2.1 股骨头无菌性坏死的分期和总体治疗方案 如果患者被确诊为股骨头无菌性坏死，医生首先要做好宣教工作，有义务告知患者该疾病无法得到根治，目前的治疗只能是阻止或减缓疾病的发展，而且治疗效果与疾病的分期、患者年龄、职业、病因、术前髋关节功能情况、疼痛性质、疾病本身和全身代谢情况等有密切关系。根据临床表现和影像学检查，目前临床上使用的股骨头无菌性坏死分期主要有Ficat分期、国际骨循环研究会分期(ARCO分期)和宾夕法尼亚大学分期(Steinberg分期)[10-12]。股骨头坏死病变范围大小与预后相关，而Ficat分期的不足之处是每一期没有定量标准，病变范围大小、程度与分期之间没有联系，因此不同观察者间分型的可重复性较差。国际骨循环研究会分期的缺点是把软骨下骨折和股骨头塌陷分在一个期，把轻度关节间隙狭窄与严重骨关节病也放在同一个期，但在临床工作中软骨下骨折和股骨头塌陷的治疗效果有明显差别，轻度和重度骨关节炎治疗效果也不同。宾夕法尼亚大学分期则相对比较全面、合理，越来越受到重视。根据疾病分期，目前有3种临床治疗选择。第1种是保守治疗，包括避免负重，主动和被动关节活动度操练，磁场治疗，高压氧舱治疗，药物治疗等。第2种是保留股骨头的手术治疗，包括髓芯减压，骨移植，髋关节牵伸，截骨治疗等。第3种是髋关节假体置换治疗，包括全髋关节置换和表面置换[13]。晚期股骨头无菌性坏死的手术治疗方案主要以全髋关节置换为主，但总体而言，这部分患者的全髋置换优良率要低于原发性髋关节骨关节炎患者。由于患者大多数比较年轻，即使全髋关节置换的疗效比较满意，但这并不能维持患者的一生，所以医生越来越关注对早期股骨头无菌性坏死患者进行有效的早期治疗，防止股骨头进一步塌陷而导致继发性髋关节骨关节炎。虽然如此，目前还没有一种治疗方法的疗效是一贯有效的，每种治疗方法都有自身的局限性。因此医生需要探索一种既能最大限度保留患者髋关节功能，又能减轻患者痛苦和经济负担的治疗方案。 2.2  保留股骨头治疗的应用 股骨头无菌性坏死的治疗目标是缓解关节疼痛，阻止或延缓疾病的进展，防止股骨头塌陷。对于股骨头无菌性坏死的治疗，文献上报道有许多治疗方案可供选择，但目前并不存在确定的治疗流程。早期治疗的目的是为了阻止关节软骨面进一步剥脱和关节面塌陷。Mont等[14]通过一项荟萃分析认为，股骨头已经塌陷的坏死患者，如果再行保留股骨头的手术，其术后10年的疗效要比一期行全髋关节置换的疗效差。因此，早期诊断和早期治疗的意义重大。在疾病的早期，可以尝试一些保守治疗，例如休息、避免负重，磁场治疗，震波治疗，高压氧舱治疗和药物治疗等等。但是，就目前而言，还没有哪项保守治疗方案具有令人振奋的长期结果。随后出现了数种保留股骨头的手术操作，这类治疗的金标准是早期诊断，软骨下骨减压，去除坏死组织，支撑关节面和激活骨修复和重建过程。根据手术创伤大小和复杂程度，保留股骨头治疗的手术技术并不完全一样。 自从20世纪80年代后期，许多研究评估了股骨头无菌性坏死的不同保头治疗方案的疗效，其中包括经典的单纯髓芯减压，带血管蒂或不带血管蒂的游离腓骨移植，成角截骨和旋转截骨等等。Ficat等[10]在对股骨头无菌性坏死患者钻孔活检取标本进行组织学检查后发现部分患者髋关节疼痛有所缓解，因而进行髓芯减压的相关研究。研究发现位于中央区域，中、小范围，尚未塌陷的股骨头坏死早期患者而言，单纯髓芯减压是有效的。它可以降低水肿导致的骨内压，缓解疼痛。除此之外，它还可以诱导再灌注，促进坏死区域的吸收、再血管化和新骨再生。今年来Sen等[15]的研究结果也证实了这一点。Ficat[10]在1985年报道了单纯髓心减压治疗早期股骨头坏死取得了良好的长期结果。