仿生双动关节重建髋关节的稳定性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.27.002

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

法国赛弗仿生双动髋关节：是将标准股骨头镶嵌在更大的聚乙烯内衬中，再和植入髋臼的金属臼杯形成关节。双动髋关节有2个关节面，一个在金属臼杯和聚乙烯内衬之间外轴，一个在股骨头和聚乙烯内衬之间内轴，运动发生在内轴，只有在极限运动时外轴才运动。双动髋关节能提供直径43-61 mm的臼杯，配套相同直径的活动内衬，45 mm以下内衬配22.2 mm的股骨头，47 mm以上内衬配28 mm的股骨头，股骨头和其他产品通用，方便联合使用。

大直径股骨头：直径超过32 mm的股骨头即称为大直径股骨头，与传统关节置换相比，大头和增加的头颈比率可能减少脱位的发生。但直径更大的双极股骨头置换治疗老年股骨颈囊内骨折仍有较高的脱位率，说明单靠大直径的股骨头并不足以预防关节脱位，还需要髋部软组织平衡和肌力重建。

摘要

背景：髋部不稳，如脑瘫、偏瘫、小儿麻痹后遗症以及臀中肌广泛损伤的髋关节置换和关节置换后反复脱位翻修患者髋部肌力失衡，术后脱位率高，仍是临床医生的巨大挑战。

目的：观察仿生双动关节对重建髋关节稳定性的影响，防止髋部神经肌肉病变关节置换术后脱位。

方法：纳入2010年1月至2014年7月河南中医药大学第二附属医院骨科收治的12例偏瘫、小儿麻痹后遗症、髋臼发育不良以及髋关节置换术后反复脱位患者，采用仿生双动关节行关节置换或翻修，通过调整外展肌力臂实现髋部的动力稳定。

结果与结论：①随访时间20-60个月；②1例1年后摔倒右股骨假体周围骨折、保守治疗；1例术后1周脱位1次，其余病例未出现脱位、感染、松动征象；③结果表明，髋部神经肌肉病变、髋部不稳患者的髋关节置换，选择仿生双动髋关节假体，能够重建髋关节稳定性，防止术后脱位发生。

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: 0000-0002-8958-0448(艾进伟)

关键词: 骨科植入物, 人工假体, 髋部不稳, 关节置换, 仿生双动髋关节, 外展功能重建, 髋部神经肌肉病变, 术后脱位

Abstract:

BACKGROUND: Patients with hip instability due to cerebral palsy, hemiplegia, infantile paralysis and extensive damage in gluteus medius, appear with high dislocation rate after arthroplasty, which is a great challenge for clinicians.

OBJECTIVE: To investigate the reconstruction of the hip joint stability with the dual-mobility acetabular cup, and to prevent the dislocation after replacement in patients with hip neuromuscular lesions.

METHODS: Twelve cases of hemiplegia, infantile paralysis, developmental dysplasia of the hip and recurrent dislocation after hip arthroplasty admitted in the Orthopedic Treatment Center, the Second Affiliated Hospital of Henan University of Chinese Medicine from January 2010 to July 2014 were enrolled, then underwent joint replacement or revision with dual-mobility cup, and the dynamic stability of the hip was achieved by adjusting the abductor lever arm.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) The followed-up time was from 20 to 60 months. (2) One year later, one case suffered Vancouver A right femoral fracture and received conservative treatment at 1 year postoperatively; one case of dislocation at postoperative 1 week, and dislocation, infection and loosening occurred in none cases. (3) These results manifest that those patients with neuromuscular disease and hip instability treated with hip joint arthroplasty using dual-mobility acetabular cup can reconstruct the stability of the hip joint and prevent the occurrence of postoperative dislocation.

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

中图分类号:

R318

艾进伟，韩叶萍，李光辉，杜晨飞，孙永强. 仿生双动关节重建髋关节的稳定性[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(27): 4271-4276.

