全髋关节置换后不同体位摄片髋臼角度的变化

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.26.003

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

人工髋关节置换：是指用生物相容性和机械性能良好的金属材料制成的一种类似人体骨关节的假体，利用手术方法将人工关节置换破坏的关节面，其目的是切除病灶，清除疼痛，恢复关节的活动与原有的功能。人工关节置换具有关节活动较好，可早期下地活动，减少老年患者长期卧床的并发症等优点。

髋臼角度：正常的人体髋臼窝近似于半球凹形，约4/5股骨头在臼内，臼底面朝向前下外形成一定的角度，髋臼外展角的定义即髋臼前缘与水平面，约成45°角；髋臼底面轴心线与躯干冠状面的夹角，称为前倾角，具体正常角的度数国外报道平均为17°。

摘要

背景：在人工全髋关节置换中，髋臼假体放置角度是否合适对手术临床疗效有着重要意义。

目的：研究人工全髋关节置换后患者不同体位髋臼假体外展角及前倾角变化及其相关影响因素。

方法：选择35例全髋关节置换后患者，其中男21例，女14例，年龄51-75岁，同一患者进行不同体位的X射线检查，分别为站立位骨盆前后位、站立位骨盆侧位片及卧位骨盆前后位X射线检查，测量髋臼假体外展角、前倾角等相关角度。

结果与结论：①患者站立位的髋臼假体外展角、前倾角高于卧位(48.47°，45.89°；12.44°，6.17°，P < 0.05)；②前倾角改变主要与患者骨盆入射角、骨盆倾斜角相关；外展角的改变主要与患者骨盆歪斜角相关；③将髋臼假体外展角(40±10)°、前倾角(15±10)°的角度范围定义为安全区间；④结果表明：全髋关节置换后，站立位与卧位骨盆前后位摄片髋臼假体前倾角及外展角都有一定程度的改变，髋臼角度大小与患者骨盆歪斜角、骨盆入射角、骨盆倾斜角有关。

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

ORCID: 0000-0003-4808-148X(桂斌捷)

关键词: 骨科植入物, 人工假体, 人工全髋关节置换, 髋臼, 前倾角, 外展角, 脱位

Abstract:

BACKGROUND: During total hip arthroplasty, placement angle of acetabular prosthesis is significant for clinical curative effects.

OBJECTIVE: To investigate the abduction angle and anteversion angle of acetabular prosthesis at different positions during total hip arthroplasty and related influential factors.

METHODS: Thirty-five patients undergoing total hip arthroplasty were included in this study, containing 21 males and 14 females, at the age of 51-75 years old. The same patient at different positions underwent X-ray examination, including standing anteroposterior pelvis radiographic imaging, standing lateral radiographic imaging and supine anteroposterior pelvis radiographic imaging. Abduction angle and anteversion angle of acetabular prosthesis were measured.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) Abduction angle and anteversion angle at standing position were bigger than that at supine position (48.47°, 45.89°; 12.44°, 6.17°; P < 0.05). (2) The change in anteversion angle was associated with pelvic incidence angle and pelvic tilt angle. The change in abduction angle was associated with pelvic obliquity. (3) The range of abduction angle (40±10)° and anteversion angle (15±10)° of acetabular prosthesis was identified as security zone. (4) Results suggested that there were changes in acetabular abduction angle and anteversion angle between supine anteroposterior pelvis radiographic imaging and standing anteroposterior pelvis radiographic imaging after total hip arthroplasty. Acetabular angle was associated with pelvic obliquity, pelvic incidence and pelvic tilt.

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: Prostheses and Implants, Arthroplasty, Replacement, Hip, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

唐智，桂斌捷，丁楠，荣根祥，高杰，王斯晟. 全髋关节置换后不同体位摄片髋臼角度的变化[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(26): 3817-3822.

Tang Zhi, Gui Bin-jie, Ding Nan, Rong Gen-xiang, Gao Jie, Wang Si-sheng. Changes of acetabular angle at different positions after total hip arthroplasty[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(26): 3817-3822.

图/表（结果） 3

2.1 参与者数量分析 35例患者的临床资料均进入结果分析。

2.2 髋臼假体外展角及前倾角检测结果 卧位及站立位摄片之间的髋臼假体外展角比较差异有显著性意义，卧位及站立位摄片之间的髋臼假体前倾角比较差异也有显著性意义，见表1。人为将外展角及前倾角的改变超过5°定义为明显改变，其中髋臼假体外展角改变> 5°者18例，髋臼假体前倾角改变> 5°者17例。

