自体颗粒骨结合骨泥打压植骨治疗成人Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良伴髋臼缺损

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.22.003

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (22): 3458-3463.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.22.003

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自体颗粒骨结合骨泥打压植骨治疗成人Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良伴髋臼缺损

吴天昊，郭江，张才东，范忠伟，王森，刘少峰，谭美云

西南医科大学附属医院骨与关节外科，四川省泸州市 646000

收稿日期:2017-03-15 出版日期:2017-08-08 发布日期:2017-09-01
通讯作者: 谭美云，西南医科大学附属医院骨与关节外科，四川省泸州市 646000
作者简介:吴天昊，男，1990年生，四川省泸州市人，汉族，西南医科大学在读硕士，主要从事关节外科、运动医学方面的研究。
基金资助:
四川省教育厅资助项目(12ZB062)

Impaction bone grafting with morselized bone and bone paste for acetabular defects in adult Crowe III type developmental dysplasia of the hip

Wu Tian-hao, Guo Jiang, Zhang Cai-dong, Fan Zhong-wei, Wang Sen, Liu Shao-feng, Tan Mei-yun

Department of Bone and Joint Surgery, the Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China

Received:2017-03-15 Online:2017-08-08 Published:2017-09-01
Contact: Tan Mei-yun, Department of Bone and Joint Surgery, the Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China
About author:Wu Tian-hao, Studying for master’s degree, Department of Bone and Joint Surgery, the Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China
Supported by:
the Funding Project of Sichuan Provincial Education Department, No. 12ZB062

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

颗粒骨打压植骨：是一种技术成熟的植骨修复方式，将人工或机器制作的颗粒状骨组织移植到骨骼缺损、需要加强或融合的部位，通过施力打压加强其机械稳定性并使之与宿主骨贴合。由于骨胳来源不同，分为自体颗粒骨移植及同种异体颗粒骨移植。

Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良：患者由于髋臼发育缺陷，股骨头与髋臼未能形成正常的包容关系，导致股骨头脱位和髋关节形成异常的解剖关系。Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良病例的股骨头脱位达75%-100%，股骨头于脱位处有较大的活动空间，常造成髋臼浅平，髋臼上缘呈现出上宽下窄状的骨缺损。

背景：对于成人Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良患者，考虑到臼杯骨覆盖率和翻修时骨质缺损的风险，在初次行全髋关节置换时利用植骨提升骨储备量是明智的。

目的：探讨成人Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良患者在全髋关节置换中，利用自体颗粒骨结合骨泥打压植骨治疗髋臼缺损的临床疗效。

方法：纳入40例(45髋)成人Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良患者，其中男8例，女32例，年龄31-68岁，在全髋关节置换治疗过程中，全部采用于真臼处加深髋臼、旋转中心内移和下移的方法，利用自体颗粒骨结合骨泥打压植骨技术修复髋臼缺损。术后随访观察髋关节Harris评分、肢体长度、旋转中心位移、假体覆盖率及并发症等。

结果与结论：术后平均随访32.7个月，所有患者髋臼旋转中心都恢复(接近)正常，手术切口均一期愈合，无假体周围感染、松动、脱位等并发症发生，末次随访髋关节假体稳定，骨性覆盖良好，植骨处可见骨整合、骨质硬化带消失，未见螺钉断裂、假体周围透亮线等，患髋Harris评分明显高于治疗前(P=0)；患侧肢体长度平均延长(2.31±0.18) cm，假体覆盖率为78.1%，治疗后旋转中心水平距离与垂直距离明显低于治疗前(P=0)；结果表明在成人Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良患者全髋关节置换中，采用自体颗粒骨结合骨泥打压植骨修复髋臼缺损，可有效恢复髋臼覆盖率，维持臼杯初始稳定性并增加骨储备量，近期疗效满意。

ORCID: 0000-0002-1656-149X(吴天昊)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 生物材料, 骨生物材料, 人工假体, 自体颗粒打压植骨, 骨泥, 先天性髋关节发育不良, 全髋关节置换, 髋臼骨缺损, 髋臼重建

Abstract:

BACKGROUND: Considering the risk of lack of bone in revision and the bone coverage of component, it is advisable to use bone grafting to increase bone stock in patients with adult Crowe type III developmental dysplasia of the hip (DDH) in the first total hip arthroplasty (THA).