他们评估了133例无股骨头塌陷的无菌性坏死患者，平均随访9.5年，影像学失败率在FicatⅠ期股骨头坏死患者中为13.4%，FicatⅡ期的失败率为33.3%。1986年，Camp等[16]报道单纯髓芯减压术后18个月临床和影像学失败率为60%，但他们并没有在术前对患者进行分期评估。Tooke等[17]作者进行了一项大样本研究，证实了股骨头无菌性坏死的疗效取决于它的术前分期，髓芯减压治疗后3年，FicatⅠ期患者的影像学失败率为0，FicatⅡ期患者的影像学失败率为42%，而FicatⅢ期患者的影像学失败率为56%。 Mont等[18]对24项单纯髓芯减压治疗股骨头坏死的研究进行了荟萃分析。研究涉及1 206髋，绝大多数都是还未出现塌陷的Steinberg Ⅰ期或Ⅱ期股骨头坏死患者。研究结果提示早期诊断和在股骨头塌陷前进行早期干预是进行保留关节操作成功的关键。有3项研究涉及Steinberg Ⅳ期股骨头无菌性坏死的患者进行带血管蒂的游离腓骨移植，平均随访时间均超过12个月，分别为25，26和27个月；临床成功率分别为52%，48%和71%。许多文献也报道髓芯减压+带血管蒂游离腓骨移植技术能成功治疗早、中期股骨头无菌性坏死，为了进一步改善治疗效果，根据腓骨移植的生物学和机械学原理，临床上有许多研究者开始使用多孔钽金属棒置入到股骨头尚未塌陷的髓芯减压孔道中来治疗早期股骨头无菌性坏死。这种治疗方案既保留了髓芯减压的优点，即降低骨内压，恢复血流灌注，提高骨再生能力，又为髓芯减压后的孔道提供了结构性支撑，同时又避免了供区疾患，此外它还是微创操作，对患者的手术创伤较小。由于多孔钽金属棒的结构性支撑作用，从理论上说使得术后早期功能操练和早期部分负重成为可能。 Zeng等[19]运用带血供的大转子骨移植结合游离髂骨块打压植骨来治疗早期股骨头无菌性坏死，末次随访Harris髋关节评分平均为86.56±7.38，优良率达87.5%。他们认为这种方法能重建股骨头的生物学稳定性，促进骨修复，保留良好的髋关节功能，避免或显著推迟了髋关节置换的时间。 2.3  钽的理化特性及多孔钽金属的特点 钽元素是由瑞典化学家Ekeberg于1802年发现的，它的原子序数为73，原子量为180.9。德国化学家Bolton于1903年首次成功分离并得到纯钽金属。它是一种略呈蓝色的浅灰色金属，熔点为 2 996 ℃，沸点为5 425 ℃，密度为16.6 g/cm3，莫氏硬度为6.5。金属钽在低于150 ℃的条件下，化学性质特别稳定，具有很好的抗腐蚀性能。金属钽具有极高的生物组织相容性和良好的骨诱导特性，几乎不对人体产生刺激和不良反应，20世纪50年代就曾广泛应用于医学领域。Findlay等[20]通过研究指出人成骨细胞在钽金属上能够黏附，生长，并具有增殖和分化功能。Schildhauer等[21]通过金属内植物表面金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的黏附实验证实，葡萄球菌黏附在钽金属上的数量均低于钛和不锈钢等常用骨科内植物材料，差异有显著性意义。 多孔钽金属是构建骨长入框架的理想材料，它具有较高的疲劳强度和抗压模量。由于特殊的制造工艺，多孔钽金属内植物的空间结构可以模拟松质骨骨小梁结构，因此它的弹性模量与松质骨相似，它可以承担正常的生理负荷，减少了应力遮挡。现在使用的多孔钽金属内植物是玻璃质钽金属，它含有98%钽和2%玻璃碳，它的结构特点是具有特殊的多孔性，多孔率为75%-80%，相互连接的小孔是均态分布的，平均孔径为430 μm左右[22]。