全髋关节置换中臼杯放置角度对关节屈伸活动安全性的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.44.001

摘要/Abstract

摘要：

背景：全髋关节置换患者的主要并发症为以脱位为表现形式的不稳定，而脱位等并发症的发生概率与假体特别是臼杯假体的置入角度失误有较大关系。
目的：探究全髋关节置换中臼杯置入角度对关节屈伸活动安全性的影响。
方法：选取2012年1月到2014年12月在江苏大学附属武进医院接受全髋关节置换治疗的60例患者。利用三维定向监测装置、CT扫描以及图像处理工具，对患者进行臼杯预设角度，设置外展角和前倾角，记录试验数据，并且进行统计学分析。
结果与结论：在外展角45°，前倾角15°；外展角60°，前倾角15°；外展角30°，前倾角15°；外展角45°，前倾角5°；外展角45°，前倾角25°，共5种条件下进行不同臼杯角度置入。根据数据统计，在前倾角均为15°的患者中，当臼杯放入时，外展角越大时，骨盆倾斜角度变化导致的患者臼杯外展角变化的范围也越大。患者骨盆前倾角的增加，臼杯前倾角会减小。随着骨盆后倾的角度增加，患者的臼杯前倾角也会变大。此外，在前倾角均为15°的患者中，让臼杯前倾角均保持一致，当患者的臼杯置放外展角增大时，骨盆倾斜角度变化进而导致的臼杯前倾角变化范围就越小。提示臼杯外展角与前倾角两者之间具有相互制约的关系；在臼杯置入时，以较大的前倾角度置入时[安全范围(15±10)°]，才能够对患者股骨头更好的包容，降低脱位的概率，使得关节屈伸活动更加安全。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

关键词: 骨科植入物, 人工假体, 全髋关节置换, 臼杯, 外展角, 前倾角, 安全角度, 脱位, 并发症, 关节屈伸, 活动度, 三维定向监测

Abstract:

BACKGROUND: Major complication after total hip replacement was instability in the form of dislocation. The probability of above complications has a great relationship with the mistakes of the angle of acetabular cup prosthesis.
OBJECTIVE: To explore the influence of angle of acetabular cup in total hip replacement on the safety of joint flexion and extension.
METHODS: A total of 60 patients, who underwent total hip replacement in the Wujin Hospital Affiliated to Jiangsu University from January 2012 to December 2014, were enrolled in this study. Three dimensional directional monitoring device, CT scanning and image processing tools were used to preset the angle of the acetabular cup and to set abduction angle and anteversion angle. Test data were recorded and subjected to statistical analysis.
RESULTS AND CONCLUSION: Acetabular cup was implanted under five different conditions: abduction angle
45°, anteversion angle 15°; abduction angle 60°, anteversion angle 15°; abduction angle 30°, anteversion angle 15°; abduction angle 45°, anteversion angle 5°; abduction angle 45°, anteversion angle 25°. According to statistics, in the patients with anteversion angle of 15°, when the acetabular cup was placed, the bigger the abduction angle, the bigger the range of abduction angle of the acetabular cup induced by pelvic tilt was. If the anteversion angle increased, the anteversion angle of the acetabular cup was reduced. With the increased pelvic tilt angle, the anteversion angle of the acetabular cup was big. Moreover, in patients with anteversion angle of 15°, the anteversion angle of the acetabular cup should keep consistent. When the abduction angle of the acetabular cup increased, the range of anteversion angle of the acetabular cup induced by pelvic tilt was diminished. These data showed that the abduction angle and anteversion angle of the acetabular cup have mutual restriction. When the acetabular cup was placed, big anteversion angle (15±10)° can wrap the femoral head, reduce the incidence of dislocation, and make flexion and extension safe.
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

Key words: Arthroplasty, Replacement, Hip, Prosthesis Implantation, Dislocations, Tissue Engineering

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Shao Jian-shu, Li Xiao-long, Liu Wei-feng, Zhu Zhou, Jiang Xiao-jun, Ji Xu-biao. Angle of acetabular cup in total hip replacement affects the safety of joint flexion and extension[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(44): 7053-7058.

