全髋关节置换修复强直性脊柱炎：脊柱-骨盆矢状面平衡及生活质量变化

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.04.005

摘要/Abstract

摘要：

背景：全髋关节置换常被用来治疗强直性脊柱炎累及髋关节的患者，以提高其生活质量。但全髋关节置换对脊柱-骨盆矢状面平衡参数的影响如何目前仍不清楚。
目的：探讨全髋关节置换对强直性脊柱炎累及髋关节患者脊柱-骨盆矢状面平衡及生活质量的影响。
方法：对于2008年12月至2013年12月因强直性脊柱炎累及髋关节行全髋关节置换并获得术后1年以上随访的47例患者资料进行回顾性分析，测量其置换前后脊柱-骨盆矢状面平衡参数；根据患者置换前后SF-36调查表，计算各维度评分，评估其生活质量；运用Pearson检验分析置换前各平衡参数与各维度评分间的相互关系，并比较置换前后的平衡参数及SF-36评分变化。
结果与结论：患者矢状面正平衡与生理职能、躯体疼痛、活力呈负相关；胸椎后凸角与生理功能、总体健康呈负相关；腰椎前凸角与生理职能呈正相关；骨盆倾斜角与活力、社会功能呈负相关；骨盆入射角与躯体疼痛、活力和情感职能呈负相关。骶骨倾斜角与SF-36各条目之间无明显相关性。置换后腰椎前凸角、骶骨倾斜角较置换前增加，矢状面偏移、骨盆倾斜角较置换前减小，差异有显著性意义。置换后胸椎后凸、骨盆入射角与置换前比较，差异无显著性意义。置换后SF-36评分均较置换前增加，差异有显著性意义。提示矢状面偏移、胸椎后凸角、腰椎前凸角、骨盆入射角、骨盆倾斜角是影响强直性脊柱炎累及髋关节患者生活质量的可能因素。全髋关节置换能增加患者腰椎前凸角和骶骨倾斜角，减小矢状面偏移和骨盆倾斜角，并能达到改善患者生活质量的目的。

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

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关键词: 植入物, 人工假体, 强直性脊柱炎, 全髋关节置换, 脊柱-骨盆, 矢状面平衡, 生活质量

Abstract:

BACKGROUND: Total hip arthroplasty is usually taken to cure patients with ankylosing spondylitis combined with affected hip, to increase their life quality. But, its effects on sagittal balance of the spine-pelvis are not well known.

OBJECTIVE: To analyze the effects of total hip arthroplasty on sagittal balance of the spine-pelvis and life quality in patients with ankylosing spondylitis combined with affected hip.

METHODS: Clinic data of 47 consecutive patients with ankylosing spondylitis combined with affected hip who had total hip arthroplasty and were followed up for more than one year after operation from December 2008 to December 2013 were retrospectively analyzed. The spine-pelvis sagittal balancing parameters were measured. According to the SF-36 questionnaire, the dimensional scores were calculated to assess the life quality. Pearson correlation analysis was performed to analyze the correlation between the balancing parameters and SF-36 scores pre-operation, and the change of the balancing parameters and SF-36 scores pre- and post-operation were analyzed.

RESULTS AND CONCLUSION: According to the data before total hip arthroplasty, sagittal vertical axis was negatively correlated with physiological function, body pain and vitality. Total kyphosis was negatively correlated with physiological function and general health. Lumbar lordosis was positively correlated with physiological function. Pelvic tilt angle was negatively correlated with the vitality and social function. Pelvic incident angle was negatively correlated with body pain, vitality and emotional role. No significant correlation was shown between sacral inclination angle and SF-36 items. After total hip arthroplasty, lumbar lordosis and sacral inclination angles were significantly increased, while sagittal vertical axis and pelvic tilt angle were significantly decreased compared with those before surgery. Total kyphosis and pelvic incident angle showed no significant differences before and after surgery. The SF-36 scores all got a statistically significant increase. Results showed that, sagittal vertical axis, total kyphosis, lumbar lordosis, pelvic incident angle and pelvic tilt angle are the potential factors influencing the life quality in patients with ankylosing spondylitis combined with affected hip. The total hip arthroplasty, which induces a better sagittal balance with an increased lumbar lordosis and sacral inclination angle, and a decreased sagittal vertical axis and pelvic tilt angle, can result in better life quality.

