引用本文: 屈萬明, 周宏斌, 田鵬, 秦小容, 張友, 沈文斌. 一種新的人工全髖關節置換術偏心距測量方法研究. 中國修復重建外科雜志, 2022, 36(4): 425-430. doi: 10.7507/1002-1892.202109064 復制
人工全髖關節置換術(total hip arthroplasty,THA)是關節外科成熟術式,除術中正確放置假體外,重建肢體長度及股骨偏心距(femoral offset,FO)也是影響手術療效的重要因素[1]。FO定義為股骨頭旋轉中心至股骨干長軸的垂直距離,是衡量THA手術軟組織平衡的重要指標。重建FO可以恢復髖關節外展肌張力及力臂,維持外展肌力矩和重力力矩的平衡,重建髖關節正常生物力學功能;如重建不良,術后可能出現髖部疼痛、假體脫位、跛行步態等問題。相對于肢體長度重建,FO重建在外觀上難以體現,易被忽視。
但是FO忽略了髖臼假體位置對THA軟組織平衡的重要影響,因此Loughead等[2]提出了臼杯偏心距(cup offset,CO),定義為髖臼假體旋轉中心與同側淚滴內側邊緣垂直線間距離。2009年Lecerf等[3]提出了總體偏心距(global offset,GO)概念,即FO與CO之和,以充分考慮髖臼假體位置對THA軟組織平衡的影響。Robinson等[4]研究發現GO重建可以降低THA術后假體脫位風險。
臨床應用發現GO仍存在一定缺陷,因測量時髖關節旋轉中心仍是重要標志點,當旋轉中心位置發生變化時測量結果隨之變化,此時GO值不能直觀、準確地反映THA軟組織平衡情況。為避免髖關節旋轉中心位置變化的影響,結合臨床應用過程中的相關測量研究,本課題組提出了一種新的偏心距測量方法,將該參數命名為“大轉子偏心距(greater trochanter offset,GTO)”,并對其臨床應用的可行性及有效性進行了相關研究。報告如下。
1 研究對象及方法
1.1 研究對象
患者納入標準:① 年齡55~75歲;② 單側股骨頸骨折;③ 接受THA治療且手術由同一位醫師主刀完成;④ 傷前雙髖無疼痛、行走無異常;⑤ 術后隨訪達1年以上,且臨床資料完整。排除標準:① 合并髖關節發育異常;② 既往有髖關節外傷骨折史;③ 合并嚴重并發癥不能耐受手術。
2016年1月—2020年12月共68例患者符合選擇標準納入研究。其中,男29例,女39例;年齡55~75歲,平均64歲。左側41例,右側27例。致傷原因:交通事故傷18例,摔傷44例,高處墜落傷6例。股骨頸骨折Garden分型:Ⅱ型17例,Ⅲ型23例,Ⅳ型28例。受傷至手術時間20~76 h,平均39.0 h。
1.2 GTO復測信度與觀察者間信度分析
基于2016年1月—2020年5月收治的47例患者進行觀測,THA術前設計均以 GO 作為偏心距參數。于術后1年標準骨盆正位X線片測量雙側GTO,由同一觀察者于不同時間點重復測量2次(2次測量間隔1 d)以及由2名高年資主治醫師分別測量。統計分析觀察者間信度和復測信度。
測量方法:采用愛康醫療定制化平臺(http://182.92.7.233:8089/),以THA術側股骨頭直徑(已知)為放大比例參考。于X線片上標記以下點、線:① 雙側淚滴下緣連線(線b),分別通過術側、健側淚滴內緣并垂直于線b的直線(線a、線a’)、術側股骨解剖軸(線c);② 術側股骨大轉子最外側頂點(大轉子外側與其垂直切線的交點,點A),髖關節旋轉中心(點O),經點O分別與線a、線c作垂線獲得的兩交點(點C、F)。GTO為點A至線a的垂直距離,GO為FO與CO長度總和。見圖1。

1.3 GTO重建療效分析
基于2016年1月—2020年5月收治的47例患者進行分析。首先,根據術后1年標準骨盆正位X線片測量的GTO,評價患者GTO是否達重建標準,并將其分為重建組與非重建組。GTO重建標準為術側與健側GTO差值在 ±5 mm內,取絕對值進行統計分析。
