重建股骨偏心距在全髋关节置换术中的作用研究进展

张祥伟综述，陈世荣审校

（重庆医科大学附属第二医院骨科，重庆400010）

重建股骨偏心距在全髋关节置换术中的作用研究进展

张祥伟综述，陈世荣审校

（重庆医科大学附属第二医院骨科，重庆400010）

关节成形术，置换，髋； 髋假体； 偏心距； 综述

全髋关节置换术作为全世界最成功的手术之一，在髋部骨折、股骨头缺血性坏死、发育性髋关节发育不良、髋关节炎等疾病中已成为一种标准治疗方案，对缓解疼痛、改善髋部功能是十分有效的。随着全髋关节置换手术量的增加，为了恢复髋关节的解剖及生物力学环境，尽可能提高术后人工髋关节的功能及生存率，重建股骨偏心距越来越受到手术医生的重视。1979年Charnley就描述了股骨偏心距重建的重要性。许多研究表明，在全髋关节置换术中重建股骨偏心距对假体稳定性、聚乙烯的磨损等均有一定的关系[1]。本文就重建股骨偏心距在全髋关节置换术中的重要性作一综述。

1 股骨偏心距在术后假体稳定性中的作用

髋关节在平衡外展肌肌力与身体重力之间起着重要作用，作用在大转子外侧到股骨头旋转中心杠杆臂上的外展肌肌群必须产生相同的力矩以便在单腿站立时保持骨盆水平，并在行走或跑步时产生较大的力矩，使骨盆倾斜。正常情况下身体重力与外展肌杠杆臂长的比例是2.5∶1，而股骨偏心距是指股骨头旋转中心到股骨解剖轴的距离，股骨偏心距越长，外展肌的力臂越长，外展力矩越大。软组织平衡是影响全髋关节置换术后关节稳定性的重要因素，而臀中肌张力太低容易引起假体脱位、撞击等，因此，通过重建股骨偏心距来重建外展肌的力臂显得尤为重要[2]。Brooks[3]从假体因素、外科医生因素、患者因素三方面分析总结了人工髋关节脱位的原因与解决方法，其中强调了术前计划中应该充分认识到有些患者存在高偏心距，而常规重建若不能恢复，将会导致髋关节周围软组织张力不足及外展肌肌力下降，增加脱位发生风险。Yamaguchi等[4]将28例全髋关节置换术的患者分为股骨偏心距重建组与非重建组进行对比分析，发现股骨偏心距重建组的外展肌肌力高于非重建组。童培建等[5]通过Cybex等速肌力测试系统对全髋关节置换术后外展肌肌力进行测定，发现股骨偏心距重建良好的外展肌肌力值较高，股骨偏心距的重建与否对术后外展肌肌力的恢复具有重要意义。胡弘等[6]研究分析全髋关节置换术后股骨偏心距的变化与髋关节活动范围的关系，证实股骨偏心距直接影响髋关节的外展活动范围，股骨偏心距越大，外展活动范围越大，而偏心距与髋关节屈曲、内外旋等活动范围无明显相关。Robinson等[7]回顾性研究了580例（668髋）采用大头（32mm或36mm的股骨头）进行髋关节置换患者的临床资料，平均随访3.4年，分析人工关节脱位的因素，发现减少偏心距将会增加大头关节置换发生脱位的概率，并认为重建偏心距对减少关节脱位的发生是至关重要的。史振才等[8]研究发现，股骨偏心距与外展肌力臂之间存在直线回归关系，随着股骨偏心距的增大，外展肌力臂增加，重建股骨偏心距能使股骨外移，可减少股骨与骨盆撞击，改善周围软组织张力，使人工髋关节更加稳定。

