扇形减压异体腓骨支撑内固定治疗早期成人股骨头坏死

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.44.017

摘要/Abstract

摘要：

背景：传统的髓芯减压异体腓骨支撑可以减少股骨头内部的应力负荷，改善股骨头的力学性能。但不能为股骨头内部坏死后5个病理分区的稳定性提供支持。
目的：以传统异体腓骨植骨做对照，观察扇形减压异体腓骨支撑内固定对早期成人股骨头坏死的修复效果。
方法：纳入40例早期股骨头坏死患者，按随机数字表法分为2组，治疗组给予扇形减压、异体腓骨支撑内固定治疗；对照组给予传统减压异体腓骨植骨治疗，对比2组患者的治疗效果。治疗后复查双髋正蛙位片、髋关节功能Harris评分、X射线片ARCO分期评估塌陷程度和坏死修复程度。
结果与结论：末次随访时，治疗组患者Harris评分显著高于对照组(P < 0.05)，扇形减压异体腓骨支撑内固定组的修复治疗效果优于传统异体腓骨植骨组。在坏死修复方面，治疗组18髋修复良好(72%)，7髋修复迟缓或失败(28%)；对照组9髋修复良好(60%)，6髋修复迟缓或失败(40%)。提示与传统异体腓骨植骨治疗相比，扇形减压异体腓骨支撑内固定可使减压更彻底，异体腓骨在股骨头的稳定性增加，使支撑更加可靠。

关键词: 器官移植, 组织移植, 股骨头坏死, 髓芯减压, 植骨, 异体腓骨, 稳定性, 围塌陷期

Abstract:

BACKGROUND: Traditional core decompression and allograft fibula supporting can reduce the stress load within femoral head and improve mechanical properties of femoral head. However, it cannot provide supports for maintaining the stability of five pathological areas following femoral head necrosis.
OBJECTIVE: To observe the clinical effect of fan-shaped decompression and allograft fibula supporting internal fixation in treatment of early femoral head necrosis in adults, taking allograft fibula grants as the control.
METHODS: Forty patients with early femoral head necrosis were randomly divided into treatment group and control group, receiving fan-shaped decompression plus allograft fibula supporting internal fixation and traditional decompression plus allograft fibula grafting, respectively. The therapeutic effects in two groups were observed and compared. After treatment, patients were detected by bilateral hip anteroposterior films, Harris scoring and X-ray ARCO staging to evaluate the collapse severity and restoration of necrosis.
RESULTS AND CONCLUSION: At the last follow-up, Harris scores in the treatment group were significantly higher and the repairing effect was better than control group (P < 0.05). In treatment group, 18 hips restored well (72%) and 7 hips delayed or failed to restore (28%); in control group, 9 hips restored well (60%) and 6 hips delayed or failed to restore (40%). Our findings indicate that, fan-shaped decompression plus allograft fibula supporting internal fixation yields a more complete decompression, a higher stability of femoral head and a more reliable supporting, compared with traditional decompression plus allograft fibula grafting.

Key words: organ transplantation, tissue transplantation, femoral head necrosis, fibula, internal fixator

中图分类号:

R318

史风雷，陈剑，李晓辉，吕夫新. 扇形减压异体腓骨支撑内固定治疗早期成人股骨头坏死[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(44): 7758-7763.

图/表（结果） 6

2.1 参与者数量分析 治疗后24个月，按意向性分析，40例患者均得到随访，无脱落。随访门诊拍摄正、蛙位X射线片。

2.2 基线资料比较 治疗前2组在年龄、性别和股骨头坏死分期等方面差异无显著性意义(P > 0.05)，具有可比性，见表1。

2.3 随访结果 治疗组1例发生感染，经取出异体腓骨空心螺钉，关节彻底清创后髋关节融合待Ⅱ期人工关节置换。2组无静脉血栓和切口不愈合发生。随访时间26-48个月。对照组1例行人工关节置换。2组Harris评分治疗前差异无显著性意义，治疗后差异有显著性意义，见表2。

2组均能在治疗后24-72 h内有效缓解髋关节疼痛。影像学参考ARCO分期评估进一步塌陷程度和坏死修复程度。

治疗组4例塌陷得到一定程度纠正，11例塌陷无加重或未加重，8例塌陷加重不大于2 mm，1例塌陷加重大于2 mm。1例感染取出植入物，髋关节骨性融合，待Ⅱ期人工关节置换。对照组无塌陷纠正病例，7例塌陷无加重或未塌陷，5例塌陷加重不大于2 mm，3例塌陷加重大于2 mm，其中1例行人工关节置换。2组优良率差异有显著性意义，见表3。