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Key words: Arthroplasty, Replacement, Hip, Quality of Life, Spondylitis, Ankylosing

中图分类号:

R318

高益，王斌，谢子康，沈鹏飞，徐建达，郑冲，瞿玉兴. 全髋关节置换修复强直性脊柱炎：脊柱-骨盆矢状面平衡及生活质量变化[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(4): 516-521.

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图/表（结果） 2

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引言

强直性脊柱炎是骨科常见的疾病，是一种主要侵犯人体中轴关节系统以及外周大关节的慢性进行性炎症性疾病，其发病机制呈多样化^[1]。此疾病患者常较为年轻，起病多为15-30岁，男女发病之比为7∶1-10∶1，其主要导致胸腰段脊柱的后凸畸形，并且有50%-90%患者双侧髋关节同时受累及。炎症造成的关节内压增高和疼痛导致的肌肉痉挛常使患者长期将患侧髋关节置于屈曲、内收内旋或外展外旋位，故患侧髋关节常合并不同程度畸形。其早期影像学显示股骨头骨质疏松或其内密度不均匀，进而呈虫蚀状、锯齿状骨质破坏伴骨赘形成、关节间隙狭窄，最终可见骨小梁通过关节面^[2]，出现双侧髋关节呈现对称性骨性强直。

强直性脊柱炎的临床治疗是一个综合性工程^[3]，其包括早期的药物治疗、生物制剂治疗、物理疗法及晚期的外科手术治疗，外科手术主要包括关节置换和脊柱矫形手术^[4-9]，以此来提高患者的髋关节功能和生活质量^[10]。

近年来脊柱-骨盆矢状面平衡的作用越来越受到重视^[11-12]。脊柱-骨盆矢状面平衡不仅由脊柱矢状面形态决定，还包括位于脊柱与远端肢体之间并能调节躯体整体平衡的骨盆，它是矢状面平衡的关键部位^[13]。强直性脊柱炎累及髋关节患者常出现明显的脊柱-骨盆矢状面失衡，而循证医学已证明脊柱-骨盆矢状面平衡重建是矫形手术后影响患者生活质量的重要因素之一^[14]。

但是，关于脊柱-骨盆平衡参数在脊柱畸形及退行性疾病中的重要性及手术对其影响的研究较多^[15-17]，而对于强直性脊柱炎累及髋关节这一特定人群，针对其平衡参数与生活质量之间关系及全髋关节置换对此二者影响的研究很少。为此，作者通过对47例强直性脊柱炎累及髋关节患者的术前、术后数据进行了分析总结，探讨全髋关节置换对该类患者脊柱-骨盆矢状面平衡参数及生活质量的影响，并寻找影响患者术后生活质量的可能因素，为相关手术方案的制定提供了理论依据。

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材料方法

设计：对比观察试验。

时间及地点：于2008年12月至2013年12月在南京中医药大学附属常州市中医医院骨科完成。

对象：收集2008年12月至2013年12月在本院行全髋关节置换的62例强直性脊柱炎累及髋关节的患者资料，男58例，女4例，以其中获得置换后1年以上随访的47例患者(69髋)为研究对象，其中男46例，年龄28-36岁，平均(32.7±3.1)岁；女1例，年龄29岁。

纳入标准：①年龄>18岁，符合1984年修订的纽约强直性脊柱炎诊断标准，符合放射学标准和1项以上临床标准。②病变累及双侧髋关节，步态僵硬和屈曲畸形(< 30°)，X射线片显示为双侧髋关节部分或全部有骨小梁通过，关节间隙狭窄甚至消失，因长期卧床导致生活质量明显下降的患者。③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。