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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 时间与地点 病例来源于 2010年1月至2014年7月河南中医药大学第二附属医院骨科。

1.3 材料 法国赛弗仿生双动髋关节是将标准股骨头镶嵌在更大的聚乙烯内衬中，再和置入髋臼的金属臼杯形成关节。双动髋关节有2个关节面，一个在金属臼杯和聚乙烯内衬之间外轴(external bearing)，一个在股骨头和聚乙烯内衬之间内轴(internal bearing)，运动发生在内轴，只有在极限运动时外轴才运动。

双动髋关节能提供直径43-61 mm的臼杯，配套相同直径的活动内衬，45 mm以下内衬配22.2 mm的股骨头，47 mm以上内衬配28 mm的股骨头，股骨头和其他股骨柄假体产品通用，方便联合使用。

1.4 对象 12例髋部不稳、臀中肌无力或缺失患者行髋关节置换或者翻修，原发病包括偏瘫、老年痴呆行动不便、小儿麻痹后遗症髋部无力、髋臼发育不良鸭部步态、臀中肌严重缺失等。

纳入标准：①髋部不稳，如脑瘫、偏瘫、小儿麻痹后遗症的股骨颈骨折；②关节置换后反复脱位者；③用双动髋关节假体行关节置换或者翻修；④患者对治疗知情同意。

排除标准：有手术禁忌证者。

其中病例8为小儿麻痹后遗症，右下肢广泛肌肉萎缩，右股骨转子间骨折外院全髋关节置换后反复脱位；病例10为转子部骨囊肿合并骨折，半髋置换术后感染、反复脱位，多次手术、臀中肌严重损伤并缺失。所有患者一般情况可，无明显手术禁忌证。

在治疗前对患者及家属进行治疗方法的详细解释，征得同意并签字，治疗方案经过医院伦理委员会论证并通过。患者治疗前基本资料见表1。

1.5 方法

1.5.1 手术方法均在腰硬联合麻醉下，采用髋关节后侧(Moore)入路，清除关节盂唇，前侧关节囊挛缩者适当松解，翻修病例小心取出原假体，防止进一步骨质缺损。髋臼侧及股骨侧均采用非骨水泥假体、压配固定，髋臼杯一至两枚螺钉辅助固定，髋臼杯外展角、前倾角及股骨柄前倾角均正常放置，并且联合前倾角25°-50°。常规关节置换术大转子顶点平齐股骨头旋转中心，但本组病例多属于关节不稳患者、术中需要通过假体延长臀中肌力臂。术中控制下肢长度及臀中肌张力标准：假体复位后，术者感知臀中肌有一定张力，屈髋90°、内收内旋45°及伸髋外旋活动时股骨头假体稳定、不脱位；并且伸髋时膝关节被动伸屈自如，不能出现伸髋时自动伸膝，否则提示延长过度。病例8翻修时髋臼侧采用双动关节，股骨侧为春立加长柄，为延长臀中肌力臂，股骨柄高出大转子1 cm。病例10转子部骨囊肿合并骨折，外院半髋置换术后感染、反复脱位，多次清创、抗生素骨水泥旷置，造成股骨近端骨缺失、臀中肌严重损伤并缺失，采用双动髋臼+肿瘤定制股骨柄，阔筋膜张肌缝合在股骨柄重建臀中肌。

1.5.2 术后处理及随访术后常规抗炎抗凝及下肢功能训练。置换后1，4，8，12个月复查，之后每年复查1次。

1.6 主要观察指标 随访期间观察指标包括假体脱位、感染、松动，假体周围骨折，日常活动等指标。

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讨论

老年人普遍存在骨质疏松、肌肉顺应性降低，神经肌肉病变(如脑瘫、偏瘫、小儿麻痹后遗症等髋部肌力失衡、髋外展无力)患者的髋关节置换，一直是骨科医生的难题。Lutonský等^[3]报道17例后天性(脑卒中等)瘫痪患者的髋关节置换，随访15例，4例脱位、2例感染并异位骨化，7例行走需要步行器辅助、8例行走严重困难或坐轮椅。由于难以将假体固定在真臼和低肌张力导致脱位的风险^[4]，小儿麻痹后遗症的髋关节置换术存在许多问题，虽然术后短期效果不错，但手术医生应注意潜在并发症。Yoon等^[5]报道10例小儿麻痹后遗症的髋关节疼痛(4例瘫痪侧、6例对侧)患者髋关节置换，髋部疼痛和功能均改善，1例脱位闭合复位、髋人字石膏固定2个月；说明小儿麻痹后遗症的疼痛性髋关节病选择髋关节置换是合适的，但需要告知患者可能残留轻微疼痛和下肢不等长。Bradley等^[6]认为脑瘫合并髋关节骨关节炎患者，髋关节置换在缓解疼痛和功能恢复方面是成功的；但髋关节置换在技术上是困难的，由于在这一人群中的解剖和病理改变，应该由经验丰富的关节外科医生手术，并全程监督可能的并发症。Renner等^[7]认为髋关节置换是神经肌肉疾病患者的一种成功的治疗选择，虽然大多数患者疼痛缓解，功能的改善往往取决于潜在的神经肌肉疾病和术前功能水平，治疗是复杂的，为了优化手术的结果需要一个专门的团队。

