股骨峡部在非骨水泥型全髋关节置换中的作用

doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.09.015

摘要/Abstract

摘要：

背景：非骨水泥型髋关节置换术前计划中常用的模板测量法受诸多因素的影响准确性不高。有研究表明股骨峡部髓腔在髋关节置换中起着重要的作用，影响着股骨假体的安置和置入后的稳定。

目的：观察CT峡部测量股骨峡部在非骨水泥型全髋关节置换中的作用。

方法：收集4例尸体股骨的CT影像及额状解剖面，分析股骨假体与股骨峡部紧密压配及与皮质骨的接触情况。CT测量50例(55侧)初次行全髋关节置换患者的股骨峡部最长髓腔内径、最小髓腔内径及皮质厚度；利用最小髓腔内径预测假体型号。采用模板测量法作为对照。

结果与结论：3例尸体股骨假体可在股骨峡部紧密压配接触到骨皮质。55例的峡部最长髓腔内径大小为8.2~22.4 mm，平均(14.2±3.1) mm；峡部最小髓腔内径为6.1~17.9 mm，平均(10.2±2.9) mm；皮质厚度2.7~12.7 mm，平均(7.5±1.8) mm。利用CT峡部测量法预测假体存在较高优秀率(50.9%)。与对照组预测假体型号之间的优秀率存在明显差异(P < 0.05)；而优良率之间差异无显著性意义(P > 0.05)。当年龄≤65岁时，CT峡部测量法选择的假体型号优秀率可达63.9%；当峡部最长髓腔内径与最小髓腔内径的比值≥1.4时，CT峡部测量法的优秀率为70%。提示股骨假体在股骨峡部的紧密压配对股骨假体的稳定起重要作用。CT峡部测量法预测全髋关节置换股骨假体型号具有较高的准确性。

关键词: 全髋关节置换, 假体, 股骨峡部, 术前计划, 髋关节假体

Abstract:

BACKGROUND: The template method used in cementless total hip arthroplasty is influenced by many factors, so the accuracy is poor. Studies demonstrated that femoral isthmus plays an important role in total hip arthroplasty, which affect femoral prosthesis.

OBJECTIVE: To discuss the effects of femoral isthmus on cementless total hip arthroplasty.

METHODS: The images of 4 cadaver femoral isthmus were obtained by computer tomography. The relations between femoral component and cortical bone contact were observed on coronal slices by sawing manully. The longest and the smallest medullary canal dimensions and the cortical thickness of femoral isthmus were measured by CT films from 50 patients (55 hips) prepared for primary total hip arthroplasty. The size of prosthesis was predicted based on the smallest medullary canal dimension of isthmus. And the conventional preoperative template was served as control.

RESULTS AND CONCLUSION: There were a press fit and good contact between the femoral component and cortical bone of isthmus in 3 cadaver femoral bones. In 50 patients, the longest medullary canal dimensions of femoral isthmus were 8.2-22.4 mm (mean 14.2±3.1 mm). The smallest medullary canal dimensions of femoral isthmus were 6.1-17.9 mm [mean (10.2±2.9) mm], and the cortical thickness of femoral isthmus were 2.7-12.7 mm [mean (7.5±1.8) mm]. The results of CT-isthmus measurement method predicted sizes were excellence in the 50.9% cases. There was statistically significant difference of predicted sizes between the excellence rate of CT-isthmus measurement method and the rate of control (P < 0.05). Particularly, the excellence rate of CT-isthmus measurement method was 63.9% in the group aged below or equal to 65 years. When the ratio of the longest medullary canal dimensions and the smallest medullary canal dimensions of femoral isthmus was large than or equal to 1.4, the excellence rate of CT-isthmus measurement method was 70%. The press fit and good contact between the femoral component and femoral isthmus plays a very important role in stabilizing of femoral prosthesis in total hip arthroplasty. The predicted sizes of femoral prosthesis depending on the medullary canal dimensions of femoral isthmus measured by CT film has better accuracy than the conventional preoperative template.

中图分类号:

R772.2

李毅中，李建龙，林金矿，姚学东. 股骨峡部在非骨水泥型全髋关节置换中的作用[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(9): 1586-1590.

Li Yi-zhong, Li Jian-long, Lin Jin-kuang, Yao Xue-dong. Effects of femoral isthmus on cementless total hip replacement[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2010, 14(9): 1586-1590.

