④隨訪時間 > 5年且隨訪資料完整者。2004年1月-2007年12月,共48例(51髖)因髖關節疾病行THA治療,其中41例(43髖)符合標準納入研究。
1.2 一般資料
本組男22例(23髖),女19例(20髖);年齡35~89歲,平均60.2歲。體重指數(body mass index,BMI)17.9~42.4 kg/m2,平均28.0 kg/m2。單髖39例,其中左髖21例,右髖18例;雙髖2例。股骨頸骨折26髖,Garden分型:Ⅰ型6髖,Ⅲ型20髖;受傷至手術時間3~7 d,平均5.1 d。股骨頭缺血性壞死8髖,Ficat分期:Ⅲ期3髖,Ⅳ期5髖;病程2~6年,平均3.2年。骨關節炎5髖,病程5~9年,平均6.7年。風濕性關節炎2髖,病程分別為9年和15年。先天性髖臼發育不良2髖。采用雙能X線骨密度儀檢測患髖骨密度值為0.623~0.708 g/cm2,平均0.687 g/cm2。
1.3 手術方法及分組
全麻下,采用髖關節后外側入路,按常規THA手術步驟操作;均采用美國強生公司髖關節假體系統。股骨假體選擇根據骨質量指標(骨密度等)、股骨近端髓腔的解剖形態及患者體質、日常活動程度等因素綜合決定,股骨頭直徑選擇根據髖臼大小、股骨頭外圍最大徑、人工關節脫位的解剖學風險因素、假體材料供應情況、患者年齡及日常活動等因素綜合決定[5]。本組患者按使用股骨頭直徑不同分為兩組,A組25例(26髖)為普通直徑球頭HXLPE髖臼內襯組,采用股骨頭直徑26?mm 10髖,28?mm 16髖;B組16例(17髖)為大直徑球頭HXLPE髖臼內襯組,采用股骨頭直徑32?mm 8髖,36?mm 7髖,40 mm 2髖。
1.4 術后處理
術后患者取平臥位,雙腿間放三角枕防止髖關節內收及外旋。行踝關節伸屈活動練習,促進下肢靜脈回流,防止下肢深靜脈血栓形成。常規應用抗生素3?d,術后3 d拔出引流管。術后1周攝髖部X線片判斷假體位置,如無股骨近端骨折、假體不穩表現,可扶雙拐下地行走;1個月后逐步棄拐行走。
1.5 療效評估指標
1.5.1 臨床療效評估
記錄術后并發癥發生情況,包括下肢深靜脈血栓形成、深部感染及假體脫位等。術前、術后3個月、6個月、1年及以后每年隨訪1次,采用Harris評分標準[6]評定髖關節功能。
1.5.2 X線片評估
術后即刻、3個月、6個月、1年及以后每年隨訪1次,攝雙髖正位及患髖側位X線片,觀測以下指標。
①股骨頭累積穿透位移與線性磨損率:從術后1年開始,參照文獻[7-8]方法以髖臼中心為參照,測量并計算股骨頭累積穿透位移(即髖臼內襯的線性磨損程度),具體步驟:采用計算機輔助設計專業圖形軟件[9](廣州中望龍騰軟件股份有限公司),首先調整圖像角度使兩坐骨結節連線與頁面水平線重合,在X線片上畫出與股骨頭輪廓相重合的圓,軟件自動找出圓心并標記,即為股骨頭中心;同法找出髖臼中心并標記。調整比例尺后測量髖臼中心與股骨頭中心的水平距離(x)與垂直距離(y)。在髖臼中心上方的y值為正值,下方為負值;在髖臼中心內側的x值為正值,外側為負值。根據術后即刻與每個隨訪時間點的股骨頭中心及髖臼中心的水平與垂直距離差值[(x2-x1),(y2-y1)],按以下公式計算股骨頭累積穿透位移值:。如股骨頭累積穿透位移值為負值,作為無效值去除。正值則按以下公式計算線性磨損率:股骨頭累積穿透位移值/隨訪時間。
由于髖臼內襯蠕變[10]主要發生在術后1年左右,其發生因素涵蓋髖臼安裝技術、假體配件間初始接觸度及機械碰撞、內襯磨損等多元機制[11],因此本研究從術后第2年開始計算內襯線性磨損率。