图/表（结果） 5

2.1 参与者数量分析本次试验过程中纳入样本为60例患者，在患者出院后随访8个月，通过上门拜访、电话等联系方式及时掌握患者康复情况。有2例患者分别在出院后5，6个月时因为个人在活动过程中不慎跌倒导致脱位，未进入结果分析。

2.2 患者不同臼杯初始置入角度、臼杯随骨盆倾角变化时冠状切面外展角度的变化情况在外展角45°，前倾角15°；外展角60°，前倾角15°；外展角30°，前倾角15°；外展角45°，前倾角5°；外展角45°，前倾角25°，共5种条件下进行不同臼杯角度置入。

根据数据统计，当骨盆的倾斜角度改变值为正值的时候，此时关节活动从生理位向前作骨盆前倾，而伴随着骨盆前倾角度的不断增加，臼杯的外展角度也不断增加；当骨盆的倾斜角度改变值为负值的时候，此时关节活动从生理位向后作骨盆倾斜，伴随着骨盆后倾角度的增加，臼杯的外展角度也在增大。当骨盆的前倾角度和臼杯前倾角度一致时，臼杯置入的外展角度越大，那么骨盆倾斜角度的变化对于臼杯外展角度变化的影响也就越大；当骨盆和臼杯整体倾斜角度在-25°至25°这一变化范围内时，在臼杯不同初始置入角度的情况下，骨盆倾斜角度变化所引起臼杯外展角度变化的幅度较小。具体见表1。

2.3 患者不同臼杯初始置入角度、臼杯随骨盆倾角变化时水平切面前倾角度的变化情况在外展角为45°，前倾角为15°；外展角为60°，前倾角为15°；外展角为30°，前倾角为15°；外展角为45°，前倾角为5°；外展角为45°，前倾角为25°，共5种条件下进行不同臼杯角度置入。根据数据统计，随着骨盆倾斜角度变换所得的臼杯前倾角度变化数据可知，当骨盆后倾角度不断增大时，那么臼杯前倾角也会不断增大；随着骨盆前倾角度的不断增加，臼杯前倾角度则会呈不断减小趋势。

如果臼杯和骨盆前倾角度相同，在臼杯外展初始置入的角度越大，那么骨盆倾斜角度的变化对于臼杯前倾角变化的影响幅度会越小。当整体倾斜角度的变化在-25°至25°这一范围内时，在臼杯不同初始置入角度的情况下，骨盆倾斜角度的变化对于臼杯外展角度变化的影响幅度会较小；当骨盆整体向后倾斜的角度大于25°时，骨盆倾斜角度变化所引起臼杯前倾角度变化的幅度较大，具体数据见表2。

2.4 随访结果在外展角45°，前倾角15°；外展角60°，前倾角15°；外展角30°，前倾角15°；外展角45°，前倾角5°；外展角45°，前倾角25°，共5种条件下对患者进行不同臼杯角度置入。

并对患者进行为期6个月的随访，在遵医嘱并进行正常康复活动的患者均未发生脱位现象，臼杯置入前倾角度较大患者的康复效果好于前倾角度较小者。目前临床上在全髋置换中普遍认可的臼杯置入前倾角度为(15±10)°，而在此安全范围内臼杯置入的前倾角度较大时，可以在患者的下肢进行较大范围的屈曲活动时使臼杯仍旧可以对股骨头给予足够的包容。
2.5 不良事件有2例臼杯置入外展角度过大的患者在置换后7个月时臼杯上部磨损较大。当臼杯置入的外展角度较大时就会导致臼杯上边的应力比较集中，使得该部位的磨损较大。相关研究显示相较于臼杯外展角度在55°以下的臼杯假体，外展角度在55°以上的臼杯假体与肱骨的磨损则会更多一些，如果患者假体外上方长期受到磨损，则会导致患者髋关节的旋转点逐渐转移到向外上方，最终会出现髋假体出现松动的不良后果^[15-16]。