参考文献

引言

材料方法

讨论

在非骨水泥型髋关节置换中，假体与股骨上段髓腔的匹配性至关重要。这要求股骨假体与骨面的接触缝隙宽度尽量小于1 mm^[3]，且要求假体置入后即能获得可靠的初期机械性稳定。Sandborn等^[4]观察成年犬股骨髓腔内0，0.25，0.5，1.0，2.0 mm的不同植入物缝隙，发现在0.5 mm或更小的缝隙时，植入物表面的骨长入较明显，而随着缝隙的加大，骨长入的数量明显下降，骨小梁排列紊乱，骨成熟和矿化程度及速度也下降。而当假体的微动≥40 μm时，则假体表面只能是由部分纤维组织、部分松质骨覆盖^[5]，无法完全形成稳固的生物学固定。股骨假体在股骨髓腔内不仅能接触到松质骨，还有可能接触到股骨的皮质骨。松质骨因其骨密度疏松，可塑性强，容易用传统的手工扩髓工具达到不同程度的扩髓效果；而皮质骨因骨质致密，质地坚硬，传统扩髓工具难予去除^[6]，因此THA术中股骨的扩髓程度或者说股骨假体型号大小的选择更多的是受到皮质骨的影响。非骨水泥型股骨假体在股骨髓腔内的机械性固定虽一部分系依靠对髓腔内松质骨的挤压来完成，但决定其机械固定强度的还是皮质骨。股骨峡部皮质骨是最有可能与假体紧密压配的部位，因此峡部髓腔的大小对股骨假体型号大小的选择起着重要的作用。在本实验中，股骨标本4例中有3例可以直接从剖面中观察到股骨假体在峡部与皮质骨紧密接触，这一点通过扩髓前后的CT股骨峡部髓腔形状的改变可以看出。而有1例则未能观察到说明除了股骨峡部的影响外还有另外的因素影响到假体型号的选择。峡部作为股骨的重要结构对假体的坚实固定有重要意义，有利于减少微动，促进骨长入，增加假体抗旋转能力和纵向稳定性^[1-2]。研究表明无论是假体近端或远端，一端密贴欠佳均可引起另一端微动增加。当远端假体与股骨髓腔直接相差0，1，2 mm时，近端假体与股骨间的横向位移分别为<100 μm、100~150 μm、> 150 μm，两者旋转移位也逐渐增加^[3]。Engh等^[7]在其一项研究中发现，在股骨假体于股骨近端匹配度相同的情况下，假体在股骨峡部若匹配度高，则有93%的股骨假体产生骨长入固定；反之则只有69%，且影响到THA术后的远期效果。因此THA手术中应努力做到近端和峡部的共同稳定。股骨峡部其解剖特点影响着股骨假体与髓腔的良好匹配^[8-10]。对于股骨峡部的解剖研究主要利用普通X射线摄片法，股骨测量包括峡部髓腔内径和皮质厚度。X射线影像受投照中心、角度、距离等影响，存在着放大率不一致的缺点。临床工作中难以统一标准的摄片技术，对有关节屈曲和旋转畸形及其他病痛无法放置标准体位者，常不易测得客观准确的数据。Bell等^[11]证实当股骨旋转15°时，小转子下缘髓腔径误差是3.2 mm。Rubin等^[9]实验证实采用标准股骨摄片方法测量新鲜股骨髓腔径误差：近段为(2.4±1.4) mm，远段为(1.3±0.4) mm；CT测量误差：近段为(0.9±0.4) mm，远段为(0.8± 0.4) mm，误差明显小于前者。可见CT可以提供断层的影像，且精确度较高。沈慧勇等^[8]通过129例的尸体股骨标本X射线测量出股骨髓腔狭窄处左右宽度为(10.5±1.8) mm；前后宽度为(13.5±2.6) mm。杜心如等^[12^]通过X射线测量尸体股骨标本，其峡部远端水平髓腔宽度(10.0±2.6) mm。章纯光等^[1]对国人正常股骨利用CT测量，测及股骨峡部为(10.1±1.5) mm。本实验通过CT对患者股骨测量所得的峡部最小髓腔内径为(10.2±2.9) mm，与国内学者报道的股骨髓腔峡窄处宽度相似^[1^，⁸^，^12-13]。说明本实验通过CT扫描有效减少峡部髓腔内径测量的误差，提高精确度，确定的测量方法避免人为因素的影响，所定义的股骨峡部最小髓腔内径能够体现出股骨狭窄部的髓腔狭窄程度。