②髖臼外展角:于術后即刻雙髖正位X線片上測量髖臼外展角,即髖臼開口投照后所形成的橢圓長軸線與兩坐骨結節連線的夾角[12]。
③假體周圍骨溶解評估:于各時間點X線片觀察有無假體周圍骨溶解。骨溶解定義為假體周圍與骨質之間出現X線透亮帶且寬度 > ?l?mm[13]。若透亮帶為扇形,為擴張性骨溶解;若X線透亮帶與假體平行,為襯性骨溶解。對髖臼側假體周圍骨溶解采用DeLee和Charnley髖臼分區[13-14]描述。對股骨側假體周圍骨溶解采用Gruen股骨分區[15]描述。
④假體固定穩定性與松動評定:于各時間點X線片觀察假體固定穩定性與松動情況,髖臼假體位置按照Latimer等[16]方法判斷,股骨假體位置采用D’Antonio法[17]判斷。采用Kawamura等[18]標準評定髖臼假體穩定性:穩定的骨長入固定,在雙髖正位X線片上觀察,髖臼假體的3個髖臼分區中至少有2個區域未出現X線透亮帶。穩定的纖維長入固定,髖臼假體與骨界面之間觀察到X線透亮帶,但透亮帶寬度≤1 mm,無進行性發展;髖臼假體位置未出現移動。假體影像學松動,X線片上觀察到髖臼假體周圍出現連續性透亮帶且寬度 > 2 mm,呈進行性發展;髖臼假體移位 > 2 mm或外展角改變 > 5°。股骨假體穩定性按照Engh等[19]標準:穩定的骨長入固定,股骨假體固定良好,位置未改變,股骨-假體界面無X線透亮帶。穩定的纖維長入固定,股骨假體周圍出現≤1 mm X線透亮帶,但無進行性發展趨勢和假體移位發生。假體影像學松動,X線片上觀察到股骨假體周圍出現連續性透亮帶且寬度 > 2 mm,呈進行性發展;股骨假體進行性下沉 > ?2?mm。在髖臼假體及股骨假體出現影像學松動的同時,伴有髖部活動時疼痛、股骨縱軸叩擊痛、髖關節功能減退畸形等臨床癥狀則為假體臨床松動[20-21]。
1.6 統計學方法
采用SPSS13.0統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示,數據若符合正態分布及方差齊性,組間比較采用獨立樣本t檢驗,反之采用MannWhitney U檢驗;組內各時間點間比較采用重復測量方差分析,兩兩比較采用SNK檢驗;計數資料組間比較采用χ2檢驗或Fisher確切概率法;檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 臨床療效評估
術后患者切口均Ⅰ期愈合,無切口及深部感染、下肢深靜脈血栓形成及神經損傷等并發癥發生。兩組患者均獲隨訪,隨訪時間5~9年,平均5.7年。無1例患者行二期翻修術。兩組術后各時間點Harris評分均較術前顯著提高,差異有統計學意義(P < 0.05);術后各時間點間比較,差異均無統計學意義(P > 0.05)。手術前后各時間點兩組間比較,差異均無統計學意義(P > 0.05)。見表 1。

2.2 影像學評估
術后即刻X線片示A、B組髖臼外展角分別為(31.4±3.8)°和(32.3±4.1)°,差異無統計學意義(t=0.482,P=0.621)。末次隨訪時,A組25髖(96.2%)、B組16髖(94.1%)假體獲穩定的骨長入固定,比較差異無統計學意義(χ2=2.984,P=0.863);剩余1髖均為穩定的纖維長入固定;無髖臼假體移位和股骨假體移位、下沉現象。A、B組各有1例(1髖)于術后5年發現髖臼1、2、3區X線透亮帶(均 < ?1?mm),股骨假體周圍未發現透亮帶。