排除标准：既往有脊柱、关节手术史或肿瘤史；合并有严重的内科基础疾病，不能耐受手术者；已怀孕的女性患者；不愿意参加本研究者。

材料：股骨柄全部为Depuy公司Corail羟基磷灰石全涂层假体，其涂层厚度适中，约为(155±35) μm，假体近端有横脊、远端为纵形沟槽的设计，增加了15%的接触面积；臼杯为Depuy公司PINNACLE杯，其材料为Ti6Al4V钛合金，表面喷钛珠及羟基磷灰石涂层。假体配伍：高交联聚乙烯-陶瓷29例，陶瓷-陶瓷18例。陶瓷股骨头选择32 mm或36 mm系统。陶瓷为第4代DELTA陶瓷，聚乙烯为MARATHON高交联聚乙烯，增加了假体的强度，减少了磨损。

方法：

置换方法：手术由同一名高年资关节外科医生主持下施行。患者采用全身麻醉，取侧卧位，采用后外侧切口，切开皮肤、皮下脂肪和阔筋膜张肌，钝性分离部分臀大肌，切断外旋肌群及关节囊。因关节强直，首先在股骨小转子上方1.5 cm处进行股骨颈截骨，彻底松解前方关节囊，此时，助手可获得满意的下肢旋转度。而后，如为纤维性强直，可沿头-臼间潜在的间隙撬拨，整块取出股骨头；如为骨性强直，可对股骨头进行第2次或多次截骨，并将其分块取出；而后去除髋臼后缘的多余骨赘。如头-臼之间确因骨性连接难以分离的，可对其一并打磨，打磨方向应与骨盆横轴呈45°外展，并参照肢体纵轴(而不是原髋臼前倾方向)，保持15°-20°前倾。术中可借助一薄层脂肪层，辨认真臼，选择大小合适的外杯，臼假体以45°外翻角、15°前倾角置入，选择陶瓷内衬时，因其没有防脱位功能，外杯前倾可增大至25°。再安放内衬；再行股骨端开口，用髓腔锉将髓腔锉至合适大小，保持前倾15°-20°安装股骨假体柄(均采用生物型)。安装好人工股骨头后复位髋关节，关节活动良好、松紧适宜。大量稀碘及生理盐水冲洗伤口，放置引流管后逐层缝合伤口，缝合时，后方关节囊不予修补。

围手术期处理：术后借助梯形枕保持下肢外展中立位，术后24 h拔除引流管，术后24 h内即开始皮下注射低分子肝素4 000 Axa IU 1次/d，时间为7-10 d。静脉应用抗生素 3-5 d。次日始由同一关节康复师按计划指导锻炼，术后5 d在助行器及人力辅助下站立并逐步练习行走，出院后仍在康复医师的指导意见下进行康复锻炼。3个月内避免术侧屈髋达90°。

主要观察指标：测量患者全髋关节置换前后脊柱-骨盆矢状面平衡参数；根据患者置换前后SF-36调查表，计算各维度评分，评估其生活质量；运用Pearson检验分析置换前各平衡参数与各维度评分间的相互关系，并比较置换前后的平衡参数及SF-36评分变化。

脊柱-骨盆矢状面平衡参数测量：根据该47例患者置换前、后站立位脊柱全长正侧位X射线片，测量其矢状面平衡相关参数，包括：矢状面偏移、胸椎后凸角、腰椎前凸角、骨盆倾斜角、骨盆入射角、骶骨倾斜角。测量方法见图1^[18]。

矢状面偏移：是指C₇铅垂线(C₇PL)至S₁终板后上角的垂直距离，铅垂线落在S₁终板后上角的前方定义为脊柱矢状面正平衡，反之为负平衡。

胸椎后凸角：是指T₄上终板切线与T₁₂下终板切线之间的Cobb角。

腰椎前凸角：是指L₁上终板切线与S₁下终板切线之间的Cobb角。

骨盆倾斜角：是指S₁上终板中点至双侧股骨头中心连线与铅垂线的夹角，若双侧股骨头不重叠，则取两股骨头中心连线的中点。

骨盆入射角：是指S₁上终板垂直平分线与S₁上终板中点至两侧股骨头中心连线之间的夹角，若双侧股骨头不重叠，则取两股骨头中心连线的中点。

骶骨倾斜角：是指S₁上终板切线与水平线的夹角。

生活质量评估：根据其置换前后SF-36调查表，计算各维度百分制评分，包括生理功能、生理职能、躯体疼痛、总体健康、活力、社会功能、情感职能、精神健康，评估其生活质量。