治疗组18髋修复良好(72%)，7髋修复迟缓或失败(28%)。对照组9髋修复良好(60%)，6髋修复迟缓或失败(40%)。2组差异无显著性意义，见表4。可能与骨坏死修复困难、异体腓骨爬行替代周期长有关。

2.4 典型病例 男性患者，36岁，股骨头坏死Ⅲ期，采用异体腓骨支撑加内固定治疗。随访2年，股骨头轻度塌陷，外侧壁断裂。治疗后外侧壁愈合，塌陷轻度加重，股骨头内可见坏死修复，见图1-3。

2.5 不良事件 治疗组感染1例，经取出空心钉及异体腓骨灌洗引流后仍不能控制感染。后再次清创，彻底清除炎性组织及死骨，包括所有关节软骨。灌洗引流，患肢骨牵引制动，后感染控制，髋关节形成骨性融合。

参考文献

[1]Harris WH. Hybrid total hip replacement: rationale and intermediate clinical results. Clin Orthop Relat Res. 1996;333: 155-164.
[2]庞智晖,欧志学,魏秋实,等.辨塌论治在钽棒治疗早期股骨头坏死中的运用临床研究[J].中国中医骨伤科杂志,2012,20(1):26-29.
[3]何伟,李勇,张庆文,等.自体或同种异体腓骨联合打压植骨治疗股骨头坏死的初步研究[J].中国修复重建外科杂志,2009,23(5): 530-533.
[4]于学忠,刘玉杰,张伯勋,等.多孔髓芯减压并关节清理治疗早期股骨头缺血性坏死[J].军医进修学院学报,2007,28(2):90-91.
[5]陈雷雷,何伟.股骨头缺血性坏死相关生物力学研究进展[J].中国骨伤,2011,24(2):174-176.
[6]Aldridge JM 3rd, Urbaniak JR. Avascular necrosis of the femoral head: role of vascularized bone grafts. Orthop Clin North Am. 2007;38(1):13-22.
[7]许伟华,杨述华,李宝兴,等.同种异体皮质骨支撑骨笼联合自体骨移植治疗股骨头坏死[J].中国修复重建外科杂志,2009,23(5): 527-529.
[8]柴伟,王岩,王志刚,等.记忆合金网球治疗成人股骨头缺血性坏死[J].中国修复重建外科杂志,2008,22(2):239-241.
[9]史风雷,吕夫新,李晓辉,等.内支撑术治疗成人股骨头坏死的临床观察和有限元分析[J].中国骨与关节损伤杂志,2008,23(3): 186-188.
[10]王锐英,张其亮,傅德皓,等.钛合金支撑架植入治疗股骨头缺血性坏死的动物实验研究[J].中国矫形外科杂志,2007,15(7): 538-540.
[11]Veillette CJ, Mehdian H, Schemitsch EH, et al. Survivorship analysis and radiographic outcome following tantalum rod insertion for osteonecrosis of the femoral head .J Bone Joint Surg Am. 2006; 88(Suppl3) :48-55.
[12]钟贵华.髓芯减压植骨与多孔钽棒植入修复非创伤性股骨头坏死[J].中国组织工程研究, 2012,12(29):5501-5505.
[13]黄文武.髓芯减压术与髓芯减压并钽棒植入术治疗早期股骨头缺血坏死的近期疗效比较[J].中国现代医药杂志,2011,13(12): 43-45.
[14]Tanzer M, Bobyn JD, Krygier JJ, et al. Histopathologic retrieval analysis of clinically failed porous tantalum osteonecrosis implants. J Bone Joint Sung Am. 2008;90(6): 1282-1289.
[15]李当科,史风雷,李晓辉,等.内稳定支撑术治疗成人股骨头坏死的效果[J].齐鲁医学杂志,2011,26(1):53-54.
[16]史风雷,张美超.建立股骨头坏死有限元模型的方法[J].中国组织工程研究与临床康复,2008,12(30):5890-5891.
[17]孙永强,工上增,张国永,等.股骨头坏死增强力学结构和防止塌陷的临床和实验研究进展[J].中国骨与关节损伤杂志,2009,24(12): 1148-1150.
[18]刘宏建,王义生,韩松辉,等.双支撑骨柱移植治疗股骨头缺血性坏死的生物力学研究[J].中医正骨杂志, 2004,16(4):3-5.