2 股骨偏心距与假体磨损的关系

人工全髋关节置换术20年的生存率可达到80%以上，其中影响人工关节远期效果的主要因素是骨溶解导致的假体无菌性松动，引起骨溶解的最常见原因是人工髋关节的接触界面产生磨损，形成许多碎屑，如聚乙烯碎屑、陶瓷碎屑、骨水泥碎屑等，碎屑诱导骨溶解生物学反应[9]。假体磨损的因素有很多，如患者自身因素、假体材料性质、假体的设计等，其中股骨偏心距也是很重要的因素。Schmalzried等[10]对37例患者进行了随访，平均随访4.5年，用计算机对聚乙烯磨损量进行了测量，经过多因素回归分析，证实股骨偏心距显著影响聚乙烯的磨损量。Sakalkale等[11]对17例双侧行全髋关节置换术的患者进行了平均5.7年的随访，每例患者双侧假体偏心距不同，但股骨头和髋臼杯大小一样，关节界面相同，测量术前股骨偏心距平均38.8mm，测量术后标准假体偏心距平均31.2mm，加长型假体偏心距平均39.7mm，标准偏心距假体线性磨损为每年0.21mm，磨损量每年104.5m3，而加长型偏心距假体线性磨损为每年0.10mm，磨损量为每年53.9m3。研究表明，加长型偏心距重建接近正常假体引起的聚乙烯磨损明显减少，重建股骨偏心距使恢复到正常解剖水平至关重要。Little等[12]回顾性研究表明，假体的偏心距比正常股骨偏心距相差大于5mm组患者聚乙烯磨损的速度为每年0.16mm，而假体的偏心距比正常股骨偏心距相差小于5mm组患者聚乙烯磨损的速度为每年0.12mm，两组磨损率有差异。肖瑜等[13]在前瞻性研究中根据假体偏心距较解剖偏心距减少情况分为五组：减少小于2mm组、减少2~<4mm组、减少4~<6mm组、减少6~<8mm组、减少8~<10mm组，每组18例，平均随访5.6年，测量聚乙烯的磨损量及速度。发现股骨偏心距减少小于4mm，股骨偏心距变化对聚乙烯的磨损影响很小，而股骨偏心距减少4mm或4mm以上时，聚乙烯内衬磨损的速度与磨损量不断增加。

3 股骨偏心距对假体应力的影响

股骨偏心距对术后假体应力影响的研究较多，但具体过程目前仍不明确。早期较多这方面的研究是针对骨水泥型假体的。Barrack[14]分析总结认为，股骨偏心距的增加是骨水泥型全髋关节置换早期失败的原因之一。Harrington等[15]采用体外实验证明，偏心距是导致假体骨水泥界面早期解离、假体松动、骨溶解的重要影响因素，股骨偏心距增加使股骨近端骨水泥界面的应力增加，是引起骨水泥人工关节早期失败的重要原因之一。Kleemann等[16]采用股骨肌肉模型进行有限元分析表明，标准偏心距假体与加长型偏心距假体相比，加长型偏心距假体股骨近端增加了5%的应力，而这种应力的增加可能增加假体松动的概率。在生物型假体中，Otani等[17]用尸体骨进行体外实验，采用体外加载负荷测量股骨各平面的应力变化，发现股骨偏心距的变化不影响股骨近端的应力，而对股骨远端应力有显著影响，增加偏心距能增加股骨远端内外侧皮质轴向应力和股骨外侧皮质的环向应力。郝思春等[18]、蒋建农等[19]采用三维有限元分析对2例正常双侧髋关节CT图像进行影像学测定，并建立三维有限元模型，对不同颈干角、颈长与偏心距的变化进行应力分析，证明股骨内外侧应力随假体的偏心距增大而增大，同时证明股骨的偏心距在25～27mm时股骨应力分布最佳。

4 重建股骨偏心距与旋转中心的关系

目前，大多数学者主张在真臼位置重建髋臼，尽可能恢复髋臼的正常解剖，重建最接近解剖位置的旋转中心。Linde等[20]对123例因发育性髋关节发育不良行全髋关节置换术的患者进行了平均15年随访，结果显示，在真臼重建旋转中心松动率为13%，在假臼重建旋转中心松动率为42%。Kiyama等[21]通过分析50例患者行全髋关节置换术后的Trendelenburg征（又称单足站立试验），认为上移髋臼旋转中心将会使外展肌松弛，降低外展肌肌力。Bicanic等[22]回顾性研究采用不同髋臼旋转中心的全髋关节置换术，认为髋臼中心每外移1mm。将增加0.7%的髋关节负荷，每上移1mm，将增加0.1%的髋关节负荷。Delp等[23]通过电脑建立三维模型计算出髋臼旋转中心向上外方向移位将使外展肌的力臂减少28%，而仅仅上移旋转中心使外展肌的力臂减少要少于10%，并可以通过延长股骨颈的长度和增加股骨偏心距来弥补。股骨偏心距的重建与旋转中心的重建应具有协调一致性，髋关节是否真臼重建直接影响偏心距的重建。徐广辉等[24]随访研究发现，股骨偏心距和旋转中心均得到重建组髋关节功能评分明显高于单纯股骨偏心距重建或旋转中心重建组。如果髋关节旋转中心不能得到重建，旋转中心上移、内移、下移，那么有效偏心距就会发生改变，即使重建了股骨偏心距的解剖长度，髋关节功能也会受到影响[25]。Dastane等[26]为了将股骨偏心距与旋转中心联系起来，提出了髋关节旋转中心的概念，即股骨偏心距加上旋转中心到经泪滴的双侧泪滴连线的垂线距离之和，认为测量髋关节偏心距能更好地反映髋关节外展肌的力臂。