OBJECTIVE: To investigate the effectiveness of impaction bone grafting with morselized bone and bone paste for acetabular defects of adult Crowe type III DDH in THA.

METHODS: Forty cases (45 hips) of Crowe type III DDH were enrolled, including 8 males and 32 females, aged 31-68 years. All the components were reconstructed at the anatomic acetabulum combined with deepening acetabulum and putting the centre of rotation medially and distally during THA procedures. The patients were all followed up and evaluated with Harris score, limp length, displacement of the centre of rotation, cup coverage, and postoperative complications.

RESULTS AND CONCLUSION: The average follow-up was 32.7 months. Acetabular rotation centers of all the cases were recovered (near) to normal. The incisions healed by first intention and there was no complication such as infection, dislocation, prosthesis loosening. The acetabular cup prosthesis did not displace and was covered well by bone at the last follow-up, the grafted bone particles got radiological osseointegration and the bone sclerosis zone disappeared. No radiolucent lines and screw fracture were detected. The Harris scores of affected hips at the last follow-up were significantly higher than those before surgery(P=0). The average leg length was increased (2.31±0.18) cm. The mean cup coverage was 78.1%. The postoperative horizontal and vertical distance of the hip center were shorter than those before surgery (P=0). Reconstructing the acetabulum with autogenous morselized bone graft impaction can effectively restore the acetabular coverage, maintain the stability of acetabular cup and provide better relative bone stock in THA for Crowe type III DDH in adult, and moreover, the short-term effect is satisfactory.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Arthroplasty, Replacement, Hip, Transplantation, Autologous, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

吴天昊，郭江，张才东，范忠伟，王森，刘少峰，谭美云. 自体颗粒骨结合骨泥打压植骨治疗成人Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良伴髋臼缺损[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(22): 3458-3463.

Wu Tian-hao, Guo Jiang, Zhang Cai-dong, Fan Zhong-wei, Wang Sen, Liu Shao-feng, Tan Mei-yun.

Impaction bone grafting with morselized bone and bone paste for acetabular defects in adult Crowe III type developmental dysplasia of the hip

[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(22): 3458-3463.

图/表（结果） 2

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引言

材料方法

1.1 设计回顾性病例分析。

1.2 时间及地点试验于2008年1月至2014年7月在西南医科大学附属医院骨与关节外科完成。

1.3 对象选择西南医科大学附属医院2008年1月至2014年7月收治的40例(45髋)成人DDH患者，根据Crowe等^[1]分型标准，本组病例均属Crowe Ⅲ型DDH，其中男8例，女32例；年龄31-68岁，平均51.4岁；左髋12例，右髋23例，双髋5例；临床症状表现为患髋疼痛、跛行等，股骨头不完全脱位；据Russotti等^[2]法评估，术前双下肢短缩差异平均约2.06 cm(0.1-2.8 cm)，旋转中心水平距离(5.27±0.43) cm(4.3-6.0 cm)，垂直距离(4.96±0.27) cm (4.2-5.4 cm)；术前Harris评分为49.11±7.30(37-69)分。所有患者对治疗及试验方案知情同意，且得到医院伦理委员会批准。

纳入标准：①髋关节有疼痛伴患肢跛行，减少活动量、服用非类固醇抗炎药物等各种保守治疗措施效果不佳的Crowe Ⅲ型DDH患者；②单侧或双侧髋关节初次置换患者；③术前无凝血功能异常，无其他高危失血因素；④髋臼存在骨缺损，术中均采用了自体颗粒骨结合骨泥打压植骨技术进行处理。

排除标准：①患有严重肝肾功能不全、脑血管意外等全髋关节置换术禁忌证的患者；②髋臼骨缺损未采用自体颗粒骨结合骨泥打压植骨技术修复类型。

1.4 材料研究中所使用的假体为生物型Trilogy臼杯及CLS股骨柄(捷迈公司，美国)。植骨体为患者自体股骨头中的松质骨与髋臼锉中的骨泥混合起来。

1.5 方法

1.5.1 围手术期处理患者术前常规行影像学检查，包括骨盆正位X射线片、患髋正侧位X射线片、双下肢动静脉B超、双髋CT平扫及三维重建，评估髋臼内壁厚度、髋臼骨量、股骨前倾角大小及近端髓腔狭窄情况等。