峡部皮质厚度及峡部最小髓腔内径两者之间存在的良好相关性及峡部皮质厚度与年龄呈负相关性说明了老年人股骨髓腔的扩大主要是股骨皮质骨的变薄所致。本组资料显示：随着年龄的增长，峡部最小髓腔内径也呈扩大趋势，而峡部皮质厚度则呈减少趋势。因此在非骨水泥型THA术中，峡部皮质厚度也是术前计划要考虑的因素之一。股骨近端的髓腔宽度与远端髓腔的宽度和位置之间并无相关性，因此如果考虑了近端的宽度就难予照顾到远端的宽度^[8]。只有股骨假体与股骨上段髓腔非常匹配，假体与骨紧密接触时，股骨上段才能对假体起最大的支撑作用，否则，强度和刚度都非常差的松质骨难以承受假体的负荷，会导致假体松动和下沉。股骨近端的皮质骨相对较薄，不能扩大，在考虑假体近端匹配后，可根据峡部皮质厚度，通过适当扩髓达到股骨假体在股骨近端、峡部的同时稳定。对于老年人，特别峡部已变得较宽、难以达到峡部紧密压配时，应做好股骨近端的稳定。 THA手术的目标是缓解疼痛，恢复关节活动度，改善功能，重建髋关节正常的生物力学^[14-16]。术前准备不充分和模板测量不准确可导致股骨骨折、下肢不等长、骨长入失败等并发症^[17-21]。周密而严谨的术前计划可在术前就准确地预测出假体型号、位置，并能有效缩短手术过程，减少术中并发症^[22]。传统的模板测量法明显受X射线平片不一致的放大率等影响，预测假体型号准确性不高^[23-25]。股骨假体的设计符合股骨近段髓腔的形态特点^[8^，^26]，股骨峡部髓腔大小与股骨假体型号之间具有一定的内在联系^[12]。利用峡部髓腔内径预测假体型号可以作为THA术前计划的参考指标。本实验CT峡部测量法50.9%的优秀率要高于对照组模板测量法的30.9%，组间差异具有显著性意义(P < 0.05)，证实了根据CT测量峡部最小髓腔内径的大小在术前进行选择股骨假体型号具有较模板测量法更好的准确性，可用于THA术前计划。从准确性的年龄段分布来看，当年龄≤65岁时，CT峡部测量法选择的假体型号优秀率可达63.9%，高于模板测量法的33.3%(P < 0.05)；年龄> 65岁时两者选择的优秀率差异则无显著性意义(P > 0.05)，且优秀率均较低。这可能与随着年龄的增长，股骨皮质会变薄，髓腔扩大有关^[27]。对于年轻患者，股骨的髓腔往往都较为“窄小”，CT测量峡部最小髓腔内径更能体现出股骨髓腔的真实腔径，故选择的假体型号也会较模板测量法更准确；而当年龄> 65岁，患者往往因骨质疏松，髓腔扩大，峡窄部“消失”，髓腔形态从年轻时的“椭圆形”变成“圆形”，因此CT测量的峡部最小髓腔内径与X射线平片所表现出来的髓腔内外侧径大小差别不大，两法选择的完全准确率亦相差不多。股骨峡部最小髓腔内径为THA扩髓及假体型号选择的重要影响因素，但随年龄增长股骨皮质变薄，股骨狭窄部消失、髓腔形态变成类圆形时，峡部最长髓腔内径及峡部最小髓腔内径的定义相应失去意义。因此峡部最长髓腔内径与峡部最小髓腔内径的比值决定了股骨峡部的髓腔形态及狭窄程度，从而影响着假体型号的选择。两者的比值越大，说明两者之间的差值越大，股骨峡部的狭窄程度越明显。在本实验当比值≥1.4时，CT峡部测量的优秀率为70%，与对照组的36.7%相比，差异具有显著性意义(P=0.01< 0.05)。且在≤65岁的优秀率组中，峡部最长髓腔内径与峡部最小髓腔内径的比值≥1.4的占69.5%(16/23)。因此作者认为在≤65岁的年龄段或峡部最长髓腔内径与峡部最小髓腔内径的比值≥1.4时，CT峡部测量法对于THA术前选择股骨假体具有更多的临床应用价值。

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