5 重建股骨偏心距的方法

目前，常见的增加股骨偏心距的方法大约有4种：（1）增加股骨假体的颈长，保持颈干角不变，可增加股骨偏心距，但同时会增加肢体的长度，引起双下肢不等长、跛行、坐骨神经麻痹等。郝思春等[18]用三维有限元分析证明，在手术中应将颈长控制在35~44mm，颈干角选择在125°左右，可获得满意的偏心距重建。（2）在影响偏心距的重建因素中，颈干角具有重要地位，采用颈干角小的假体，不仅可以保持肢体的长度不变，而且还增加了偏心距。Incavo等[27]使用127°颈干角假体重建偏心距，随访2~5年，获得了满意的关节功能及稳定性。（3）采用增加偏心距的髋臼内衬。Charles等[1]认为，如果为了保持双下肢等长，采用颈干角小的假体仍不能恢复偏心距，可采用选择这种髋臼内衬。（4）组配式假体系统：其优点在于可以根据术中测量情况进行调整，不仅可以调整偏心距，还能纠正股骨颈前倾角。陈宜等[28]随访了75例采用组配式假体行全髋关节置换的病例，根据术前测量与术中测量结果选取合适的假体，重建股骨偏心距，结果获得了良好的外展肌肌力、关节活动度等。提示组配式假体不仅可以重建偏心距，还能根据情况调整肢体长度，获得更好的功能。

6 小 结

综上所述，在全髋关节置换术中，偏心距的重建具有重要意义。重建偏心距可以增加外展肌的力矩，增加关节活动范围，增加关节稳定性，减少脱位发生，也可减少术后聚乙烯的磨损，使假体应力分布最佳，减少假体无菌性松动的发生，提高人工关节的远期生存率等。因此在重建偏心距的同时应考虑髋臼旋转中心的解剖重建。但实际应用中仍存在很多需要解决的问题，如偏心距和旋转中心的量化、术中如何精确测量定位、如何找到偏心距与旋转中心的最佳平衡点等，值得进一步探索。

[1]CharlesMN，Bourne RB，Davey JR，etal.Soft-tissuebalancing of the hip：the roleof femoraloffset restoration[J].InstrCourse Lect，2005，54：131-141.

[2]Loughead JM，Chesney D，Holland JP，etal.Comparison of offset in Birmingham hip resurfacingand hybrid totalhip arthroplasty[J].JBone Joint Surg Br，2005，87（2）：163-166.

[3]Brooks PJ.Dislocation following totalhip replacement：causesand cures[J]. Bone Joint J，2013，95-B（11 SupplA）：67-69.

[4]YamaguchiT，NaitoM，Asayama I，etal.Totalhip arthroplasty：the relationship between posterolateral reconstruction，abductormuscle strength，and femoraloffset[J].JOrthop Surg（Hong Kong），2004，12（2）：164-167.

[5]童培建，王兴中，肖鲁伟.人工全髋关节置换术中偏心距重建对髋关节功能的影响[J].中华骨科杂志，2007，27（11）：820-823.

[6]胡弘，夏军.偏心距重建对股骨颈骨折关节置换术后恢复的影响[J].中华创伤骨科杂志，2008，10（8）：711-714.

[7]Robinson M，Bornstein L，Mennear B，etal.Effectof restoration of combined offseton stabilityof largehead THA[J].Hip Int，2012，22（3）：248-253.

[8]史振才，李子荣.全髋人工关节置换术中股骨偏心距的重建[J].中华外科杂志，2004，42（16）：997-1000.