1.5.2 植骨方法气管插管全麻下患者取健侧卧位，采用后外侧入路，逐层切开，自股骨转子止点处切断外旋肌群，贴关节囊进行环形剥离，显露、彻底切除关节囊。于股骨颈上缘与转子交界至股骨颈下缘中点，距小转子上方 1.5 cm左右处截断股骨颈，取出股骨头。沿股骨头脱位的内下方，寻找真臼(可通过寻找髋臼底部的Harris窝及髋臼横韧带来判断，如不行可通过术中C臂透视寻找)并逐步清理、切除髋臼盂唇、增生组织等。先用1个小的髋臼锉(通常是38-42 mm)外展90°打磨髋臼内侧壁，以获得足够的上覆盖，打磨至Harris窝底骨外壁，然后从小到大用髋臼锉按照前倾15°、外展45°于真臼位置重新造臼。以髋臼前后壁为参考确定合适的假体型号，试模压迫良好时，置入Trilogy髋臼假体，辅以螺钉固定。

检查判断髋臼骨缺损状况，于髋臼缺损处植骨处硬化骨面上用较细的克氏针(直径0.5-1.0 mm)钻孔或用刮匙刮磨，使之表面粗糙、部分出血。利用自体取下的股骨头，修剪其中的松质骨至6-8 mm，并且仔细去除其中混杂的软骨与软组织，将髋臼锉中最后一锉里的骨泥收集起来，用无菌干纱布吸干血液及油脂，将修剪的松质骨与骨泥混合起来。仔细冲洗关节腔后，将植骨体填补于髋臼骨缺损处并行连续适度打压植骨。

股骨侧进行相应处理后复位髋关节，在复位过程中，检查关节稳定性、活动度、坐骨神经及血管张力等，若张力较大，可适度松解髋关节周围软组织(包括内收肌、髂腰肌等)。置血浆引流管1条，逐层缝合关闭切口。

1.5.3 术后处理术后常规预防感染、抗凝处理。术后患肢外展中立30°位。术后第2天开始患肢主被动功能锻炼，改善股四头肌肌力；术后3周拄双拐锻炼，8-12周后开始完全负重。

1.6 主要观察指标术后复查骨盆正位X射线片，测量臼杯外展角，据Dorr等^[3]方法测量臼杯自体骨覆盖率，记录患肢长度、双下肢长度差异、旋转中心水平距离及垂直距离，观察有无脱位、感染及神经损伤等。治疗后1，3，6，9，12个月和以后每1年随访复查骨盆平片，判断髋臼及假体稳定性、有无螺钉断裂、假体周围有无透亮线及植骨愈合情况，记录末次随访时的髋关节功能评分。Harris评分主要包括疼痛程度(满分44分)、行走步态(满分33分)、日常活动(满分14)、畸形(满分4分)和关节活动范围(满分5分)5个方面，得分越高说明肢体功能恢复越好^[4]。

1.7 统计学分析采用SPSS 19.0统计软件包进行分析。计量资料以x(_)±s表示。治疗前前、治疗后组间比较采用配对t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

讨论

3.1 Crowe Ⅲ型DDH患者髋臼解剖特点 DDH患者早期由于髋臼发育缺陷，股骨头与髋臼间未能形成正常的包容关系^[5]，股骨头脱位导致了股骨头和髋臼之间形成了异常解剖关系和应力作用^[6-7]。随着年龄的增长，髋臼和股骨头之间的异常对合关系影响着髋关节的生物力学环境，逐渐形成了不同的髋臼形态。Crowe Ⅲ型DDH患者股骨头向髋臼上方脱位(达75%-100%)，异常的点面接触使得髋关节负重部位主要集中在髋臼上部，减少了接触面积，导致接触点所受应力增加，同时由于缺少完整的包裹，股骨头于脱位处有较大活动空间，使髋臼上缘呈现出上宽下窄状的缺损^[7-8]，这种髋臼缺损既可朝向前上方，亦可朝向后上方，假体宿主骨覆盖率常常只能达到70%左右^[7]。