兩組股骨頭累積穿透位移值均為正值,納入研究。A、B組術后1~5年每年股骨頭累積穿透位移值比較,差異均無統計學意義(P > 0.05)。見表 2。A、B組術后線性磨損率分別為(0.026?±0.007)mm/年和(0.025?±?0.007)mm/年,比較差異無統計學意義(t=0.708,P=0.483)。

3 討論
在THA中應用大直徑股骨頭假體可減少頸臼碰撞、增加股骨頭脫位距離,因此能提高髖關節活動度及增加髖關節穩定性[11]。但有學者認為,股骨頭直徑與聚乙烯髖臼內襯的磨損有關[3, 22]。Livermore等[22]研究發現32?mm股骨頭對傳統聚乙烯髖臼內襯的三維磨損率及總磨損率明顯大于22 mm或28 mm股骨頭,并伴有骨溶解增加。
既往研究表明,HXLPE髖臼內襯與傳統聚乙烯髖臼內襯在磨損方面有明顯差異[23-25]。Muratoglu等[26]采用Boston人工髖關節模擬器研究了普通直徑股骨頭(22~32?mm)對HXLPE髖臼內襯的磨損,結果表明其線性磨損率極低。其他類型的人工髖關節模擬器相關實驗也表明[27],即使大直徑(甚至為46 mm)股骨頭對HXLPE髖臼內襯的磨損也極低,提示不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯的磨損與股骨頭直徑無相關[28]。Digas等[29]研究表明,即使股骨頭直徑為46 mm,也不會增加HXLPE髖臼內襯磨損。Bragdon等[30]進行了前瞻性研究,并采用放射線三維分析方法,評估普通直徑(28 mm)或大直徑(36 mm)人工股骨頭對HXLPE髖臼內襯的磨損,經3年隨訪發現,兩組線性磨損率和容積性磨損率相似。Geller等[31]比較了大直徑(36、38或40 mm)股骨頭對HXLPE髖臼內襯的線性磨損率和容積性磨損率,發現兩者之間無明顯差異,且線性磨損率極低。Hammerberg等[32]的近5年周期臨床研究結果提示,大直徑(≥32 mm)股骨頭和HXLPE髖臼內襯間磨損現象與標準直徑(28?mm)股骨頭相比,其線性、三維磨損指標均無明顯差異,建議對于具有高脫位風險的THA患者首選HXLPE髖臼內襯與大直徑人工股骨頭配比應用。本研究結果也表明,體內不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯的磨損均較低,且不同直徑股骨頭組間髖臼內襯線性磨損率差異無統計學意義。
綜上述,本研究表明不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯磨損的影響無明顯差異;HXLPE內襯磨損率極低,是人工關節界面理想選擇。但本研究也存在以下不足:①為回顧性研究,病例數較少,結論的有效性低于大樣本前瞻性隨機研究。②本研究中HXLPE髖臼內襯5年線性磨損率最大為(0.026±0.007)mm/年,已接近本研究所采用磨損率檢測方法的敏感度及測量極限,故有可能產生測量偏倚。③未應用個體活動檢測標準,以評估個體活動對HXLPE髖臼內襯磨損的影響。
人工全髖關節置換術(total hip arthroplasty,THA)是治療髖關節終末期疾病的首選方法,臨床療效較好;但傳統聚乙烯髖臼內襯因磨損產生大量聚乙烯磨屑,引起骨溶解,導致假體松動的問題未根本解決,已成為影響其長期療效的主要原因[1]。高交聯聚乙烯(highly cross-linked polyethylene,HXLPE)抗磨損性能較傳統聚乙烯材料顯著提高,能有效減少聚乙烯磨屑,因此能降低骨溶解、減少假體松動、提高假體生存率[2]。