[9]兰天，肖军，史占军.人工全髋关节假体聚乙烯磨损的测量[J].中华医学杂志，2012，92（9）：645-648.

[10]Schmalzried TP，Shepherd EF，Dorey FJ，etal.The John Charnley Award. Wear isa function ofuse，not time[J].Clin Orthop RelatRes，2000（381）：36-46.

[11]Sakalkale DP，Sharkey PF，Eng K，etal.Effectof femoral componentoffset on polyethylene wear in total hip arthroplasty[J].Clin Orthop Relat Res，2001，（388）：125-134.

[12]Little NJ，Busch CA，Gallagher JA，et al.Acetabular polyethylene wear and acetabular inclination and femoral offset[J].Clin Orthop Relat Res，2009，467（11）：2895-2900.

[13]肖瑜，张福江，马信龙，等.全髋关节置换术后股骨偏距减小与聚乙烯内衬磨损的关系[J].中华骨科杂志，2012，32（9）：849-854.

[14]Barrack RL.Early failure ofmodern cemented stems[J].JArthroplasty，2000，15（8）：1036-1050.

[15]Harrington MA J，O'Connor DO，Lozynsky AJ，et al.Effects of femoral neck length，stem size，and bodyweighton strains in the proximal cement mantle[J].JBone JointSurg Am，2002，84A（4）：573-579.

[16]Kleemann RU，HellerMO，Stoeckle U，etal.THA loadingarising from increased femoralanteversion and offsetmay lead to critical cementstresses [J].JOrthop Res，2003，21（5）：767-774.

[17]Otani T，Whiteside LA，White SE.The effectof axial and torsional loading on strain distribution in the proximal femur as related to cementless totalhip arthroplasty[J].Clin Orthop RelatRes，1993（292）：376-383.

[18]郝思春，蒋建农，陈俊，等.股骨偏心距对全髋关节置换术中应力水平影响的三维有限元分析[J].中华关节外科杂志，2013，7（5）：80-83.

[19]蒋建农，郝思春，王勇，等.股骨偏心距对老年全髋关节置换术中应力水平影响的三维有限元分析[J].中华创伤杂志，2012，28（9）：813-817.

[20]Linde F，Jensen J.Socket loosening in arthroplasty for congenitaldislocation of thehip[J].ActaOrthop Scand，1988，59（3）：254-257.

[21]Kiyama T，Naito M，Shitama H，etal.Effectof superior placementof the hip center on abductormuscle strength in total hip arthroplasty[J].JArthroplasty，2009，24（2）：240-245.

[22]Bicanic G，Delimar D，DelimarM，etal.Influence of the acetabular cup position on hip load during arthroplasty in hip dysplasia[J].Int Orthop，2009，33（2）：397-402.

[23]Delp SL，Wixson RL，Komattu AV，etal.How superior placementof the jointcenter in hip arthroplasty affects theabductormuscles[J].Clin Orthop RelatRes，1996（328）：137-146.

[24]徐广辉，郭开今，辛兵.股骨偏心距和髋臼旋转中心对人工全髋置换术后关节功能影响的回顾性研究[J].中国矫形外科杂志，2007，15（15）：1149-1151.

[25]陈群群，周伟君，周驰，等.初次全髋关节置换术中影响股骨偏心距重建的相关因素分析[J].实用骨科杂志，2012，18（7）：604-607.

[26]DastaneM，Dorr LD，Tarwala R，etal.Hip offset in totalhip arthroplasty：quantitativemeasurementwith navigation[J].Clin Orthop Relat Res，2011，469（2）：429-436.

[27]Incavo SJ，Havener T，Benson E，etal.Efforts to improve cementless femoral stems in THR：2-to 5-year follow-up of a high-offset femoral stem with distalstemmodification（Secur-FitPlus）[J].JArthroplasty，2004，19（1）：61-67.

[28]陈宜，吴宇黎，祝云利，等.股骨颈组配式假体在全髋关节置换术后偏心距重建中的作用[J].中华骨科杂志，2013，33（9）：901-905.

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.09.013

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1009-5519（2015）09-1317-03

2014-11-30

2014-12-11）

张祥伟（1989-），男，湖北宜昌人，在读硕士研究生，主要从事骨科、关节外科的临床研究；E-mail：zhang.cqmu@163.com。

陈世荣（E-mail：chensr128@sina.com）。