这些特点使得钽金属是一种具有极高骨传导特性的材料。Müller等[23]研究说明人成骨细胞能够长入多孔钽金属，在体内能进入多孔钽金属并形成骨小梁结构，在脊柱融合手术中能减少自体骨的使用需要。Hacking等[24]的研究表明多孔钽金属可获得快速的血管软组织长入。基于这些特点，近年来多孔钽金属内植物广泛应用于骨科领域。美国捷迈公司生产了用于股骨头无菌性坏死髓芯减压后置入减压孔道的多孔钽金属棒，于1998年3月在美国上市，2001年11月在欧洲上市。多孔钽金属棒呈圆柱体，前段没有螺纹直径10 mm，后段直径14 mm带有25 mm长螺纹，长度从70 mm开始，以5 mm为增量，最长130 mm。多孔钽金属棒的摩擦系数是0.98，置入后有较强的稳定性，不易松动。这种内植物置入股骨颈后可以支撑股骨头关节软骨，促进修复过程，打通坏死区与健康骨组织间的硬化带，帮助局部血管形成[25-28]。 2.4  多孔钽金属棒在早期股骨头坏死治疗中的应用 从2004年6月至2006年6月，Aldegheri等[29]对10例股骨头无菌性坏死患者进行了15例髓芯减压+多孔钽金属棒置入治疗。5例患者为单侧病变，5例患者为双侧病变。其中1例是创伤后骨坏死，1例是溃疡性结肠炎，3例是肾移植后，1例是脑瘤，2例是特发性股骨头无菌性坏死，2例人体免疫缺损病毒阳性患者。6例男性，4例女性，平均年龄(42±12)岁(28-69岁)。根据Steinberg分期，所有患者的骨坏死都不超过关节面的30%，而且关节软骨完整、无塌陷。研究评估治疗前后Harris髋关节评分的差异，其中主要关注疼痛的量化和功能受限情况；比较治疗前后X射线、CT和磁共振上坏死区域是否有改善。患者术后平均随访时间为(15.43±5.41)个月。有2例患者于治疗后第9天因外伤并发股骨转子下骨折，随后行多孔钽金属棒取出和切开复位钢板内固定，内固定后骨折愈合但股骨头坏死仍然存在。有1例患者在治疗后12个月出现坏死进展，髋关节持续疼痛，随后行多孔钽金属棒取出和全髋关节置换。除此之外，所有患者的Harris髋关节评分都得到了明显改善，平均增加127.9%，磁共振检查也没发现坏死进展。因此他们认为髓芯减压+多孔钽金属棒置入适合于Steinberg Ⅰ期和Ⅱ期的年轻患者，术后能缓解疼痛，改善功能，防止或至少延缓了关节置换。Zhao等[30]运用股骨头坏死病灶清除后置入钽金属棒和带血供的髂骨块来治疗早期股骨头坏死患者，短期效果良好。 Nadeau等[31]的研究表明髓芯减压+多孔钽金属棒置入治疗Steinberg Ⅲ期(3例髋)和Ⅳ期(15例髋)股骨头无菌性坏死，治疗后12个月时成功率为77.8%(治疗成功是指不需要再进一步行髋关节手术，治疗失败指术后再次行全髋关节置换)。末次随访时(平均23.2个月)的手术成功率为44.5%。治疗失败的患者(10例髋)，平均出现在术后11.7个月。有1例患者在术后4个月由于外伤出现钽金属棒周围股骨骨折。治疗成功组，平均年龄36.8岁，治疗前平均Harris髋关节评分为59.5分，末次随访时Harris髋关节评分平均增加21.7分。治疗失败组，年龄平均50.1岁，治疗前平均Harris髋关节评分为44.3分，末次随访时Harris髋关节评分平均减少14分。两组间患者的平均年龄和治疗前平均Harris髋关节评分差异都有显著性意义。这一结果说明手术时年龄大小和治疗前髋关节功能情况是多孔钽金属棒置入的预后因素，即年龄轻，症状轻和身体较好的股骨头坏死患者进行多孔钽金属棒置入的效果好。他们认为治疗效果差的原因可能是患者已经部分出现软骨下骨塌陷和股骨头形态扁平。 