有研究表明[3],股骨頭直徑會影響傳統聚乙烯髖臼內襯的磨損率,直徑越大,容積性磨損越高、線性磨損越低。但不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯磨損率的影響是否與傳統聚乙烯相同,罕見相關報道[4]。我們回顧總結了于泰州市人民醫院行THA治療的髖關節疾病患者臨床資料,分析不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯磨損的影響差異。報告如下。
1 臨床資料
1.1 患者納入標準
①初次THA患者;②手術由同一組醫生完成;③采用相同設計的金屬臼杯、HXLPE髖臼內襯、股骨柄假體;④隨訪時間 > 5年且隨訪資料完整者。2004年1月-2007年12月,共48例(51髖)因髖關節疾病行THA治療,其中41例(43髖)符合標準納入研究。
1.2 一般資料
本組男22例(23髖),女19例(20髖);年齡35~89歲,平均60.2歲。體重指數(body mass index,BMI)17.9~42.4 kg/m2,平均28.0 kg/m2。單髖39例,其中左髖21例,右髖18例;雙髖2例。股骨頸骨折26髖,Garden分型:Ⅰ型6髖,Ⅲ型20髖;受傷至手術時間3~7 d,平均5.1 d。股骨頭缺血性壞死8髖,Ficat分期:Ⅲ期3髖,Ⅳ期5髖;病程2~6年,平均3.2年。骨關節炎5髖,病程5~9年,平均6.7年。風濕性關節炎2髖,病程分別為9年和15年。先天性髖臼發育不良2髖。采用雙能X線骨密度儀檢測患髖骨密度值為0.623~0.708 g/cm2,平均0.687 g/cm2。
1.3 手術方法及分組
全麻下,采用髖關節后外側入路,按常規THA手術步驟操作;均采用美國強生公司髖關節假體系統。股骨假體選擇根據骨質量指標(骨密度等)、股骨近端髓腔的解剖形態及患者體質、日常活動程度等因素綜合決定,股骨頭直徑選擇根據髖臼大小、股骨頭外圍最大徑、人工關節脫位的解剖學風險因素、假體材料供應情況、患者年齡及日常活動等因素綜合決定[5]。本組患者按使用股骨頭直徑不同分為兩組,A組25例(26髖)為普通直徑球頭HXLPE髖臼內襯組,采用股骨頭直徑26?mm 10髖,28?mm 16髖;B組16例(17髖)為大直徑球頭HXLPE髖臼內襯組,采用股骨頭直徑32?mm 8髖,36?mm 7髖,40 mm 2髖。
1.4 術后處理
術后患者取平臥位,雙腿間放三角枕防止髖關節內收及外旋。行踝關節伸屈活動練習,促進下肢靜脈回流,防止下肢深靜脈血栓形成。常規應用抗生素3?d,術后3 d拔出引流管。術后1周攝髖部X線片判斷假體位置,如無股骨近端骨折、假體不穩表現,可扶雙拐下地行走;1個月后逐步棄拐行走。
1.5 療效評估指標
1.5.1 臨床療效評估
記錄術后并發癥發生情況,包括下肢深靜脈血栓形成、深部感染及假體脫位等。術前、術后3個月、6個月、1年及以后每年隨訪1次,采用Harris評分標準[6]評定髖關節功能。
1.5.2 X線片評估
術后即刻、3個月、6個月、1年及以后每年隨訪1次,攝雙髖正位及患髖側位X線片,觀測以下指標。