引言

材料方法

设计：前瞻性，随机对照试验，由青岛市卫生局进行科技研究立项，本院医学伦理委员会批准。

时间及地点：于2007年7月至2010年10月在青岛市骨伤科医院骨科完成。

对象：纳入40例2007年7月至2010年10月青岛市骨伤科医院骨科收治的早期股骨头坏死患者，按随机数字表法分为2组，治疗组给予扇形减压、异体腓骨支撑内固定治疗；对照组给予传统减压异体腓骨植骨治疗，对2组的治疗效果加以比较研究。

治疗组25例, Ⅰ期2例、Ⅱ期9例、Ⅲ期11例、Ⅳ期3例；单髋治疗；男20例，女5例；年龄26-50岁，平均(38.4±4.6)岁。对照组15例, Ⅰ期1例、Ⅱ期6例、Ⅲ期7例、Ⅳ期1例；单髋治疗；男13例，女2例；年龄28-47岁，平均(35.0±4.1)岁。

诊断标准：符合宾夕法尼亚大学分期系统标准，诊断明确的成人股骨头坏死Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期(塌陷<2 mm)患者。

纳入标准： ①依照宾夕法尼亚大学分期系统标准，经临床、X射线、MRI诊断明确的成人股骨头坏死Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期(塌陷<2 mm)患者。②对治疗方案知情同意，且得到医院伦理委员会批准者。

排除标准： ①类风湿关节炎、强直性脊柱炎、骨性关节炎继发的股骨头坏死患者。②股骨头坏死X射线平片测量塌陷超过2 mm者。③年龄小于18岁或超过50岁者。

材料：异体腓骨由上海安久生物科技有限公司提供，批号：国食药监械(准)2007第3460090，经辐照灭菌，-70 ℃低温保存，使用前1 h取出，生理盐水浸泡 30 min使用。

罗纹空心螺钉为钛合金材质，有较好的生物相容性，由江苏创生医疗器械公司提供，批号：国食药监械(准)2005第3460092(更)。

方法：治疗组采用微创异体腓骨植骨加空心钉内固定治疗，首先结合X射线片、CT、MRI明确股骨头坏死的部位，手术在C型臂X射线机下进行。患者取仰卧位，切口自患髋股骨大转子向下，长3-5 cm。切开皮肤、皮下组织，至转子下股骨。在透视下以直径3.0-4.0 mm克氏针多方向(一般五六个方向) 呈扇形钻入骨坏死区, 在坏死部位可感觉到硬化带，要穿透硬化带但尽量避免穿透软骨。然后向股骨头坏死中心部位打入1根导针，确定导针位置满意后，在第1根导针下方约2 cm处向坏死区再打入1根导针。然后沿第1根导针方向进行常规减压，尽量保留取出的松质骨。并建立死骨清除隧道，直径12-14 mm。刮除部分死骨；将保留的松质骨植入股骨头内，然后植入异体腓骨。再沿另外1根导针向坏死区打入1枚直径7.3 mm长罗纹空心螺钉(创生)，螺钉要穿过坏死区，达软骨下1 cm左右。C型臂X射线机下透视空心螺钉不能打穿关节面。冲洗，关闭切口。治疗后3个月负重。

对照组采用常规减压、异体腓骨植骨治疗，治疗后3个月扶拐负重，一般12个月弃拐。

异体腓骨应生理盐水浸泡30 min，碘伏溶液浸泡 20 min以上。所有病例每3个月随访1次，拍双髋正、蛙位X射线片，治疗后2年进行评估。

主要观察指标：治疗后1年以内每3个月复查双髋正、蛙位片；次年开始每6个月复查双髋正蛙位片。髋关节功能采用髋关节Harris评分标准^[1]，评估治疗前及末次随访时Harris评分变化。Harris评分总分100分，包括疼痛44分，功能47分，活动范围5分，畸形4分。参照庞智晖等^[2]方法以再塌陷程度大于4 mm为终点事件。

采用X射线片ARCO分期评估进一步塌陷程度和坏死修复程度^[3]。根据塌陷程度变化分为3级：①塌陷纠正。②未塌陷或塌陷未加重，关节间隙无明显变窄。③进一步塌陷，甚至关节间隙变窄。

据坏死修复和关节炎程度分为：①修复良好：坏死明显修复，死骨明显缩小；或坏死有修复现象，植骨区与正常骨边界模糊。②修复迟缓：修复不明显，硬化带形成，伴不同程度管性关节炎表现。

统计学分析：统计学处理由解放军济南军区第一疗养院李东涛博士完成，采用SPSS 16.0统计软件，数据以x(_)±s表示，组间比较采用t 检验，显著性水平设为α=0.05。