記錄并比較兩組患者一般情況(性別、年齡、骨折Garden分型及側別、受傷至手術時間);術前以及術后1年疼痛視覺模擬評分(VAS),術后1年Harris評分及Harris評分中步態評分。基于術后1年X線片測量雙下肢長度差異(leg length discrepancy,LLD),即雙側小轉子內側頂點至兩側淚滴下緣連線的垂直距離差值[5];LLD重建標準為術側與健側LLD差值在 ±5 mm內[6-7],取絕對值進行統計分析。
1.4 GTO應用于THA術前設計的可行性分析
為研究GTO用于THA術前設計可行性,對2020年6月—12月收治的21例患者,采用GTO作為偏心距參數進行THA術前設計(GTO組),并與2020年6月之前收治的47例患者(GO組)臨床資料進行比較分析。
1.4.1 術前設計方法
GO組:采用愛康醫療定制化平臺于標準骨盆正位X線片上測量GO,攝片時于患者兩腿之間、冠狀面平大轉子水平放置1顆直徑25 mm金屬球,作為放大比例參考。以健側為框架置入假體數字化模板,個性化設計股骨頸截骨方法、選擇合適的假體尺寸及安裝位置,達到重建肢體長度以及GO的目的。GO重建標準為術側與健側差值在 ±5 mm內,取絕對值進行統計分析。
GTO組:數字化模板應用同GO組,個性化設計股骨頸截骨方法,選擇合適的假體類型、型號及安裝位置。無需分別測量GO及CO,以設計的假體置換前后GTO差值 [股骨頭假體旋轉中心(點O’)與髖臼旋轉中心(點O)兩點水平方向距離,見圖2] 預估偏心距誤差情況,設計兩點重建于同一水平高度達到肢體長度重建目的。

1.4.2 手術方法
兩組按照常規THA手術操作。取后外側入路,根據術前計劃行股骨頸截骨,測量股骨頭直徑并對比術前測量結果,髖臼及股骨柄假體型號選擇以術前計劃與術中具體反饋情況綜合考慮,優先遵從術中反饋(試模及透視),其次盡量還原術前計劃。股骨柄假體類型選擇遵照術前計劃實施。
1.4.3 觀測指標
術后1年,參照1.3記錄相關觀測指標以及兩組GTO、GO、LLD達到重建標準例數,比較兩組療效。
1.5 統計學方法
采用SPSS22.0統計軟件進行分析。計量資料如符合正態分布,數據以均數±標準差表示,組間比較采用獨立樣本t檢驗。計數資料以率表示,組間比較采用χ2檢驗。采用Pearson相關分析評價復測信度;采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient,ICC)評價觀察者間信度。 檢驗水準取雙側α=0.05。
2 結果
2.1 GTO復測信度與觀察者間信度分析
GTO具有良好復測信度(術側r=0.983,P<0.001;健側r=0.977,P<0.001)及觀察者間信度(術側ICC=0.947,P<0.001;健側ICC=0.980,P<0.001)。
2.2 GTO重建療效分析
47例患者雙側GTO差值為–5.83~20.03 mm,其中23例差值在 ±5 mm以內。基于GTO測量結果,患者分為重建組23例、非重建組24例。
兩組患者性別、年齡、骨折分型及側別、受傷至手術時間、術前VAS評分以及術后1年LLD比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。重建組術后1年Harris評分及步態評分、手術前后VAS評分差值均優于非重建組,差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

2.3 GTO對THA指導作用分析
GO組及GTO組患者性別、年齡、骨折分型及側別、受傷至手術時間、術前VAS評分及術后1年LLD比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。GTO組術后1年Harris評分及步態評分、手術前后VAS評分差值均優于GO組,差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