术后脱位是这类患者髋关节置换术后的严重并发症，严重影响疗效和患者满意度。脱位分早期脱位和晚期脱位，一般将发生在术后3个月内的脱位称为早期脱位，异于感染、假体磨损、松动、异位骨化等原因引起的晚期脱位。部分因素导致髋关节置换术后脱位风险增加，比如髋部手术史或者翻修术、后入路关节置换、臼杯及股骨柄假体位置不当、髋部神经肌肉病变导致外展肌群无力、大转子撕脱骨折或者不愈合、患者认知障碍不配合等。早期脱位常见且危害极大，本文仅谈术后早期脱位。如何预防术后脱位是临床医生主要关注的问题，直径超过32 mm的股骨头即称为大直径股骨头，与传统关节置换相比，大头和增加的头颈比率可能减少脱位的发生^[8-9]。Park等^[10]报道神经肌肉虚弱患者采用大直径金对金关节置换临床效果满意、早期功能恢复好、脱位率低。但直径更大的双极股骨头置换治疗老年股骨颈囊内骨折仍有较高的脱位率，说明单靠大直径的股骨头并不足以预防关节脱位，还需要髋部软组织平衡和肌力重建。本组病例采用赛弗双动髋关节假体，仅1例脱位，说明神经肌肉病变导致髋外展无力患者并非关节置换和翻修的绝对禁忌证；术中髋臼假体外展角前倾角、股骨柄假体前倾角均常规放置，保证联合前倾角25°-50°，排除假体位置不良导致的关节脱位，着重谈假体选择、臀中肌功能重建对术后脱位的影响。

3.1 髋部不稳时可以选择双动髋关节假体赛弗仿生双动髋关节是将标准股骨头镶嵌在更大的聚乙烯内衬中，再和置入髋臼的金属臼杯形成关节。双动髋关节有2个关节面，一个在金属臼杯和聚乙烯内衬之间的外轴(external bearing)，一个在股骨头和聚乙烯内衬之间的内轴(internal bearing)，运动发生在内轴，只有在极限运动时外轴才运动。赛弗双动关节，能提供直径43-61 mm的臼杯，配套相同直径的活动内衬，45 mm以下内衬配22.2 mm股骨头，47 mm以上内衬配28 mm头，股骨头和其他产品通用，方便联合使用。大直径股骨头可能降低脱位的风险，如果髋关节不稳伴有神经功能障碍或外展肌无力，可考虑采用双极假体翻修，因为双极假体本身稳定性较高^[11]。Mohammed等^[12]报道双动髋关节在髋部不稳的初次置换和翻修术应用，经过22个月随访，没有脱位、不稳、感染及需要外科干预病例。Philippot等^[13]报道100例使用双动关节初次置换经过12年随访，只出现2例早期脱位，无假体间脱位，低脱位率证实双动关节长期的高稳定性。Boyer等^[14]报道经过22年随访的初次置换，证实双动关节的生存率和普通关节相似，零脱位率。双动关节提供更大的活动范围和降低脱位风险的可能，有高脱位风险的初次置换病例如老年痴呆、脑瘫、偏瘫、小儿麻痹后遗症、髋臼发育不良等；高脱位风险的翻修病例，如反复脱位、臀中肌无力或者臀中肌缺失病例；以及移位的股骨颈骨折病例，这类患者脱位率高，推荐使用双动髋关节^[15]。但小于50岁，活动量大时骨溶解率6%，考虑到骨溶解和臼杯松动，避免在年轻患者应用双动髋关节^[16]。