讨论

从目前的研究看，对股骨头坏死的内部环境、力学结构及其坏死修复机制加以研究和干预，才能有良好的治疗效果。目前传统的腓骨移植仅仅能提供一定的支撑作用，并不能达到股骨头内部的稳定。所以在骨坏死早期手术可以促进坏死的修复，但随着时间推移修复往往逐渐停止，说明仍然缺乏维持坏死修复的内部环境。稳定是骨修复重建的前提，只有在股骨头内部稳定的状态下，才能有效促进骨修复的作用，更加有效的防止股骨头塌陷。
3.1 髓芯减压与死骨清除 实施扇形多空减压，并不主张对坏死病灶死骨的过多清除。利用多根细针对骨坏死区进行扇形减压, 可对坏死区有效减压, 同时由于钻孔直径小，各钻孔彼此之间存在骨的连接，股骨头有骨的支撑，对股骨及股骨头的生物力学强度影响小，不破坏股骨头的力学稳定性。骨的修复是一个爬行替代的过程，过多的死骨清除必然影响股骨头的生物力学效能，即使充分植骨，在缺血的环境中也难以得到完善的修复重建。目前尚无可信的研究证明在骨坏死治疗中游离植骨得到爬行替代的时间周期。因此，作者和众多学者一样提倡有限的死骨清除^[4] ，尽可能不破坏股骨头的力学稳定。
3.2 塌陷与支撑 影响股骨头坏死塌陷的因素很多，如坏死范围、坏死区域、年龄、肌肉挛缩、负重等等。坏死范围和区域与塌陷的发生关系最为密切，坏死范围越大，塌陷的发生就越严重，负重区的坏死更容易塌陷。研究证明，塌陷总是伴随着坏死修复而发生的^[5] 。一般认为，在爬行替代过程中，新生血管已经长入，但尚未骨化之际，形成一个软化带，在遭受外力时即可塌陷。所以，塌陷的预防和治疗，一是增加股骨头的强度，另一方面是减少股骨头的压力，改变股骨头的压力集中。目前，支撑术已经成为治疗早期股骨头坏死的潮流和趋势。总体来说，支撑物包括骨性支撑物和金属支撑物。骨性支撑物有自体或异体腓骨、皮质骨支撑骨笼。金属支撑物则包括记忆合金网球、钛空心螺钉、钛合金支撑架、钽棒等^[6-11] 。骨性支撑物和金属支撑物在应用中，各有利弊，效果也不尽相同。
目前最合适的支撑物包括金属钽棒和异体或自体腓骨。国内钟贵华[12]报道采用髓芯减压多空钽治疗非创伤性股骨头坏死46例45髋，治疗后12个月Harris评分，多孔钽棒置入高于植骨治疗。黄文武^[13]报道髓芯减压并钽棒置入较髓芯减压术在逆转股骨头坏死趋势、延缓股骨头缺血坏死进程方面更有优势。Veillette等^[11]报道对没有慢性系统性疾病的股骨头坏死患者行多孔钽棒置入治疗，具有与髓芯减压和带血管腓骨移植相似或更好的生存率。但是，多空钽棒的置入，仍然不能解决股骨头坏死的骨修复与重建问题。Tanzer等^[14]对17例失败病例进行人工关节置换，取出的股骨头做扫描电镜和病理检查，结果显示，在正常骨区骨组织能较好地长入钽棒，但坏死骨区绝无新骨长入，失败的主要原因是软骨下骨坏死灶未修复而发生骨小梁断裂，同时，钽棒支撑仅占坏死区范围的21%，支撑力不够也是失败的原因之一。腓骨移植是在股骨头减压的同时，去除坏死部分的骨组织，以腓骨干代替。腓骨干为股骨头提供了重要的结构支持和支架作用，从而易于软骨下骨修复与重塑。而且腓骨直径大(16-19 mm)，而多空钽直径仅12 mm，腓骨比多空钽能提供更大的支撑范围。
3.3 稳定与修复 骨的一切修复与重建都必须以稳定为基础。股骨头坏死发生后修复机制随之启动，但是一旦塌陷发生，修复就会减慢甚至停止。导致修复停止的不稳定因素包括股骨头与髋臼之间的不稳定和股骨头内的不稳定，而股骨头内的不稳定是导致修复停止的决定因素。股骨头坏死后内部形成软骨及软骨下坏死区、肉芽带、新骨形成区和正常骨小梁区5个部分。作者在前期研究中通过生物力学试验发现，股骨头坏死后，在负重时坏死骨与活骨之间产生应力集中^[15-16] 。这种应力集中严重影响股骨头内部的稳定，导致骨吸收形成，延缓甚至阻断股骨头坏死的修复，最终引起股骨头的塌陷。