GTO達重建標準者GO組23例(48.9%)、GTO組19例(90.5%),差異有統計學意義(χ2=10.606,P=0.001)。GO達重建標準者GO組25例(53.2%)、GTO組13例(61.9%),差異無統計學意義(χ2=0.447,P=0.504)。LLD達重建標準者GO組34例(72.3%)、GTO組19例(90.5%),差異無統計學意義(χ2=2.777,P=0.096)。
3 討論
3.1 GTO的提出
GO是衡量THA軟組織平衡的重要參數,髖關節旋轉中心位置是其測量的重要標志點。行走過程中,人體自身重量被外展肌力量平衡,合力的施力點在髖關節中心(旋轉中心),外展肌力矩需要克服重力力矩。GO因受旋轉中心位置的影響,存在一定缺陷。據下肢力線圖股骨解剖軸(線c)與重力軸線(平行于線a)有約9° 夾角[8],假設外展肌張力解剖重建,即股骨近端位置與健側鏡像重建,這也是THA術前計劃理想目標。在此前提下,分析髖關節旋轉中心單一因素變化對GO的影響:① 若旋轉中心(點O)垂直上移,FO增大而CO不變,GO則增大,但外展肌力臂減小,外展肌力矩亦減小,不利于對抗重力力矩。② 若旋轉中心下移,FO減小而CO不變,GO則減小,但外展肌力臂增大,外展肌力矩增大。③ 若旋轉中心沿外展肌力線的平行線移動,此時外展肌力臂保持不變,外展肌力矩則不變,但重力力臂發生變化,旋轉中心內、上移時重力力臂減小,有利于外展肌力矩維持平衡。
上述分析說明:① 肌張力不變情況下,髖關節旋轉中心位置會影響GO,提示GO不能直觀體現肌張力重建情況。② GO不能代表外展肌力臂,也不能代表外展肌力矩重建情況。③ 假設患側股骨近端原位重建、肢體長度及髖關節周圍肌張力還原,此時決定外展肌力臂大小、進一步決定外展肌力矩的是髖關節旋轉中心位置而不是GO。髖關節旋轉中心作為GO的測量標志點,是一個變數,這正是GO作為偏心距參數的缺陷所在。
偏心距參數的主要功能是衡量外展肌張力重建情況,更準確地說是水平方向重建情況,而縱向張力重建取決于肢體長度,因此需要一個新的參數來直接、單一反映水平方向外展肌張力重建情況。為了避免髖關節旋轉中心對偏心距測量結果的影響,我們提出了一種新的偏心距參數——GTO,即股骨大轉子外側頂點至同側髖臼淚滴內緣縱垂線的距離。Kjellberg 等[9]建議在股骨大轉子外側頂點水平測量股骨軸與骨盆中軸線的距離,作為偏心距評價參數。該參數測量包含股骨大轉子外側頂點、股骨軸和骨盆中軸線3個解剖標志,存在股骨軸劃線誤差、骨盆傾斜及旋轉造成骨盆中軸線偏移等問題。而我們提出的GTO優勢在于:① 減少了測量標志點,只選取股骨大轉子外側頂點及同側髖臼淚滴內緣縱垂線。② 術側與健側分別選取同側淚滴內緣縱垂線參考,減少了骨盆傾斜、旋轉或拍片體位不正帶來的誤差。因為以骨盆中軸線作為兩側參考,誤差形成必導致兩側數值此消彼長,此時以健側作為參考衡量術側偏心距重建情況,誤差風險明顯增大。本研究通過對同一組47例THA患者骨盆正位X線片測量,發現GTO具有較好的復測信度與觀察者間信度。
另外,在拍攝骨盆X線片時存在雙下肢旋轉程度不同的問題,為了盡量減小股骨前傾角對GTO測量的影響,我們采用保持患者雙足并攏的對稱位置,以維持雙下肢相同的內旋角度,這樣也可以將雙側股骨解剖軸與骨盆中軸線夾角保持基本一致,進一步減小GTO測量誤差。
3.2 GTO用于THA的可行性及有效性分析
眾多學者提出將THA的GO重建標準設為5 mm[1,10-12],鑒于此本研究中將雙側GTO差值在±5 mm內定義為偏心距重建,將前期收治的47例患者分為GTO重建組與非重建組。Worlicek等[1]認為THA術中精確重建偏心距可顯著減少術后髖部疼痛發生。我們在臨床也發現部分患者術后即有髖部持續疼痛,且疼痛持續時間長,甚至長期無好轉,影像學復查發現偏心距重建不良。本研究比較結果顯示GTO重建組術后1年疼痛緩解程度明顯優于非重建組,VAS評分差異有統計學意義,與上述研究結果一致。