双动关节的潜在不利因素之一是凹面和凸面两个界面的聚乙烯磨损，但回顾性分析显示双动关节的磨损并不比传统关节置换的金属-聚乙烯磨损多。独特的并发症是假体间脱位^[17]，金属头将活动内衬逐出，金属头和金属臼杯直接关节，导致灾难性并发症包括严重的金属沉着病(metallosis)。有幸的是，假体间脱位的报道并不多。

3.2 半髋置换还是全髋置换半髋置换即单纯的股骨头置换，仍是老年髋部疾病常用的手术。相比全髋置换，手术操作相对简单、损伤较小。临床中经常采用半髋置换治疗老年股骨颈骨折^[18]，甚至Ng等^[19]报道Moore单极和双极人工关节髋关节在疼痛、髋关节功能评分、髋臼侵蚀率、组件迁移、翻修和并发症率之间差异无显著性意义，并且认为使用更昂贵的双极假体在老年患者(≥ 65岁)是没有道理的。老年患者(> 75岁)股骨颈囊内骨折的半髋置换存在争议，因为有很高的脱位率^[20]；双极股骨头与双动髋关节的关节置换比较，评价术后脱位和再手术指标，双动头脱位25/171例，而双动髋的脱位率是8/175例；翻修32/171例vs.16/175例^[21]。双动髋关节可以预防老年股骨颈囊内骨折的关节置换术后脱位，也是治疗半髋置换术后脱位的翻修的有用选择，特别是不稳定的半髋置换的翻修^[22]。

另外，半髋置换因为是金属股骨头和髋臼软骨构成关节，术后除全髋置换的并发症如感染、松动、脱位、假体周围骨折等外，更常见髋部疼痛、髋臼磨损股骨头内陷的特有并发症，Murena等^[23]报道髋臼磨损是双极股骨头置换的主要并发症和影响长期疗效的原因；这些症状随着时间延长而逐渐加重，部分病例需要将半髋置换变为全髋置换才能解决，全髋翻修半髋的并发症(脱位、松动)与普通的全髋翻修无差异^[24]。Morsi等^[25]认为半髋置换失败可能是髋臼问题、股骨柄问题或者二者兼有，术前根据半髋置换失败的类型分类选择翻修的方式，取得良好效果。可见，随着全髋置换技术的成熟，全髋置换和翻修手术时间不断缩短，对于预计寿命超过3-5年、活动量较大者，尽量采用全髋置换，避免半髋置换的金属头直接与髋臼软骨摩擦，避免出现疼痛、髋臼磨损、甚至股骨头内陷并发症。小儿麻痹后遗症、脑瘫患者，因为经常出现髋关节屈曲内收，并发髋臼发育不良和骨性关节炎，不宜采用半髋置换。

3.3 通过调整外展肌力臂实现髋部的动力稳定以臀中肌为主的髋外展肌群是髋关节稳定、防止术后脱位的重要力量，臀中肌臀小肌损伤或神经肌肉病变导致严重的跛行并且经常出现关节不稳，所有患者都有髋关节疼痛和Trendelenberg步态。小儿麻痹后遗症的髋关节退变是一种特殊的疾病，肌肉瘫痪是松弛型、不对称的；当臀大肌和臀中肌的肌肉瘫痪、髋屈肌和内收肌肌力正常时，最终髋关节脱位几乎是不可避免的，即髋臼发育不良、骨关节炎；手术是重建外科医师面临的最困难的挑战之一，外科医生应该尝试优化假体组件的选择、假体放置位置和软组织张力的调整，因为假体的稳定性可能是有问题的^[26]。老年股骨颈骨折的双极半髋置换术后容易脱位，说明术中仅靠大直径股骨头不能满足稳定需要。Suh等^[27]研究神经肌肉疾病患者采用双极半髋置换术后脱位率，术前进行仔细的模板测量调整肢体长度及股骨偏心距，髋关节牵引试验来检查稳定性和软组织张力；髋关节伸直外旋40°，屈髋90°、内旋至少45°，保证关节稳定；采用后侧软组织修复技术，将关节囊和肌腱缝合到大转子上，恢复软组织张力；结果显示神经肌肉疾病组脱位率4.8%(42髋2例脱位)，无神经肌肉疾病组2.0%(148髋3例脱位)，二者脱位率无明显差异；他的结论是神经肌肉疾病的股骨颈骨折患者，术前仔细的设计和术中后侧软组织修复可能减少术后脱位的风险。Kim等^[28]认为为了减少双极股骨头置换术后脱位，后外侧切口应该修复短外旋肌群。Werner等^[29]认为髋关节后方软组织加强缝合和大转子推进技术(trochanteric advancement)，可以提高全髋关节置换术后稳定性；大转子推进技术，虽然现在有点历史，已被证明有好的结果，该技术已被证明是提高外展肌静息长度和功能，从而提高了髋关节的稳定，但有发生大转子骨不连的风险。髋外展功能缺失损伤常见于术中臀中肌损伤、感染导致臀中肌破坏、骨溶解导致大转子吸收等，Rao等^[30]报道使用脱细胞异体真皮基质手术修复髋外展肌，认为这个过程似乎是安全的，患者满意度高。如果臀大肌功能正常的患者，Whiteside等^[31]报道臀大肌、阔筋膜张肌移位重建(保持髋关节外展15°缝合)，治疗髋关节外展功能缺失，可以恢复外展功能，具有较高的成功率。Kohl等^[32]报道股外侧肌移位是治疗髋部外展无力的可靠方法，明显提高髋部外展力量和总的生活质量。