Tsao等[28]对113例股骨头无菌性坏死进行了髓芯减压+多孔钽金属棒置入，其中7例为Steinberg Ⅲ期，12例为Steinberg Ⅳ期，其余均为Ⅱ期股骨头坏死。Steinberg Ⅱ期股骨头坏死，多孔钽金属棒置入后12，24和48个月钽棒留存率分别为85%，79%和73%。Ⅲ期和Ⅳ期患者治疗后Harris髋关节评分平均增加分别为26分和9分。失败病例，包括1例(14%)第Ⅲ期坏死和3例(25%)第Ⅳ期坏死，都进行了全髋关节置换。因此，他们认为早期股骨头无菌性坏死患者行髓芯减压+多孔钽金属棒置入的成功率是令人鼓舞的，而且越早期治疗效果越好。 Veillette等[32]最近也进行了一项研究，从临床和影像学两个方面来评估髓芯减压+多孔钽金属棒置入治疗股骨头无菌性坏死的治疗效果。他们分析了58例髋，根据Steinberg分期，1例Ⅰ期坏死，49例Ⅱ期坏死和8例Ⅲ期股骨头坏死。治疗后1年的多孔钽金属棒的留存率为91.8%，治疗后2年的钽棒留存率为82%，治疗后4年钽棒留存率为68%。在没有慢性系统性疾病的患者中，治疗后4年钽棒的留存率达到92%。8例Ⅲ期股骨头坏死中有3例治疗后又进行了全髋关节置换，因此Ⅲ期患者的成功率为62.5%。他们也认为早期股骨头无菌性坏死的患者行髓芯减压、多孔钽金属棒置入的成功率是令人鼓舞的，而且越是早期，效果越好，尤其是对于没有慢性系统性疾病的患者而言，效果更好。 Zhu等[33]在2008年3月至2010年5月收治了14例股骨头无菌性坏死患者(16髋)，采用了经股骨头颈部开窗、病灶清除、自体髂骨打压植骨联合多孔钽金属棒置入方法进行治疗。其中13例男性患者(15髋)，1例女性患者(1髋)，平均年龄42.2岁(18-73岁)，1例创伤后坏死患者(1髋)，4例酒精性坏死患者(4髋)，9例激素性坏死患者(11髋)。3例ARCO评分为Ⅰ期，13例国际骨循环研究会分期评分为Ⅱ期，平均病程为2.5年。治疗后3个月避免负重，3个月后部分负重。所有患者伤口愈合良好，没有出现并发症。平均随访24个月(13-36个月)。有2例患者分别在治疗后4个月和2年由于疼痛加重和股骨头塌陷而进行了全髋关节置换治疗。其余12例患者的疼痛获得显著缓解。治疗前Harris评分平均为51.89±12.42，治疗后Harris评分平均为84.89±17.96，两者间差异有显著性意义。因此它们认为病灶彻底清除后打压植骨联合多孔钽金属棒置入治疗早期股骨头缺血性坏死能有效缓解疼痛、改善髋关节功能、防止股骨头塌陷，延缓甚至避免人工全髋关节置换。 Liu等[34]进行了一项研究，共入组了69例股骨头坏死患者(94髋)，进行了髓芯减压植骨+钽金属棒置入，平均随访35.4个月。Ⅰ期和Ⅱ期股骨头坏死患者的Harris髋关节评分比Ⅲ期患者的评分高(P < 0.05)。Ⅰ期和Ⅱ期股骨头坏死患者的钽金属棒留存率也比Ⅲ期患者的评分高 (P < 0.05)。坏死范围小的A型和B型患者比坏死范围大的C型患者恢复效果更好(P < 0.05)。手术疗效与股骨头坏死病因间无明显关系。因此他们认为对于Ⅰ期和Ⅱ期的早期股骨头坏死患者和坏死范围较小的A型、B型患者而言，联合运用植骨和钽金属棒置入这一手术的短期疗效是令人满意的，但对于Ⅲ期患者或坏死范围较大的C型坏死患者效果不佳。 Floerkemeier等[35]通过对单纯传统10 mm直径髓芯减压、小直径多孔髓芯减压和传统髓芯减压+多孔钽金属棒置入3种术式的临床和有限元分析研究，认为小直径多孔髓芯减压同传统髓芯减压+多孔钽金属棒置入、单纯传统10 mm直径钻孔髓芯减压相比，治疗后并发骨折的风险要低。