Debbi等[13]認為在THA術中重建偏心距是恢復髖關節外展肌功能的關鍵。Sato等[14]認為THA術后偏心距重建誤差超過5 mm可導致髖關節外展肌無力。Enke等[11]認為重建FO可有效重建外展肌力臂,保障關節假體穩定性和使用壽命以及術后步態的對稱性,從而改善THA術后功能。Renkawitz等[12]認為偏心距重建情況與THA術后疼痛、步態異常、功能評分密切相關,雙側偏心距差值超過5 mm與THA術后步態異常有關。本研究中GTO重建組患者Harris評分以及步態評分也明顯優于非重建組,提示以±5 mm作為重建標準前提下,GTO重建患者髖關節功能及步態恢復更好,表明GTO可以作為一種評價THA偏心距重建情況的指標。
為進一步明確GTO用于THA的可行性,我們自2020年6月開始以GTO作為偏心距參數行THA術前計劃,選擇以GTO差值預估偏心距誤差情況。選擇GTO差值進行評估原因為:如圖2所示,THA術前計劃中髖臼假體與股骨假體未重合,股骨頭假體旋轉中心(點O’)與髖臼旋轉中心(點O)有一定水平距離。術中首先安裝髖臼假體及內襯,此時髖關節旋轉中心即確定,再放置股骨假體后并將其復位于髖臼假體中,實現股骨頭假體旋轉中心與髖臼假體旋轉中心重合。據下肢力線圖股骨解剖軸(線 c)與重力軸線(平行于線 a)有約 9° 夾角[8],以及將股骨頭假體旋轉中心與髖臼旋轉中心重建于同一水平高度即可達到肢體長度重建目的,故GTO 差值即為點O’與點O 的水平距離。對于體格較小的女性患者,術前計劃時發現常規操作難以將GTO達重建標準,除了選擇更合適的假體類型[15-16]外,術中可以選擇將髖臼磨銼更深,即髖關節旋轉中心適度內移。但有學者對此方法持不同意見,Tipton等[17]認為髖臼不可過度向內偏移,Bicanic等[18]指出旋轉中心改變會增加假體載荷,影響假體使用壽命。因此,我們在術前計劃中一般將髖關節旋轉中心內移控制在5 mm以內。
與基于GO進行術前設計的GO組患者相比,GTO組患者術后1年疼痛VAS評分更低、Harris評分及步態評分更高,且術后偏心距(GO、GTO)與LLD達重建標準患者更多。表明基于GTO行THA術前設計,可指導THA生物力學的精準重建,獲得良好療效。
3.3 GTO不足之處及研究方向
在GTO測量中股骨大轉子增生可能影響結果準確性,但增生發生概率較小,且多為對稱性;若發現不對稱性增生情況,可選擇股骨大轉子外側頂點高度水平線與股骨解剖軸交點,測量該交點至同側淚滴內側邊緣垂線間的距離[9]。
我們認為GTO與肢體長度共同影響髖關節外展肌張力,GTO體現水平方向外展肌張力重建情況,肢體長度為縱向作用。如何將肢體長度及偏心距重建計劃于術中精準實施并測量驗證,仍值得深入研究。此外,由于CT三維重建費用較高,本研究均基于X線片進行觀測,未能從三維立體空間分析偏心距參數。為避免發育異常、退變等因素對THA軟組織平衡的影響,研究僅選擇了單一股骨頸骨折病例,GTO在復雜THA中的應用有待進一步完善。以發育性髖關節脫位為例,雙側髖關節均存在病變,股骨頭旋轉中心點難以確定,以GO進行術前計劃難度較大,而GTO測量避免了股骨頭旋轉中心點,因此在復雜THA中可能具有更大應用價值。
綜上述,以GTO作為偏心距參數進行術前計劃,能指導THA術中重建偏心距,有效減輕患者術后疼痛、改善步態,獲得良好療效。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
倫理聲明 研究方案經宜昌市夷陵醫院醫學倫理委員會批準(LW2021-09-1501)