本组患者臀中肌完整，如果髂腰肌或内收肌紧张需要先进行松解术，术中主要通过延长臀中肌力臂来调整臀中肌张力，使用长颈股骨头、高偏心距假体、或者大号股骨柄假体实现。病例8翻修时，选用160 mm加长柄，近端高出大转子1 cm压配固定，既延长了下肢长度、又增加外展肌力臂；也可以选择S-ROM(Stability and range of motion)组配式股骨柄调整下肢的长度和臀中肌张力^[5]。但患者麻醉状态下很难确定下肢的长度和软组织张力的平衡，术前模板测量、术中大转子和股骨头旋转中心测量并不准确，Shuck试验——髋关节中立位牵拉下肢，头臼分离0.5-1.0 cm仅供参考。Laguna等^[33]报道髋部神经肌肉疾病的髋关节置换，应修复或者加强后方关节囊，术中活动髋关节，髋关节最大屈曲、内收时内旋45°，伸直外旋时髋关节应仍稳定。根据术者经验，术中确定下肢长度及臀中肌张力标准是：假体复位后，触摸臀中肌、阔筋膜张肌有一定张力，屈髋90°、内收内旋45°及伸髋外旋活动时股骨头假体稳定、不脱位；并且伸髋时膝关节被动伸屈自如，不能出现伸髋时自动伸膝，否则提示延长过度(即drop-kick 试验)；脱位提示过松，需要用长颈股骨头或者延长股骨柄假体。关节置换术后脱位可能与手术入路有关，后侧入路需要切断外旋肌群止点，复位后缝合关节囊、仔细缝合外旋肌群有助于增进关节稳定性。对高脱位风险的患者如神经肌肉病变或者显著的屈曲挛缩畸形进行全髋置换时，可以考虑前入路。本组病例全部采用后侧入路，部分病例外旋肌群萎缩，或者臀中肌延长后根本无法缝合关节囊和外旋肌群，而只缝合臀大肌筋膜和阔筋膜张肌，患者术后髋关节外展、适度外旋位卧床固定3周，局部组织粘连可以部分弥补外旋肌群功能，未发生术后脱位。但对于臀中肌缺失病例10，虽然使用了双动关节+肿瘤定制股骨柄，阔筋膜张肌缝合在股骨柄重建臀中肌，术后仍然出现脱位，可见这类患者脱位风险更大，翻修更难。针对术后脱位，手术修复很困难，建议麻醉下闭合复位，髋人字石膏固定2个月^[5]。

双动髋关节置换后个别患者会出现臼杯松动、假体间脱位，考虑到聚乙烯内衬磨损和假体间脱位，特殊的设计有利于改进臼杯的固定、降低内衬磨损和假体间脱位^[34]。综上，髋部神经肌肉病变、髋部不稳的髋关节置换翻修可以成功，建议选择仿生双动关节，通过假体调节外展肌力臂、重建外展肌功能是手术成功的关键点。

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