而且根据有限元分析，只有在极端负荷条件下才会出现术后并发骨折风险。长期结果显示髓芯减压的负荷结果更好，这可能是由于多孔钽金属棒置入后并不能达到完全骨长入。所以从有限元分析角度来看，小直径多孔髓芯减压要优于单纯传统10 mm直径髓芯减压和传统髓芯减压+多孔钽金属棒置入。而且小直径多孔髓心减压和传统髓心减压+金属钽棒置入都允许术后完全负重，但他们认为从坏死区域修复和血管长入的角度来看，临床上还是要限制患者完全负重，因此他们建议患者术后可以部分负重。Bae等[36]通过尸体生物力学实验和有限元分析认为早期股骨头坏死的小直径多孔钻孔髄芯减压是一项安全、稳定的技术。 Floerkemeier等[37]同时又随访了因股骨头无菌性坏死而行髓芯减压+多孔钽金属棒置入的19例患者(23髋)，治疗后平均随访1.45年。1例治疗后因外伤而并发的钽棒周围股骨转子下骨折。11例患者(13髋)治疗后股骨头坏死发生进展，并出现持续性髋关节疼痛和严重的髋关节继发性骨关节炎，最终他们接受了全髋关节置换。换句话说，通过短期随访发现髓芯减压+多孔钽金属棒置入治疗股骨头无菌性坏死的成功率只有44%，因此他们认为髓芯减压后置入多孔钽金属棒与单纯髓芯减压相比，治疗效果并没有想象中的那么好。在多孔钽金属棒留存组，患者平均治疗后618 d进行了MR影像学检查，除了发现1例患者(10%)出现坏死明显进展和1例患者(10%)出现坏死明显好转外，大多数患者(80%)的坏死不管从范围上还是程度上都没有太大变化。此外通过术后磁共振检查还发现在多孔钽金属棒周围包裹着一层液体，显然这对于骨长入是不利的。他们认为髓芯减压+多孔钽金属棒的手术操作时间要长于单纯髓芯减压，费用也较高，但效果并不优于单纯髓芯减压，同时术后还有并发症等风险，因此他们认为多孔钽金属棒置入的治疗经济学还需要进一步深入研究。 Floerkemeier等的研究结果并没有Tsao[28]、Veillette[32]和Shuler[38]所报道的结果好，原因可能为他们要求患者置入后负重方式和时间存在差异。从理论上讲，多孔钽金属棒置入后可以早期负重，但这一点可能对治疗效果有负面影响。Veillette等[32]认为股骨头坏死在行钽棒置入后6周应避免负重。Shuler等[38]要求患者置入后保护下负重6周。Nadeau等[31]要求患者术后先禁止负重3周，再部分负重3周，6周后开始根据患者情况进一步负重。此外Fernández-Fairen等[39]的研究证实从骨内取出的金属钽棒标本来看，在置入后数月内虽然多孔钽金属棒周围有新骨形成，钽金属棒也内也有明显的骨长入，但骨长入的速度较慢，强度也不及动物实验中获得的数据。因此钽金属棒置入体内后所起到的作用也可能因人而异。 Malizos等[40]提出一种新的钽金属棒置入方法。他们认为传统的单根钽金属棒置入后对股骨头的支撑是单点的，而他们采用两至三枚小直径(直径4.2-4.7 mm)钽金属棒置入股骨头坏死区域，这样就能对股骨头提供多点支撑，更有效地防止股骨头塌陷。他们入组了21例股骨头早期坏死患者并开展了26例这样的治疗，2例失随访。平均随访46个月，末次随访时只有3例失败而进行了髋关节置换，其余患者的股骨头均未塌陷，而且其中2/3患者的髋关节功能良好。 虽然上述报道显示钽金属棒治疗早期股骨头无菌性坏死的短期效果是优良的，但是治疗后存在转子下骨折的风险[41]。还是有部分患者治疗后出现股骨头进一步塌陷而行全髋关节置换。Papapietro等[42]报道在全髋关节置换置入假体前需要取出钽金属棒，由于股骨外侧皮质存在钉道，术中存在出现大转子骨折的风险，需要特别小心。"