作者貢獻聲明 屈萬明:研究主要實施者、文章撰寫;周宏斌:負責研究項目涉及的各部門與人員之間的溝通協調工作,指導手術及研究;田鵬:臨床經驗分享介紹及研究方法指導;秦小容:實施手術;張友:研究方法、統計分析方法指導;沈文斌:觀察者間信度分析,負責病例相關數據測量
人工全髖關節置換術(total hip arthroplasty,THA)是關節外科成熟術式,除術中正確放置假體外,重建肢體長度及股骨偏心距(femoral offset,FO)也是影響手術療效的重要因素[1]。FO定義為股骨頭旋轉中心至股骨干長軸的垂直距離,是衡量THA手術軟組織平衡的重要指標。重建FO可以恢復髖關節外展肌張力及力臂,維持外展肌力矩和重力力矩的平衡,重建髖關節正常生物力學功能;如重建不良,術后可能出現髖部疼痛、假體脫位、跛行步態等問題。相對于肢體長度重建,FO重建在外觀上難以體現,易被忽視。
但是FO忽略了髖臼假體位置對THA軟組織平衡的重要影響,因此Loughead等[2]提出了臼杯偏心距(cup offset,CO),定義為髖臼假體旋轉中心與同側淚滴內側邊緣垂直線間距離。2009年Lecerf等[3]提出了總體偏心距(global offset,GO)概念,即FO與CO之和,以充分考慮髖臼假體位置對THA軟組織平衡的影響。Robinson等[4]研究發現GO重建可以降低THA術后假體脫位風險。
臨床應用發現GO仍存在一定缺陷,因測量時髖關節旋轉中心仍是重要標志點,當旋轉中心位置發生變化時測量結果隨之變化,此時GO值不能直觀、準確地反映THA軟組織平衡情況。為避免髖關節旋轉中心位置變化的影響,結合臨床應用過程中的相關測量研究,本課題組提出了一種新的偏心距測量方法,將該參數命名為“大轉子偏心距(greater trochanter offset,GTO)”,并對其臨床應用的可行性及有效性進行了相關研究。報告如下。
1 研究對象及方法
1.1 研究對象
患者納入標準:① 年齡55~75歲;② 單側股骨頸骨折;③ 接受THA治療且手術由同一位醫師主刀完成;④ 傷前雙髖無疼痛、行走無異常;⑤ 術后隨訪達1年以上,且臨床資料完整。排除標準:① 合并髖關節發育異常;② 既往有髖關節外傷骨折史;③ 合并嚴重并發癥不能耐受手術。
2016年1月—2020年12月共68例患者符合選擇標準納入研究。其中,男29例,女39例;年齡55~75歲,平均64歲。左側41例,右側27例。致傷原因:交通事故傷18例,摔傷44例,高處墜落傷6例。股骨頸骨折Garden分型:Ⅱ型17例,Ⅲ型23例,Ⅳ型28例。受傷至手術時間20~76 h,平均39.0 h。
1.2 GTO復測信度與觀察者間信度分析
基于2016年1月—2020年5月收治的47例患者進行觀測,THA術前設計均以 GO 作為偏心距參數。于術后1年標準骨盆正位X線片測量雙側GTO,由同一觀察者于不同時間點重復測量2次(2次測量間隔1 d)以及由2名高年資主治醫師分別測量。統計分析觀察者間信度和復測信度。
測量方法:采用愛康醫療定制化平臺(http://182.92.7.233:8089/),以THA術側股骨頭直徑(已知)為放大比例參考。于X線片上標記以下點、線:① 雙側淚滴下緣連線(線b),分別通過術側、健側淚滴內緣并垂直于線b的直線(線a、線a’)、術側股骨解剖軸(線c);② 術側股骨大轉子最外側頂點(大轉子外側與其垂直切線的交點,點A),髖關節旋轉中心(點O),經點O分別與線a、線c作垂線獲得的兩交點(點C、F)。GTO為點A至線a的垂直距離,GO為FO與CO長度總和。見圖1。

1.3 GTO重建療效分析
基于2016年1月—2020年5月收治的47例患者進行分析。首先,根據術后1年標準骨盆正位X線片測量的GTO,評價患者GTO是否達重建標準,并將其分為重建組與非重建組。GTO重建標準為術側與健側GTO差值在 ±5 mm內,取絕對值進行統計分析。