3.2 髋臼重建处理髋臼重建是成人Crowe Ⅲ型DDH全髋置换中最重要也是最具挑战的部分，重建髋臼时应尽量恢复正常解剖力学结构；增加假体自体骨覆盖率，保证其初始稳定性；保持臼杯合适外展及前倾角度，避免脱位或松动^[9-10]。目前治疗DDH的常用方法包括高位造臼、真臼重建等，但高位造臼会永存外展肌改善不良、跛行步态不能纠正、臼杯松动率高等问题^[11-13]；相较之下，真臼作为人体髋关节力学传导上的最佳力点，对于恢复正常旋转中心、肢体长度及改善外展肌功能能起到重要作用，达到正常的解剖关系才能有效避免内衬加速磨损，保证假体的长期生存率^[8，14-16]。同时DDH患者由于髋关节异常对位关系及非生理性应力改变，影响了髋臼发育，使得真臼留有充足的骨储量。Liu等^[17]通过CT评估DDH患者髋臼骨量，发现在髋臼内侧壁有足够骨量(平均最小厚度为7.1 mm)可用于治疗Crowe Ⅲ型DDH，肖瑜等^[18]认为髋臼内壁厚度与Crowe分型呈正相关(髋臼内壁厚度随Crowe分型增加而增加)，这种解剖异常为临床髋臼加深提供了良好的骨量基础^[19]。DDH患者在不破坏髋臼内壁前提下，尽可能内移、下移臼杯，可降低髋关节负荷(上移和外移均会增加负荷)，有助于降低臼杯松动率和内衬磨损率^[20]。作者建议术前应仔细研读影像学资料，充分了解真臼可加深程度，在骨质条件允许时采用髋臼加深、旋转中心内移和下移，既可恢复髋关节的旋转中心、平衡关节力学，又可达到可观的假体覆盖^[15]。原则上髋臼重建时，髋臼假体的安放需获得至少70%的宿主骨覆盖率，才能获得理想的假体初始稳定性^{[21- 22]}。手术时特别注意保留髋臼前、后壁的完整^{[7，14，23]}，尽量靠近髋臼后壁骨质条件比较好的部位，不强求对髋臼的前后径进行扩大，均采用于真臼处重建、加深髋臼、使旋转中心内移和下移，可获得良好的初始稳定性及骨覆盖。此次研究中，术后骨盆正位X射线片测得术后旋转中心的水平距离为(3.10±0.38) cm(2.1-3.7 cm)，垂直距离为(2.13±0.17) cm(1.6-2.5 cm)，较治疗前患髋的旋转中心内移及下移，假体自体骨覆盖率平均78.1%(71.8%- 91.7%)。

3.3 髋臼颗粒打压植骨技术特点考虑到未来臼杯翻修时髋臼骨贮备量的问题，常规将自体股骨头中的松质骨与髋臼锉中的骨泥混合起来，填补于髋臼骨缺损处，并利用打压植骨技术以提高臼杯的骨覆盖率^[14，24]。传统上，外科医生利用结构性植骨来覆盖髋臼假体，可得到令人满意的早中期结果，然而长期的经验报道提示，结构性植骨与髋臼重建有着可变的结果，在随访过程中该方法存在移植骨吸收、塌陷和臼杯松动等风险^[25-29]。Somford等^[24]观察到，打压植骨技术可在治疗DDH中获得良好的随访结果，即使在10-15年后，与结构性植骨相比，未看到骨吸收，他们认为为什么颗粒打压植骨和结构性植骨有着不同结果的原因在于，后者骨长入、再血管化较差，并没有完全生长融入，在结构性植骨中，骨愈合只发生在移植骨与宿主骨的连接处，但剩下的移植骨可能会坏死，这些可以解释在长期报告中为什么结构性植骨的骨吸收率这么高^[24，27-28]，而在重塑过程中易被吸收或塌陷的缺点，随时间的延长最终可能导致髋臼假体松动^[30]。与结构性植骨相比较，颗粒打压植骨和宿主骨的生长融合速度更快，这要归功于颗粒骨能够结合的更紧密，更容易在宿主骨床或周围软组织中再血管化，获得丰富的血液供给^[14，31]。但应注意的是，若作为臼杯支撑的髋臼顶、前壁及后壁3个部位中存在1个部位完全骨缺损时，单纯颗粒打压植骨难以支撑髋臼假体，考虑到保证髋臼的初始稳定性，应使用结构性植骨^[23]。