传统的腓骨支撑术并不能加强股骨头内部的稳定性，而且异体腓骨自身在股骨头内也是不稳定的。文章在传统异体腓骨支撑的基础上，在采用空心螺钉置入后，贯穿了软骨及软骨下坏死区、肉芽带、新骨形成区和正常骨小梁区，既能起到良好的支撑作用，又能固定坏死区和修复区，从而减少了坏死区和修复区之间因应力造成的微动，稳定了股骨头的内环境，给骨坏死的修复创造了条件。通过有限元分析发现，单纯的空心钉置入后股骨头内的应力峰值较空心钉置入前减少约30%。而且，空心钉又对异体腓骨产生挤压作用，异体腓骨在股骨头内的稳定性增加，能充分起到支撑作用。
3.4 治疗要点 一般来说，塌陷的发生与股骨头坏死发展的阶段、坏死的范围及部位以及治疗方法有关。病变阶段越早，治疗效果越好；坏死范围越小，治疗效果越好；坏死处于非负重部位，发生塌陷概率小，治疗效果好。因此预防塌陷成为支撑术治疗股骨头坏死最主要的目的。所以，尽管股骨头坏死灶是三维的，甚至有时是全头坏死，支撑治疗所有的支撑物都植向负重区，而且尽量保持植入方向与股骨头所受应力方向一致^[17] 。刘宏建等^[18]尽管提出了双支撑骨柱移植的理论，仍然是用带股方肌蒂骨瓣和骼骨骨瓣支撑于负重区软骨下。操作应注意以下几个方面：①多根细针对骨坏死区进行扇形减压时，一定要穿透硬化带。当到达硬化带时，会明显感觉到阻力，此时不可暴力施加压力，否则容易穿透关节软骨，如有骨屑进入关节腔，术后关节有弹响声，加重关节软骨的磨损。②空心钉要选择长螺纹空心钉，才能有好的把持力。置入方向和股骨颈骨折空心钉的置入方向不同，要紧贴异体腓骨植向股骨头的负重区。对股骨头外侧壁已经塌陷的患者，应减小颈干角，一般在110°-120°。避免治疗后股骨头塌陷加重钉头刺穿关节，造成髋臼软骨的磨损。③空心钉要穿过肉芽带和死骨区，至软骨下1 cm左右。才能同时起到支撑和稳定的作用。距离软骨下骨太远,难以起到稳定坏死区和修复区和支撑的效果；距离软骨下骨距离太近，则容易因空心钉穿出股骨头表面，导致髋关节疼痛。④对股骨头塌陷前的患者去除股骨头内死骨时，当扩髓器进入距软骨下骨小于10 mm时，应相当小心，防止软骨下塌陷。相反，对股骨头已有塌陷或轻微塌陷者，扩髓可至软骨下5- 10 mm内，随打入器的前移，可使塌陷股骨头的圆形得到一些恢复。
3.5 治疗时机的选择 股骨头坏死在即将发生塌陷或塌陷发生不久，髋关节常有剧烈疼痛或原来缓解的疼痛突然加重，将这一病理阶段称为“围塌陷期”。此时是进行手术的最佳时机，及时治疗可避免塌陷发生或加重。围塌陷期3-6个月，塌陷将迅速加重，再进行保髋手术很难取得较好的效果。
3.6 治疗后感染的处理 股骨头坏死植骨后的感染非常棘手。因为股骨头内是死骨，没有血运，抗感染能力极差。而且由于坏死后头内多个囊变互相交通，感染难以控制。治疗组感染1例，经取出空心钉及异体腓骨灌洗引流后仍不能控制感染。后再次手术进行清创，彻底清除炎性组织及死骨，包括所有关节软骨。灌洗引流，患肢骨牵引制动，后感染控制，髋关节形成骨性融合。感染的发生多和异体腓骨处理有关，对即使已经灭菌的异体腓骨打开外包装后应生理盐水浸泡30 min，碘伏溶液浸泡20 min以上应用。一旦证实感染发生，应彻底清创，清除炎性组织及死骨，包括所有关节软骨，不可姑息。
扇形减压异体腓骨支撑内固定治疗早期成人股骨头坏死操作简单，不破坏股骨头残余血供，对失败病例也不妨碍日后行人工关节置换。与传统异体腓骨植骨相比，异体腓骨在股骨头内稳定性增加，支撑更加可靠，能有效延缓行人工关节置换的时间。但是支撑与固定也并不能解决股骨头坏死的全部问题，如股骨头非负重区的生物力学干预、坏死骨的修复重建等问题。因此，在支撑的基础上，如何启动人体的自身修复机制，达到死骨修复重建的目的，仍然是以后临床应该深入研究的课题。