記錄并比較兩組患者一般情況(性別、年齡、骨折Garden分型及側別、受傷至手術時間);術前以及術后1年疼痛視覺模擬評分(VAS),術后1年Harris評分及Harris評分中步態評分。基于術后1年X線片測量雙下肢長度差異(leg length discrepancy,LLD),即雙側小轉子內側頂點至兩側淚滴下緣連線的垂直距離差值[5];LLD重建標準為術側與健側LLD差值在 ±5 mm內[6-7],取絕對值進行統計分析。
1.4 GTO應用于THA術前設計的可行性分析
為研究GTO用于THA術前設計可行性,對2020年6月—12月收治的21例患者,采用GTO作為偏心距參數進行THA術前設計(GTO組),并與2020年6月之前收治的47例患者(GO組)臨床資料進行比較分析。
1.4.1 術前設計方法
GO組:采用愛康醫療定制化平臺于標準骨盆正位X線片上測量GO,攝片時于患者兩腿之間、冠狀面平大轉子水平放置1顆直徑25 mm金屬球,作為放大比例參考。以健側為框架置入假體數字化模板,個性化設計股骨頸截骨方法、選擇合適的假體尺寸及安裝位置,達到重建肢體長度以及GO的目的。GO重建標準為術側與健側差值在 ±5 mm內,取絕對值進行統計分析。
GTO組:數字化模板應用同GO組,個性化設計股骨頸截骨方法,選擇合適的假體類型、型號及安裝位置。無需分別測量GO及CO,以設計的假體置換前后GTO差值 [股骨頭假體旋轉中心(點O’)與髖臼旋轉中心(點O)兩點水平方向距離,見圖2] 預估偏心距誤差情況,設計兩點重建于同一水平高度達到肢體長度重建目的。

1.4.2 手術方法
兩組按照常規THA手術操作。取后外側入路,根據術前計劃行股骨頸截骨,測量股骨頭直徑并對比術前測量結果,髖臼及股骨柄假體型號選擇以術前計劃與術中具體反饋情況綜合考慮,優先遵從術中反饋(試模及透視),其次盡量還原術前計劃。股骨柄假體類型選擇遵照術前計劃實施。
1.4.3 觀測指標
術后1年,參照1.3記錄相關觀測指標以及兩組GTO、GO、LLD達到重建標準例數,比較兩組療效。
1.5 統計學方法
采用SPSS22.0統計軟件進行分析。計量資料如符合正態分布,數據以均數±標準差表示,組間比較采用獨立樣本t檢驗。計數資料以率表示,組間比較采用χ2檢驗。采用Pearson相關分析評價復測信度;采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient,ICC)評價觀察者間信度。 檢驗水準取雙側α=0.05。
2 結果
2.1 GTO復測信度與觀察者間信度分析
GTO具有良好復測信度(術側r=0.983,P<0.001;健側r=0.977,P<0.001)及觀察者間信度(術側ICC=0.947,P<0.001;健側ICC=0.980,P<0.001)。
2.2 GTO重建療效分析
47例患者雙側GTO差值為–5.83~20.03 mm,其中23例差值在 ±5 mm以內。基于GTO測量結果,患者分為重建組23例、非重建組24例。
兩組患者性別、年齡、骨折分型及側別、受傷至手術時間、術前VAS評分以及術后1年LLD比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。重建組術后1年Harris評分及步態評分、手術前后VAS評分差值均優于非重建組,差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

2.3 GTO對THA指導作用分析
GO組及GTO組患者性別、年齡、骨折分型及側別、受傷至手術時間、術前VAS評分及術后1年LLD比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。GTO組術后1年Harris評分及步態評分、手術前后VAS評分差值均優于GO組,差異有統計學意義(P<0.05)。見表2。