2.3 髋臼假体角度的影响因素 通过进一步测量相关参数，由于复查中没有卧位到站立位摄片髋臼假体前倾角明显减小的病例，故比较卧位与站立位摄片髋臼假体前倾角明显增大、无明显改变的各项参数，可以得出卧位到站立位间骨盆入射角、骨盆倾斜角比较差异有显著性意义。比较卧位及站立位摄片髋臼假体外展角明显增大、无明显改变、明显减小3组的各项参数，可以得出3组间骨盆歪斜角比较差异有显著性意义，见表2。

2.4 髋臼假体外展角与前倾角安全区间 试验将髋臼假体外展角(40±10)°、前倾角(15±10)°的角度范围定义为安全区间。卧位和站立位摄片髋臼假体外展角和前倾角是否在安全区间发生了改变，可分为2种情况，即卧位摄片角度在安全区间外，站立位摄片角度转入安全区间内；卧位摄片角度在安全区间内，站立位摄片角度转出安全区间外。卧位和站立位摄片髋臼假体外展角和前倾角是否在安全区间未发生改变，可分为两种情况，即卧位摄片角度在安全区间内，站立位摄片角度仍在安全区间内；卧位摄片角度在安全区间外，站立位摄片角度仍在安全区间外。具体结果见表3。

参考文献

[1] Barrack RL,Lavernia C,Ries M,et al.Virtual reality computer animation of the effect of component position and design on stability after total hip arthroplasty. Orthop Clin North Am.2001;32(4):569-577.
[2] Kennedy JG, Rogers WB,Soffe KE,et al.Effect of acetabular component orientation on recurrent dislocation, pelvic osteolysis, polyethylene wear, and component migration.J Arthroplasty. 1998; 13(5): 530-534.
[3] 翟吉良,蔡思毅,翁习生.人工全髋关节置换术后脱位原因分析[J].中国矫形外科杂志,2013,21(1):58-60.
[4] Lazennec JY,Charlot N,Gorin M,et al.Hip-spine relationship: a radio-anatomical study for optimization in acetabular cup positioning.Surg Radiol Anat.2004; 26(2): 136-144.
[5] Zilber S,Lazennec JY,Gorin M,et al.Variations of caudal, central, and cranial acetabular anteversion according to the tilt of the pelvis.Surg Radiol Anat.2004; 26(6): 462-465.
[6] 吴坚,吕明,柳剑,等.不同X线方法计算髋臼杯前倾角的准确性和可靠性研究[J].中国矫形外科杂志,2013,21(14): 1427-1434.
[7] 许杰,马若凡,丁悦,等.骨盆体位性角度变化三维监测对髋关节置换的临床意义[J].岭南现代临床外科,2008,8(6): 460-462.
[8] Pradhan R.Planar anteversion of the acetabular cup as determined from plain anteroposterior radiographs. The Journal of bone and joint surgery.J Bone Joint Surg Br.1999;81(3):431-435.
[9] Daly PJ,Morrey BF.Operative correction of an unstable total hip arthroplasty. J Bone Joint Surg Am. 1992; 74(9): 1334-1343.
[10] Callanan MC,Jarrett B,Bragdon CR,et al.The John Charnley Award: risk factors for cup malpositioning: quality improvement through a joint registry at a tertiary hospital.Clin Orthop Relat Res.2011;469(2):319-329.
[11] Polkowski GG,Nunley RM,Ruh EL,et al.Does standing affect acetabular component inclination and version after THA.Clin Orthop Relat Res.2012;470(11): 2988-2994.
[12] Poddubnyy D,Rudwaleit M,Haibel H,et al.Effect of non-steroidal anti-inflammatory drugs on radiographic spinal progression in patients with axial spondyloarthritis: results from the German Spondyloarthritis Inception Cohort.Ann Rheum Dis. 2012; 71(10):1616-1622.
[13] Hamersma J,Cardon LR,Bradbury L,et al.Is disease severity in ankylosing spondylitis genetically determined. Arthritis Rheum.2001;44(6):1396-1400.
[14] Lewinnek GE,Lewis JL,Tarr R,et al.Dislocations after total hip-replacement arthroplasties.J Bone Joint Surg Am.1978;60(2):217-220.
[15] Lazennec JY,Rousseau MA,Rangel A,et al.Pelvis and total hip arthroplasty acetabular component orientations in sitting and standing positions: measurements reproductibility with EOS imaging system versus conventional radiographies.Orthop Traumatol Surg Res.2011;97(4):373-80.
[16] Parratte S,Pagnano MW,Coleman-Wood K,et al.The 2008 Frank Stinchfield award: variation in postoperative pelvic tilt may confound the accuracy of hip navigation systems.Clin Orthop Relat Res.2009; 467(1):43-49.