3.4 颗粒骨结合骨泥打压植骨技术要点研究中的40例Crowe Ⅲ型DDH患者髋臼重建后髋臼缘仍有不同程度的骨缺损，相对于传统的单纯颗粒骨打压植骨，作者利用自体颗粒骨结合骨泥打压植骨技术，术后Harris评分和影像学检查均显示出该技术处理髋臼骨缺损具有可靠的临床效果。将颗粒骨结合骨泥打压植骨技术要点大致总结概括为以下3点：①植骨接触面的处理：植骨体与宿主骨接触面是骨质整合、新生骨长入的关键位置，如前所述，髋臼缺损处常因异常的应力作用形成硬化带，阻碍植骨体与宿主骨的融合，因此植骨前对植骨接触面上的硬化带进行充分准备，改善植骨条件非常重要。常于硬化骨面上用较细的克氏针(直径0.5-1 mm)钻孔或用刮匙刮磨，使之表面粗糙、部分出血，既可扩大植骨体与宿主骨的接触面又能使移植骨更好的与之贴合，促进二者生长整合^[14]；②颗粒骨结合骨泥植骨体的制备：尽管有研究认为在颗粒骨制备时，经过冲洗的颗粒骨组成的植骨体拥有更强的机械稳定性^[32-34]，但Van der Donk等^[32]在动物模型中研究得出，未冲洗的自体移植骨比未冲洗的同种异体移植骨表现出更好的植骨体稳定性，冲洗虽可去除同种异体移植骨中的免疫原性、脂肪等，使之拥有更强的机械稳定性，但冲洗亦能去除自体移植骨中的有益因素(促进新生骨生长的生物活性因子)，降低了植骨体稳定性^[35]。此次研究中均采用自体股骨颈和股骨头中松质骨，使用咬骨钳修剪至6-8 mm大小，将其中的软骨和软组织去除干净(不管从生物力学还是组织学上都是重要的一步，软骨的加入不仅使机械性能较差，而且包含软骨的植骨区易导致坏死^[36-37])；取髋臼锉中的骨泥，用无菌干纱布吸干血液及油脂，目的是减少骨泥颗粒周围流体的黏度，促进颗粒骨间的紧密贴合^[38]；不经冲洗，根据土力学理论^[35，38](用于植骨的骨颗粒的大小分布对于植骨体的机械稳定性至关重要，在较大植骨颗粒堆积的基础上，用更小的骨颗粒填补其之间的空隙，这种良好的颗粒分布所组成的集合体才能提供最好的抗剪切力，最大限度地提高颗粒骨间的连锁固定)直接将自体修剪骨与髋臼锉中的骨泥混合起来，以使得植骨体更加牢固；③打压植骨：植骨时先冲洗关节腔再植骨，以避免植骨颗粒的损失。打压时需施力适当，既要保证臼杯的初始稳定性又要保证植骨体的机械稳定性及与宿主骨的紧密贴合。根据Wolff定律，患者术后恢复负重行走后植骨区受到应力刺激，移植骨与宿主骨达到骨性愈合，硬化带消失。

3.5 研究的优势与不足研究中40例CroweⅢ型DDH患者于真臼重建，通过加深髋臼、旋转中心内移和下移，并利用自体颗粒骨结合骨泥打压植骨技术，术后可获得良好的初始稳定性及骨覆盖率，并且可提高髋臼骨贮备量，为未来可能出现的臼杯翻修做准备。结合治疗前后Harris评分和影像学资料，该治疗手段在临床获得了较满意的早期疗效。相对于传统的单纯颗粒骨打压植骨，作者采用自体颗粒骨结合骨泥打压植骨技术，利用其骨颗粒的大小分布最大限度地提高颗粒骨间的连锁固定，既增加植骨体的机械稳定性和抗剪切力能力又能促进植骨体再血管化和生长整合。通过对植骨接触面的处理、颗粒骨结合骨泥植骨体的制备以及打压过程的总结，为临床处理Crowe Ⅲ型DDH髋臼重建后骨缺损提供技术、理论依据。

研究纳入样本量不够大，总体共计40例患者，虽然进行了24-56个月的随访，获得了较满意的早期临床疗效，但如能继续增大样本量及延长随访时间可提供更加可靠的说服力和中远期疗效评估。病例选择适应范围较狭窄，患者髋臼骨缺损均低于30%，能否将自体颗粒骨结合骨泥打压植骨技术在临床实践中利用至髋臼骨缺损大于30%的患者，这正是下一步研究的重点。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

自体颗粒骨结合骨泥打压植骨治疗成人Crowe Ⅲ型先天性髋关节发育不良伴髋臼缺损

Impaction bone grafting with morselized bone and bone paste for acetabular defects in adult Crowe III type developmental dysplasia of the hip

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