GTO達重建標準者GO組23例(48.9%)、GTO組19例(90.5%),差異有統計學意義(χ2=10.606,P=0.001)。GO達重建標準者GO組25例(53.2%)、GTO組13例(61.9%),差異無統計學意義(χ2=0.447,P=0.504)。LLD達重建標準者GO組34例(72.3%)、GTO組19例(90.5%),差異無統計學意義(χ2=2.777,P=0.096)。
3 討論
3.1 GTO的提出
GO是衡量THA軟組織平衡的重要參數,髖關節旋轉中心位置是其測量的重要標志點。行走過程中,人體自身重量被外展肌力量平衡,合力的施力點在髖關節中心(旋轉中心),外展肌力矩需要克服重力力矩。GO因受旋轉中心位置的影響,存在一定缺陷。據下肢力線圖股骨解剖軸(線c)與重力軸線(平行于線a)有約9° 夾角[8],假設外展肌張力解剖重建,即股骨近端位置與健側鏡像重建,這也是THA術前計劃理想目標。在此前提下,分析髖關節旋轉中心單一因素變化對GO的影響:① 若旋轉中心(點O)垂直上移,FO增大而CO不變,GO則增大,但外展肌力臂減小,外展肌力矩亦減小,不利于對抗重力力矩。② 若旋轉中心下移,FO減小而CO不變,GO則減小,但外展肌力臂增大,外展肌力矩增大。③ 若旋轉中心沿外展肌力線的平行線移動,此時外展肌力臂保持不變,外展肌力矩則不變,但重力力臂發生變化,旋轉中心內、上移時重力力臂減小,有利于外展肌力矩維持平衡。
上述分析說明:① 肌張力不變情況下,髖關節旋轉中心位置會影響GO,提示GO不能直觀體現肌張力重建情況。② GO不能代表外展肌力臂,也不能代表外展肌力矩重建情況。③ 假設患側股骨近端原位重建、肢體長度及髖關節周圍肌張力還原,此時決定外展肌力臂大小、進一步決定外展肌力矩的是髖關節旋轉中心位置而不是GO。髖關節旋轉中心作為GO的測量標志點,是一個變數,這正是GO作為偏心距參數的缺陷所在。
偏心距參數的主要功能是衡量外展肌張力重建情況,更準確地說是水平方向重建情況,而縱向張力重建取決于肢體長度,因此需要一個新的參數來直接、單一反映水平方向外展肌張力重建情況。為了避免髖關節旋轉中心對偏心距測量結果的影響,我們提出了一種新的偏心距參數——GTO,即股骨大轉子外側頂點至同側髖臼淚滴內緣縱垂線的距離。Kjellberg 等[9]建議在股骨大轉子外側頂點水平測量股骨軸與骨盆中軸線的距離,作為偏心距評價參數。該參數測量包含股骨大轉子外側頂點、股骨軸和骨盆中軸線3個解剖標志,存在股骨軸劃線誤差、骨盆傾斜及旋轉造成骨盆中軸線偏移等問題。而我們提出的GTO優勢在于:① 減少了測量標志點,只選取股骨大轉子外側頂點及同側髖臼淚滴內緣縱垂線。② 術側與健側分別選取同側淚滴內緣縱垂線參考,減少了骨盆傾斜、旋轉或拍片體位不正帶來的誤差。因為以骨盆中軸線作為兩側參考,誤差形成必導致兩側數值此消彼長,此時以健側作為參考衡量術側偏心距重建情況,誤差風險明顯增大。本研究通過對同一組47例THA患者骨盆正位X線片測量,發現GTO具有較好的復測信度與觀察者間信度。
另外,在拍攝骨盆X線片時存在雙下肢旋轉程度不同的問題,為了盡量減小股骨前傾角對GTO測量的影響,我們采用保持患者雙足并攏的對稱位置,以維持雙下肢相同的內旋角度,這樣也可以將雙側股骨解剖軸與骨盆中軸線夾角保持基本一致,進一步減小GTO測量誤差。
3.2 GTO用于THA的可行性及有效性分析
眾多學者提出將THA的GO重建標準設為5 mm[1,10-12],鑒于此本研究中將雙側GTO差值在±5 mm內定義為偏心距重建,將前期收治的47例患者分為GTO重建組與非重建組。Worlicek等[1]認為THA術中精確重建偏心距可顯著減少術后髖部疼痛發生。我們在臨床也發現部分患者術后即有髖部持續疼痛,且疼痛持續時間長,甚至長期無好轉,影像學復查發現偏心距重建不良。本研究比較結果顯示GTO重建組術后1年疼痛緩解程度明顯優于非重建組,VAS評分差異有統計學意義,與上述研究結果一致。