①股骨頭累積穿透位移與線性磨損率:從術后1年開始,參照文獻[7-8]方法以髖臼中心為參照,測量并計算股骨頭累積穿透位移(即髖臼內襯的線性磨損程度),具體步驟:采用計算機輔助設計專業圖形軟件[9](廣州中望龍騰軟件股份有限公司),首先調整圖像角度使兩坐骨結節連線與頁面水平線重合,在X線片上畫出與股骨頭輪廓相重合的圓,軟件自動找出圓心并標記,即為股骨頭中心;同法找出髖臼中心并標記。調整比例尺后測量髖臼中心與股骨頭中心的水平距離(x)與垂直距離(y)。在髖臼中心上方的y值為正值,下方為負值;在髖臼中心內側的x值為正值,外側為負值。根據術后即刻與每個隨訪時間點的股骨頭中心及髖臼中心的水平與垂直距離差值[(x2-x1),(y2-y1)],按以下公式計算股骨頭累積穿透位移值:。如股骨頭累積穿透位移值為負值,作為無效值去除。正值則按以下公式計算線性磨損率:股骨頭累積穿透位移值/隨訪時間。
由于髖臼內襯蠕變[10]主要發生在術后1年左右,其發生因素涵蓋髖臼安裝技術、假體配件間初始接觸度及機械碰撞、內襯磨損等多元機制[11],因此本研究從術后第2年開始計算內襯線性磨損率。
②髖臼外展角:于術后即刻雙髖正位X線片上測量髖臼外展角,即髖臼開口投照后所形成的橢圓長軸線與兩坐骨結節連線的夾角[12]。
③假體周圍骨溶解評估:于各時間點X線片觀察有無假體周圍骨溶解。骨溶解定義為假體周圍與骨質之間出現X線透亮帶且寬度 > ?l?mm[13]。若透亮帶為扇形,為擴張性骨溶解;若X線透亮帶與假體平行,為襯性骨溶解。對髖臼側假體周圍骨溶解采用DeLee和Charnley髖臼分區[13-14]描述。對股骨側假體周圍骨溶解采用Gruen股骨分區[15]描述。
④假體固定穩定性與松動評定:于各時間點X線片觀察假體固定穩定性與松動情況,髖臼假體位置按照Latimer等[16]方法判斷,股骨假體位置采用D’Antonio法[17]判斷。采用Kawamura等[18]標準評定髖臼假體穩定性:穩定的骨長入固定,在雙髖正位X線片上觀察,髖臼假體的3個髖臼分區中至少有2個區域未出現X線透亮帶。穩定的纖維長入固定,髖臼假體與骨界面之間觀察到X線透亮帶,但透亮帶寬度≤1 mm,無進行性發展;髖臼假體位置未出現移動。假體影像學松動,X線片上觀察到髖臼假體周圍出現連續性透亮帶且寬度 > 2 mm,呈進行性發展;髖臼假體移位 > 2 mm或外展角改變 > 5°。股骨假體穩定性按照Engh等[19]標準:穩定的骨長入固定,股骨假體固定良好,位置未改變,股骨-假體界面無X線透亮帶。穩定的纖維長入固定,股骨假體周圍出現≤1 mm X線透亮帶,但無進行性發展趨勢和假體移位發生。假體影像學松動,X線片上觀察到股骨假體周圍出現連續性透亮帶且寬度 > 2 mm,呈進行性發展;股骨假體進行性下沉 > ?2?mm。在髖臼假體及股骨假體出現影像學松動的同時,伴有髖部活動時疼痛、股骨縱軸叩擊痛、髖關節功能減退畸形等臨床癥狀則為假體臨床松動[20-21]。
1.6 統計學方法
采用SPSS13.0統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示,數據若符合正態分布及方差齊性,組間比較采用獨立樣本t檢驗,反之采用MannWhitney U檢驗;組內各時間點間比較采用重復測量方差分析,兩兩比較采用SNK檢驗;計數資料組間比較采用χ2檢驗或Fisher確切概率法;檢驗水準α=0.05。
2 結果
2.1 臨床療效評估
術后患者切口均Ⅰ期愈合,無切口及深部感染、下肢深靜脈血栓形成及神經損傷等并發癥發生。兩組患者均獲隨訪,隨訪時間5~9年,平均5.7年。無1例患者行二期翻修術。兩組術后各時間點Harris評分均較術前顯著提高,差異有統計學意義(P < 0.05);術后各時間點間比較,差異均無統計學意義(P > 0.05)。手術前后各時間點兩組間比較,差異均無統計學意義(P > 0.05)。見表 1。

2.2 影像學評估