统计学分析：统计学分析由王斌、徐建达运用SAS 8.1统计软件完成，数据以x(_)±s表示。术前平衡参数和SF-36各维度评分之间的关系分析采用Pearson相关性检验；手术前后的平衡参数比较及SF-36各维度评分比较采用配对 t 检验。P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

3.1 强直性脊柱炎与脊柱-骨盆矢状面平衡 人体躯体平衡主要包括脊柱平衡、骨盆平衡、胸廓平衡和四肢平衡等^[19]。正常的脊柱和骨盆形态曲线使得身体处于最佳平衡状态并消耗最小的能量^[20]。强直性脊柱炎患者常出现胸椎后凸增大及腰椎前凸减少，为了维持平衡与视线水平，需通过骨盆后旋，髋、膝关节屈曲来代偿。在此过程中，伴随着能量的过度消耗，常导致腰背痛，严重者出现双髋关节强直，极大的影响了患者的生理功能和生活质量^[21]。临床上常关注的脊柱矢状面平衡参数主要有：矢状面偏移、胸椎后凸角、腰椎前凸角(图1)。常关注的骨盆矢状面参数主要有两类：①解剖学参数：指骨盆投射角，用来描述骨盆的解剖形态。其存在个体差异，在成年后达到稳定状态^[22]，但不受摄片体位和姿势的影响。②姿势相关性参数：包括骨盆倾斜角和骶骨倾斜角，用来描述骨盆的空间方位、受体位和姿势的影响。骨盆倾斜角的增幅反映了骨盆后倾代偿作用的程度^[23]。三者间关系可用公式骨盆入射角=骶骨倾斜角+骨盆倾斜角表示。强直性脊柱炎累及髋关节患者的骨盆倾斜角、胸椎后凸角值常较正常人增大，骶骨倾斜角、腰椎前凸角值常较正常人减小^[24]。

3.2 平衡参数与生活质量的相互关系 既往研究发现成人脊柱畸形患者矢状面正平衡程度与其生活质量(ODI、SF12及SRS-22评分)呈线性负相关^[25]，胸椎后凸角和腰椎前凸角是影响成人脊柱畸形患者生活质量最重要的指标^[26]。本文通过对术前平衡参数与生活质量的相关性分析，发现矢状面正平衡与生理职能、躯体疼痛、活力呈负相关；胸椎后凸角与生理功能、总体健康呈负相关；腰椎前凸角与生理职能呈正相关。骨盆倾斜角与成人脊柱畸形患者的生活质量密切相关，高骨盆倾斜角值意味着骨盆处于后旋的代偿状态，患者生活质量下降^[27]。同时，发现骨盆倾斜角与活力、社会功能呈负相关，骨盆入射角与躯体疼痛、活力和情感职能呈负相关。平衡参数与生活质量之间存在的相互关系，促使人们试图通过手术来调节这些参数，以便更好的改善患者生活质量。

3.3 全髋关节置换对平衡参数及生活质量的影响 测量脊柱骨盆矢状面变化对于评估身体躯干矢状面平衡和失衡非常重要^[28]。强直性脊柱炎累及髋关节患者行全髋关节置换后，首先得到改善的是髋、膝关节屈曲畸形，进而带动骨盆、脊柱的改变。李伟杰^[24]研究发现强直性脊柱炎累及髋关节患者行全髋关节置换后，骨盆倾斜角、胸椎后凸角值减小，骶骨倾斜角、腰椎前凸角值增大。Vaz等^[29]也发现骶骨倾斜角的增加会导致腰椎前凸角的增加，进而引起胸椎后凸角的相应变化。本研究中术后骶骨倾斜角、腰椎前凸角较术前增加，与他们的结果相似，但作者在随访期间尚未发现胸椎后凸角的相应变化，这可能与随访时间仍较短有关。随着时间的推移，原本僵硬的胸段脊椎可能会出现后凸畸形的改善，但其自发改善的程度可能很有限，故后期的脊柱截骨矫形可能是必要的。本研究中，术后矢状面偏移、骨盆倾斜角较术前减小，表明原先躯体重心的前移得到了部分改善，这使得原先紧张的肌肉得到了放松，最终使得术后躯体疼痛较术前明显改善(P=0.001 6)。另外，与文献[24]报道不同，本组手术前后骨盆入射角未有明显变化，分析可能与该参数的解剖学特性有关。鉴于平衡参数与生活质量之间的相互联系，本文通过全髋关节置换，增加了腰椎前凸角和骶骨倾斜角，减小了矢状面偏移和骨盆倾斜角，可能首先使与这些参数密切相关的维度评分得到增高，进而引起其他维度评分也增高，最终提高了患者的生活质量。