Debbi等[13]認為在THA術中重建偏心距是恢復髖關節外展肌功能的關鍵。Sato等[14]認為THA術后偏心距重建誤差超過5 mm可導致髖關節外展肌無力。Enke等[11]認為重建FO可有效重建外展肌力臂,保障關節假體穩定性和使用壽命以及術后步態的對稱性,從而改善THA術后功能。Renkawitz等[12]認為偏心距重建情況與THA術后疼痛、步態異常、功能評分密切相關,雙側偏心距差值超過5 mm與THA術后步態異常有關。本研究中GTO重建組患者Harris評分以及步態評分也明顯優于非重建組,提示以±5 mm作為重建標準前提下,GTO重建患者髖關節功能及步態恢復更好,表明GTO可以作為一種評價THA偏心距重建情況的指標。
為進一步明確GTO用于THA的可行性,我們自2020年6月開始以GTO作為偏心距參數行THA術前計劃,選擇以GTO差值預估偏心距誤差情況。選擇GTO差值進行評估原因為:如圖2所示,THA術前計劃中髖臼假體與股骨假體未重合,股骨頭假體旋轉中心(點O’)與髖臼旋轉中心(點O)有一定水平距離。術中首先安裝髖臼假體及內襯,此時髖關節旋轉中心即確定,再放置股骨假體后并將其復位于髖臼假體中,實現股骨頭假體旋轉中心與髖臼假體旋轉中心重合。據下肢力線圖股骨解剖軸(線 c)與重力軸線(平行于線 a)有約 9° 夾角[8],以及將股骨頭假體旋轉中心與髖臼旋轉中心重建于同一水平高度即可達到肢體長度重建目的,故GTO 差值即為點O’與點O 的水平距離。對于體格較小的女性患者,術前計劃時發現常規操作難以將GTO達重建標準,除了選擇更合適的假體類型[15-16]外,術中可以選擇將髖臼磨銼更深,即髖關節旋轉中心適度內移。但有學者對此方法持不同意見,Tipton等[17]認為髖臼不可過度向內偏移,Bicanic等[18]指出旋轉中心改變會增加假體載荷,影響假體使用壽命。因此,我們在術前計劃中一般將髖關節旋轉中心內移控制在5 mm以內。
與基于GO進行術前設計的GO組患者相比,GTO組患者術后1年疼痛VAS評分更低、Harris評分及步態評分更高,且術后偏心距(GO、GTO)與LLD達重建標準患者更多。表明基于GTO行THA術前設計,可指導THA生物力學的精準重建,獲得良好療效。
3.3 GTO不足之處及研究方向
在GTO測量中股骨大轉子增生可能影響結果準確性,但增生發生概率較小,且多為對稱性;若發現不對稱性增生情況,可選擇股骨大轉子外側頂點高度水平線與股骨解剖軸交點,測量該交點至同側淚滴內側邊緣垂線間的距離[9]。
我們認為GTO與肢體長度共同影響髖關節外展肌張力,GTO體現水平方向外展肌張力重建情況,肢體長度為縱向作用。如何將肢體長度及偏心距重建計劃于術中精準實施并測量驗證,仍值得深入研究。此外,由于CT三維重建費用較高,本研究均基于X線片進行觀測,未能從三維立體空間分析偏心距參數。為避免發育異常、退變等因素對THA軟組織平衡的影響,研究僅選擇了單一股骨頸骨折病例,GTO在復雜THA中的應用有待進一步完善。以發育性髖關節脫位為例,雙側髖關節均存在病變,股骨頭旋轉中心點難以確定,以GO進行術前計劃難度較大,而GTO測量避免了股骨頭旋轉中心點,因此在復雜THA中可能具有更大應用價值。
綜上述,以GTO作為偏心距參數進行術前計劃,能指導THA術中重建偏心距,有效減輕患者術后疼痛、改善步態,獲得良好療效。
利益沖突 在課題研究和文章撰寫過程中不存在利益沖突
倫理聲明 研究方案經宜昌市夷陵醫院醫學倫理委員會批準(LW2021-09-1501)
作者貢獻聲明 屈萬明:研究主要實施者、文章撰寫;周宏斌:負責研究項目涉及的各部門與人員之間的溝通協調工作,指導手術及研究;田鵬:臨床經驗分享介紹及研究方法指導;秦小容:實施手術;張友:研究方法、統計分析方法指導;沈文斌:觀察者間信度分析,負責病例相關數據測量