引言

材料方法

1.1 设计 回顾性病例分析。

1.2 时间及地点 选择2015年1至9月在安徽医科大学第一附属医院关节与显微修复科行单侧人工全髋关节置换的患者。

1.3 对象 纳入单侧人工全髋关节置换后患者35例，其中男21例，女14例；年龄51-75岁，平均62岁；髋关节骨性关节炎13例，股骨头无菌性坏死22例。

1.4 方法 全髋关节置换后1-3个月复查时，同一患者分别进行站立位骨盆前后位、站立位骨盆侧位片及卧位骨盆前后位X射线摄片。体质量指数由患者体质量(kg)除以身高(m)的平方值得出。

站立位骨盆前后位片摄片标准：患者取站立位将骨盆和双下肢置于旋转和收展中立位，X射线投照中心位于耻骨联合上方3 cm，射线与床面垂直^[6]，管球距胶 180 cm。卧位骨盆前后位摄片标准：患者取仰卧位，以耻骨联合为投射中心，管球距胶片 110 cm。拍摄骨盆正位线片。

前上棘及耻骨联合三点建立一平面，使之与X射线接受屏相垂直，保证投射成像为骨盆侧面，并随时根据摄片成像中双侧髂翼是否重叠来校正位置^[7]，管球距胶片180 cm。所有测量结果均由第一作者和1位骨科医生分别测量3次，取其平均值。

1.5 主要观察指标

髋臼假体外展角：分别于卧位骨盆前后位摄片及站立位骨盆前后位摄片测量椭圆长轴与双侧坐骨结节连线之间的夹角，即为放射学倾斜角，见图1。

髋臼假体前倾角：分别于卧位骨盆前后位及站立位骨盆前后位摄片测量髋臼假体前倾角。试验应用的前倾角测量方法为Pradhan法。人工全髋关节置换后摄片时，髋臼假体开口在双髋关节前后位摄片中投影为一椭圆，假定椭圆最大值径D的1/5 D处为M点，此处相应臼杯椭圆的弧线或弧面不易被遮挡，过M点作椭圆最大直径D的垂直线，p为经M点的直线与髋臼底边的交点之间的距离，则前倾角θ= arcsin p/0.4D^[8]，见图2。

骨盆歪斜角：于站立位双髋前后位摄片时，测量两侧髂嵴最高点连线与水平线的夹角即为骨盆歪斜角，正值定义为骨盆向手术侧倾斜，见图1。

骨盆入射角：于站立位骨盆侧位摄片测量S₁上终板的垂线和S₁上终板的中点与股骨头中心连线的夹角，即为骨盆入射角，若双侧股骨头不重叠，则取两股骨头中心连线的中点，见图3。

骨盆倾斜角：于站立位骨盆侧位摄片测量S₁上终板中点至股骨头中心的连线与水平垂线的夹角，即为骨盆倾斜角，见图3。

骶骨水平角：于站立位骨盆侧位摄片测量S₁上终板与水平线的夹角，即为骶骨水平角，见图3。

1.6 统计学分析 应用SPSS 16.0统计软件分析，计量资料以均数表示。两组及两组以上定量变量之间的比较分别采用配对t 检验、两独立样本t 检验和单因素方差分析，P < 0.05表示差异有显著性意义。

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讨论

全髋关节置换髋臼假体外展角及前倾角放置是否合适，对手术临床疗效有着重要意义。髋臼假体放置角度不佳，可能会引起髋关节不稳定和脱位，同时也可能引起髋臼假体磨损增加、双下肢不等长等长期并发症，统计学回顾资料表明，超过30%的术后关节不稳定和脱位与假体角度放置不佳有关^[9]，如何选择更加合适的髋臼安置角度是全髋关节置换手术成功的关键^[10]。但这些并发症也可见于一部分术后摄片提示髋臼假体放置角度较好的病例中。此外，一些术后摄片显示髋臼假体放置角度不佳的病例也获得了不错的临床愈后。试验比较全髋关节置换后患者卧位及站立位髋臼假体角度的区别，证实卧位及站立位摄片时髋关节假体外展角和前倾角有着明显改变，发现髋臼假体外展角、前倾角从卧位到站立位摄片时大多都会增大，改变超过5°的患者比例较高。Polkowski等^[11]研究表明，53%全髋关节置换后患者站立位摄片的前倾角比卧位摄片时前倾角大5°以上，试验测量结果与其结果较相似。提示在术中应考虑到术后站立位时髋臼假体外展角及前倾角与术中卧位放置假体时假体角度存在变化，还应考虑患者个体化差异(身高、骨盆相关角度、双下肢手术前长度差异等)，选择患者合适个体化髋臼安置角度，这对于术者术前手术计划及术中臼杯放置的调整有一定程度上的意义。