術后即刻X線片示A、B組髖臼外展角分別為(31.4±3.8)°和(32.3±4.1)°,差異無統計學意義(t=0.482,P=0.621)。末次隨訪時,A組25髖(96.2%)、B組16髖(94.1%)假體獲穩定的骨長入固定,比較差異無統計學意義(χ2=2.984,P=0.863);剩余1髖均為穩定的纖維長入固定;無髖臼假體移位和股骨假體移位、下沉現象。A、B組各有1例(1髖)于術后5年發現髖臼1、2、3區X線透亮帶(均 < ?1?mm),股骨假體周圍未發現透亮帶。
兩組股骨頭累積穿透位移值均為正值,納入研究。A、B組術后1~5年每年股骨頭累積穿透位移值比較,差異均無統計學意義(P > 0.05)。見表 2。A、B組術后線性磨損率分別為(0.026?±0.007)mm/年和(0.025?±?0.007)mm/年,比較差異無統計學意義(t=0.708,P=0.483)。

3 討論
在THA中應用大直徑股骨頭假體可減少頸臼碰撞、增加股骨頭脫位距離,因此能提高髖關節活動度及增加髖關節穩定性[11]。但有學者認為,股骨頭直徑與聚乙烯髖臼內襯的磨損有關[3, 22]。Livermore等[22]研究發現32?mm股骨頭對傳統聚乙烯髖臼內襯的三維磨損率及總磨損率明顯大于22 mm或28 mm股骨頭,并伴有骨溶解增加。
既往研究表明,HXLPE髖臼內襯與傳統聚乙烯髖臼內襯在磨損方面有明顯差異[23-25]。Muratoglu等[26]采用Boston人工髖關節模擬器研究了普通直徑股骨頭(22~32?mm)對HXLPE髖臼內襯的磨損,結果表明其線性磨損率極低。其他類型的人工髖關節模擬器相關實驗也表明[27],即使大直徑(甚至為46 mm)股骨頭對HXLPE髖臼內襯的磨損也極低,提示不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯的磨損與股骨頭直徑無相關[28]。Digas等[29]研究表明,即使股骨頭直徑為46 mm,也不會增加HXLPE髖臼內襯磨損。Bragdon等[30]進行了前瞻性研究,并采用放射線三維分析方法,評估普通直徑(28 mm)或大直徑(36 mm)人工股骨頭對HXLPE髖臼內襯的磨損,經3年隨訪發現,兩組線性磨損率和容積性磨損率相似。Geller等[31]比較了大直徑(36、38或40 mm)股骨頭對HXLPE髖臼內襯的線性磨損率和容積性磨損率,發現兩者之間無明顯差異,且線性磨損率極低。Hammerberg等[32]的近5年周期臨床研究結果提示,大直徑(≥32 mm)股骨頭和HXLPE髖臼內襯間磨損現象與標準直徑(28?mm)股骨頭相比,其線性、三維磨損指標均無明顯差異,建議對于具有高脫位風險的THA患者首選HXLPE髖臼內襯與大直徑人工股骨頭配比應用。本研究結果也表明,體內不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯的磨損均較低,且不同直徑股骨頭組間髖臼內襯線性磨損率差異無統計學意義。
綜上述,本研究表明不同直徑股骨頭對HXLPE髖臼內襯磨損的影響無明顯差異;HXLPE內襯磨損率極低,是人工關節界面理想選擇。但本研究也存在以下不足:①為回顧性研究,病例數較少,結論的有效性低于大樣本前瞻性隨機研究。②本研究中HXLPE髖臼內襯5年線性磨損率最大為(0.026±0.007)mm/年,已接近本研究所采用磨損率檢測方法的敏感度及測量極限,故有可能產生測量偏倚。③未應用個體活動檢測標準,以評估個體活動對HXLPE髖臼內襯磨損的影響。