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引言

材料方法

1.1 设计对比观察试验。

1.2 时间及地点于2012年10月至2014年10月在江苏大学附属武进医院骨科完成。

1.3 材料本研究中使用的所有髋关节假体均为生物型全髋关节，由美国Depuy公司提供，由髋臼假体，股骨假体及股骨头组成。

其中髋臼假体特点为三合一髋臼杯系统，可在术中任意选择使用聚乙烯、金属或陶瓷内衬。

股骨假体为Corail柄，其特点为近端梯形横断面提供旋转稳定性和自锁性，并具备全羟基磷灰石涂层，诱导快速骨长入。

股骨头假体具有齐全的尺寸，28 mm/32 mm/36 mm的金属及陶瓷头配合相应的内衬，提供高性能的摩擦界面，最大限度的降低磨损，提高假体使用寿命。

1.4 对象选取2012年10月至2014年10月在江苏大学附属武进医院接受全髋关节置换治疗的60例患者，年龄50-85岁，平均(64.72±5.94)岁；男28例，女32例。其中38例股骨颈骨折，17例髋臼发育不良，5例为类风湿性关节炎。

纳入标准：①患者年龄均在50岁以上。②患者均无心脏、肝脏、肺、肾等重要器官相关疾病。③患者及家属均对本次研究知情，并且签署同意协议书。

排除标准：有手术禁忌证者。

1.5 方法

修复方法：所有患者的手术均采用髋关节外侧入路的方法，医者在置换操作过程中使用的是螺旋臼。手术时让所有患者均保持侧卧位。首先，医者选取患者的大转子尖处，并将此处作为手术切口的中心位置。然后，沿着患者的臀大肌纤维的斜行方向做一个斜切口，切口保持以大转子为边界。切口的远端应该较长一些，切口远端应该较短一些。接着将患者屈髋并且内旋，再把患者的外旋肌肉群沿着肌群的边缘部位切断，然后将患者的股骨头取出来。然后，把取出来的股骨头中的髋臼尽可能的显露出来，再根据试模选择适宜的假体置入。注意在置入假体时，应该保护好患者髋关节周围的神经，仔细检查关节的肌肉功能有没有受损现象，查看置入假体的稳定性。最后，进行复位，将置入的股骨假体与内衬进行进一步修整，再次进行清理。经检查没有异常后，给患者进行常规止血后缝合。利用三维定向监测装置、CT扫描以及图像处理工具，对60例患者进行臼杯预设角度，设置外展角和前倾角，记录试验数据，并且进行统计学分析。

试验数据的提取与分析：在本次试验中，对所有患者臼杯外展角的测量均从冠状切面进行，利用多平面技术，将患者的盆骨和臼杯整体进行旋转，获得数据。患者臼杯前倾角的测量均从水平面进行，利用多平面技术，将患者盆骨和臼杯整体进行旋转，获得数据，见图1-3。

1.6 主要观察指标 ①观察患者不同初始置入角度、臼杯随骨盆倾角变化冠状切面外展角度变化情况。②观察患者不同初始置入角度、臼杯随骨盆倾角变化水平切面前倾角度变化情况。

1.7 统计学分析采用SPSS 19.0软件对试验中得出的数据结果进行统计学分析。计量结果比较采用t 检验，以 P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

全髋关节置换是目前发展较为成熟的一种骨科手术^[17-18]，是治疗治疗有关髋关节疾病的最常用的方式之一^[19-20]。对患者进行全髋关节置换后治疗效率较高^[21-22]，缓解了患者脊柱和髋关节的疼痛症状^[23-24]。但是，置换后患者容易发生脱位、心肌缺血等并发症^[25-26]，术后恢复时间较长^[27-28]，创伤较大^[29-30]。近年来，随着医学技术的不断发展以及医疗设备的不断更新，人工全髋关节已经由原本的金属制成品发展为超高分子聚乙烯制成品构成^[31-32]，明显提高了对患者的治疗效果，降低了置换后并发症^[33-34]。已有研究称，全髋关节置换后的患者中，有3%左右的患者会出现脱位的现象^[35-36]。而且，较多患者在术后还出现了屈伸活动受到阻碍的症状^[37-38]。据国内外相关学者表示，对全髋关节置换后的患者影响最大的因素是臼杯放置的角度^[39-40]。但是，在全髋关节置换术中臼杯放置的角度是如何具体影响手术效果，尚未得到完善的答案。因此，作者选取2012年10月到2014年10月在本院接受全髋关节置换治疗的60例患者进行分析，探究全髋关节置换臼杯置放角度对关节屈伸活动安全性的影响，以期提高全髋关节置换的修复效果。