试验中大多数全髋关节置换患者卧位摄片与站立位摄片测量的髋臼假体角度存在明显差别，分别对髋臼假体角度有无明显改变的患者进行分组，测量了一些指标，包括身高、体质量、体质量指数、骨盆入射角、骶骨水平角、骨盆倾斜角、骨盆歪斜角，并对这些指标进行统计学分析。卧位摄片改为站立位摄片后外展角明显增大的患者，骨盆向非术侧歪斜，即骨盆歪斜角均值为-3.03°；与此同时，卧位摄片改为站立位摄片后外展角明显减小的患者，骨盆向术侧歪斜，即骨盆歪斜角均值为0.52°。这些结果提示骨盆歪斜角，即骨盆绕矢状轴(垂直水平轴和长轴并且通过两线交点的直线)所旋转的角度，对站立位摄片时髋臼假体外展角有影响。骨盆歪斜角与术前髋关节相关疾病的严重程度有关，同时也可能由于术中假体大小选择导致患侧及健侧肢体长度不等相关。无论何种原因引起两腿长度存在差异，都是产生骨盆歪斜的原因。卧位摄片改为站立位摄片后，前倾角明显增大的患者，测得的骨盆倾斜角比髋臼假体角度未明显改变患者的骨盆倾斜角大。骨盆倾斜指骨盆在矢状面上绕冠状轴的旋转，Poddubnyy等^[12]研究表明，骨盆在冠状轴上不同位置的倾斜均会引起髋臼前倾角和外展角的改变，也会引起臼杯在髋臼中覆盖面积的改变。Hamersma等^[13]对骨盆仰卧位和负重位进行骨盆X射线检查，也证明了骨盆倾斜与髋臼外展角、前倾角有着紧密的影响。卧位摄片改为站立位摄片后前倾角明显增大的患者，骨盆入射角也较大，较大的骨盆入射角意味着骨盆在矢状面上有更大的活动范围，从而在站立位摄片上表现为前倾角的增大。

试验按照常规将髋臼假体的安全区间定义为外展(40±10)°，前倾(15±10)°。Lewinnek等^[14]统计研究资料显示，在此范围内的脱位率为1.5%，超出此范围将增加到6.1%。试验发现，卧位和站立位髋臼假体角度在安全区间发生改变的比例较高。这一结果可以在一定程度上解释，部分患者术后复查摄片髋臼假体角度并不在安全范围内，却获得了较好的临床愈后；部分患者术后复查摄片髋臼假体角度在安全范围内，临床愈后反而较差。因为常规全髋关节置换后复查摄片是进行卧位骨盆前后位摄片，并未进行站立位骨盆前后位摄片检查，而站立位是髋关节功能实施的主要体位。

试验的局限性：①髋臼前倾角是一个三维概念，因此试验使用二维X射线片测量髋臼假体前倾角势必会存在一定的误差，但CT检查费用较高且患者接受的放射剂量大。Lazennec等^[15]采用新的EOS X射线摄片进行术后髋关节复查，EOS是一种三维X射线技术，可在低放射剂量下获得高质量的站立位矢状面和冠状面摄片。由于本院暂无此设备，所以还是采用临床上常用的普通X射线平片来评价各项指标。②将站立位作为骨盆功能位的代替，虽然术后骨盆在矢状位活动范围约为5°^[16]，但站立位可大致作为功能位的代替，且静态角度测量有很大的临床意义，因为全髋关节置换中无法进行动态测量分析。③试验将髋臼假体安放位置为外展(40±10)°，前倾(15±10)°定义为安全区间，虽然多数文献支持此观点，但仍有小部分全髋关节置换患者术后摄片髋臼假体角度在此范围内，依旧出现了髋关节脱位、人工关节磨损等并发症，并非绝对的安全。④由于样本量较少，使得试验得出的卧位及站立位摄片时，影响髋臼假体外展角及前倾角的相关因素与国外相关文章有一定差异，但并不排除此差异与人种体型不同有关，有待进一步增加病例数进行统计学分析。⑤未对全髋关节置换患者进行长期随访，故无法得出髋臼假体角度是否在安全区间内对临床愈后的影响程度。⑥应研究正常人群髋臼角度在不同体位的变化及影响因素，以期提供个性化髋臼安置角度的合理选择。

总之，随着人工全髋关节置换的不断发展，全髋关节置换技术也在不断成熟，治疗效果得到了大众认可。伴随手术数量的增加，术后并发症的报道也不断增加，引起了各方面的重视，对如何预防术后并发症的研究也在不断深入。术后并发症的出现与多方面的因素有关，比如患者所患疾病严重程度、髋关节周围软组织情况、术者经验不足、术后护理及宣教、术后患者康复锻炼等。但最重要的也是最需要解决的就是髋臼假体置入定位及角度。因此，如何能尽可能准确地安放臼杯，成为骨科医生关注的热点问题。试验从卧位和站立位摄片分别测量髋臼假体的外展角及前倾角，比较两者之间的区别及相关影响因素，希望可对全髋关节置换术前计划及手术中假体放置提供一些帮助。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