3.4 手术中的注意事项 Husson等^[30]研究指出，对伴有髋关节屈曲挛缩的强直性脊柱炎患者行全髋关节置换前，应充分了解其脊柱-骨盆-股骨之间的平衡关系，从而获得更好的治疗效果。此类患者术前股骨常处于外旋状态，其后方关节囊及短外旋肌处于挛缩状态，故术中需要切除后方关节囊，且不将关节囊再缝合，以减小术后股骨前倾，减少术后前脱位的发生。另外，股骨外旋，使得大转子更转向后方，如果术中髋臼后方骨赘清理不彻底，这两方面原因终将使得后方撞击发生的可能性更大，前脱位发生率更高，故术后将髋臼后缘骨赘清除干净也是手术成败的关键。

与此同时，Tang等^[31]指出强直性脊柱炎患者因其躯体前倾增加，导致了骨盆过度代偿性后倾，使得骨包容较少的髋臼前壁旋向上方，使髋臼真正的外倾角增加，同时前倾角也增加。如果术中依照髋臼骨性结构来放置假体，术后患者站立时，也将出现髋臼假体外展角及前倾角过大，极易出现后方撞击和前方脱位，并且内衬磨损加快，这正是脊柱强直患者行髋关节置换后发生疼痛的原因。故作者于术中打磨髋臼时，打磨方向选择与骨盆横轴呈45°外展，并参照肢体纵轴(而不是原髋臼前倾方向)保持15°-20°前倾，这样，就避免了术后外展、前倾角过大的情况出现。以上讨论仅符合单纯骨盆屈曲(后倾)畸形者，对同时合并下肢内旋畸形者，髋臼假体前倾角应适当减小，股骨假体前倾角应适当加大；对合并下肢外旋畸形者，髋臼假体的前倾角应适当加大，股骨假体前倾角应适当减小甚至呈0°前倾；对合并内收畸形者，术中可切断部分挛缩的内收肌肌腱，髋臼假体外展角应适度减小，这样虽然可能影响髋关节的外展，但是避免了早期脱位的发生。

最后，关于强直性脊柱炎累及髋关节患者先行关节置换还是先行脊柱矫形并无统一标准。大多数学者认为，先矫正髋关节强直，再矫正脊柱后凸畸形比较符合生物力学原理^[32]。强直性脊柱炎患者行髋关节手术后，站立时脊柱剪力较小，减少了二期脊柱后凸矫形复发的概率。如果先行脊柱矫正术，不仅术中难度加大，而且术后身体上部仍前倾，使矫形效果不满意，不利于解除患者的痛苦和生活质量的提高。

综上所述，矢状面偏移、胸椎后凸角、腰椎前凸角、骨盆入射角、骨盆倾斜角是影响强直性脊柱炎累及髋关节患者生活质量的可能因素。全髋关节置换能增加患者腰椎前凸角和骶骨倾斜角，减小矢状面偏移和骨盆倾斜角，并能达到改善患者生活质量的目的。鉴于各平衡参数之间也是紧密联系的^[33]，故在手术方案的制定过程中，需全面考虑各参数之间的内在联系^[34]。术中更需要结合每一位患者的具体畸形情况，来确定置入假体的各个角度。寻找各参数和生活质量的确切关系及如何在术中通过调节各参数来最大幅度的改善患者的生活质量，是今后研究的方向。

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