随着科学技术的不断发展，应用计算机模拟技术测量人工髋关节活动范围，为确定全髋关节置换中确定臼杯置放角度提供了显著的帮助。而且，计算机模拟技测量数据更加准确，操作过程也更加便利。臼杯置入外展角可以为关节屈伸活动提供了一个较大范围的屈伸角度，臼杯能够更好的包容股骨头，进而降低患者置换后脱位的概率。

根据本次试验数据统计，在外展角为45°，前倾角为15°；外展角为60°，前倾角为15°；外展角为30°，前倾角为15°；外展角为45°，前倾角为5°；外展角为45°，前倾角为25°，共5种条件下进行不同臼杯角度置入。根据数据统计，在前倾角均为15°的患者中，当臼杯放入的外展角越大时，导致骨盆倾斜角度的变化水平导致的患者臼杯外展角变化的范围也越大。患者骨盆前倾角的增加，臼杯前倾角会减小。随着骨盆后倾的状态增加，患者的臼杯前倾角也会变大。在患者行全髋关节置换后，臼杯在患者体内就会形成对人工股骨头的包容作用。臼杯以及骨盆整体变化的倾斜角度围绕着股骨头运动，二者之间的运动关系相当就像保持臼杯和骨盆整体倾斜的角度不变的同时进行着人体下肢屈伸活动。在全髋关节置换中臼杯外展角度可以确保在患者在进行下肢的关节屈伸活动时臼杯可以对股骨头的上部给与充分的包容空间，从而降低发生脱位等并发症的概率。

在本次研究中，臼杯置入的初始角度都采取臼杯外展45°，当初臼杯始置入前倾角为5°时，患者髋关节屈曲 95°则臼杯的外展角度达90°；当前倾角度为15°时，髋关节屈曲要到104°时才会达到临界状态；当前倾角度为25°时，患者髋关节的屈曲活动范围可以有108°。因此适当提高臼杯初始置入的前倾角度，这样可以在患者下肢进行较大范围的屈曲活动时使臼杯仍旧可以对股骨头上部给以足够的包容空间。臼杯的外展角度与前倾角度之间还有着相互制约作用。从外展角度来看，当臼杯外展角越小时，则臼杯对股骨头上方的包容空间越大；当臼杯前倾角度减小的幅度越大的时候，随着患者人体继续进行下肢的屈曲活动，此时臼杯就会由原来的前倾变为后倾，患者体内的内旋受到明显的限制，就会可能出现臼杯与股骨的碰撞，增加脱位并发症的发生率。从臼杯置放的前倾角度来看，当臼杯置入的前倾角度越大时，随着患者进行关节屈曲活动，则患者臼杯前倾的角度递减的幅度也会变小，此时在患者进行较大角度的屈曲活动时才有可能出现臼杯前缘碰撞的情况；当臼杯置入的前倾角度较大时，臼杯外展角度的变化受到患者下肢关节屈伸活动和骨盆倾斜的影响也会比较小，因此在臼杯置放时采用较大的初始前倾角临床效果会更好。

此外，在前倾角均为15°的患者中，可以得出，让患者前倾角均保持一致，患者的臼杯置放外展角增大时，骨盆倾斜角度的变化进而导致的臼杯前倾角的范围就越小。另一方面，臼杯置入外展角与前倾角两角之间具有相互制约的关系。增大外展角，下肢屈曲导致前倾臼杯转变为后倾臼杯。臼杯边缘与股骨颈发生碰撞，因此导致脱位。减小外展角，臼杯对外展角的包容会增大，下肢屈曲导致臼杯的前倾角快速减小。

综上所述，全髋关节置换中臼杯放置角度对关节的屈伸活动安全性有重要的影响。在本次试验中，利用三维定向监测装置对臼杯置入的前倾角与外展角的变化进行动态研究，得出臼杯外展角与前倾角两者之间具有相互制约的关系。在臼杯置入时，只有在安全角度范围内置入[安全范围(15±10)°]，才能够更好的对患者股骨头更好包容，降低脱位的概率，使得关节屈伸活动更加安全。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程