股骨头坏死发病机制及保髋手术治疗的相关研究进展

唐 杰

（广西中医药大学，广西 南宁 530022）

股骨头坏死发病机制及保髋手术治疗的相关研究进展

唐 杰

（广西中医药大学，广西 南宁 530022）

股骨头缺血性坏死是骨科常见病与多发病，随着年轻患者数量逐年增多，近年来呈上升趋势，其发病机制及保髋手术治疗越来越被人们引起重视，是近几年研究的热门话题。

股骨头坏死；保髋治疗；发病机制

股骨头缺血性坏死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是临床常见的骨科疾病，也是骨科难治性疾病之一，好发于25～55岁的青壮年男性，主要是因为供应股骨头的血管遭到破坏而导致股骨头骨质、骨细胞的缺血性坏死，是一种发展较缓慢的渐进性疾病[1-3]。临床上根据其发病病因，总体可分为创伤性与非创伤性两大类，其发病机制复杂多样，目前尚未明确，治疗方法主要是保守治疗和手术治疗，本文通过查阅大量国内外相关文献，围绕非创伤性ONFH发病机制及治疗方法进行分析总结，将近年来股骨头坏死相关问题研究进展做一综诉。

1 非创伤性ONFH发病机制的概述

非创伤性 ONFH主要可分为激素性 ONFH和酒精性ONFH两种，前者最早在1953年由Pietrogrande首次提出[4]，此后人们开始认识到糖皮质激素的使用与股骨头坏死相关。此外，随着饮酒人数的增多，长期大剂量酗酒导致的酒精性ONFH呈趋势逐年增高，Moon[5]等通过14年的研究发现，长期酗酒不但可能导致ONFH甚至可发生膝部及其他部位的多发性骨坏死。对于二者的发病机制目前尚不十分清楚，临床与大量实验研究提出了脂质代谢紊乱、骨髓间充质细胞成脂分化、血管内凝血、细胞凋亡、二次碰撞、骨内压增高、骨质疏松、基因水平的改变等诸多学说，目前脂质代谢紊乱、细胞凋亡及血管内凝血学说得到比较广泛的认可。

1.1 脂质代谢紊乱学说

已有大量研究证实，无论是激素性 ONFH还是酒精性ONFH体内脂质代谢紊乱是其重要的发病机制，二者共同的特点是脂肪球在髓腔內过多的堆积，造成骨髓局部广泛性的缺血改变，从而导致 ONFH。研究显示，在激素和酒精的作用下，患者肝脏内的脂肪增多，超出了肝脏正常代谢能力，低密度脂蛋白、三酰甘油、胆固醇水平升高而引起高脂血症，未能代谢的脂肪以栓子形式释放入血，附着于髓腔内动脉壁上，其溶解产物可一起炎症反应，从而对骨质造成损害[6-7]。有动物实验研究[8]通过在家兔股骨头注射肾上腺皮质激素后，显微镜下发现了髓腔内血管有大量脂肪球的聚集，而未注射的一组家兔并为发现脂肪球，髓腔内脂肪球大量堆积导致髓内缺血的改变，证实了脂质代谢紊乱诱发了ONFH。Nozaki[9]等研究表明，普伐他丁通过调节动物脂质代谢功能从而起到了对股骨头的保护作用，抑制了大鼠ONFH的发生。Weldon D、Asano T[10-11]等研究发现，高血脂症患者，通过长期服用降血脂类的药物能有效降低股骨头坏死的发生率，该结果从侧面证实脂质代谢紊乱与ONFH的关系。

1.2 细胞凋亡学说

细胞凋亡与细胞坏死不同，不是一个被动过程，而是一个主动性、程序性的死亡过程[12]。其病理过程目前亦不是十分清楚，Kerachian MA[13]等通过研究发现，凋亡小体的出现

是诱发细胞凋亡的关键因素，染色质凝聚化和外周化、不同程度的细胞质致密化、细胞质在胞浆内数量的减少等因素促使凋亡小体逐步形成。较早Weinstein等[14-15]就发现，在因使用激素引起的股骨头坏死而行髋关节置换的患者中，其股骨头内发现有大量凋亡的骨细胞，而其他行同样手术的患者（外伤性损伤：如股骨颈骨折等）的股骨头内并未发现凋亡的骨细胞。Bejar、Calder[16-17]等的研究也发现在酒精性 ONFH和激素性ONFH的患者股骨头中存在大量凋亡的成骨细胞与骨细胞，这些研究都表明，无论是酒精性 ONFH或是激素性ONFH，细胞凋亡是其一项重要而明确的发生机制。除了临床试验，大量动物实验也证实了上诉观点，有研究发现，接受激素注射的兔子股骨头软骨骨小梁在镜下观察到变细，并在骨损伤的初级阶段，通过对骨小梁周围的特殊染色发现了成骨细胞及骨细胞凋亡[18]。由此可见，细胞凋亡是激素性ONFH及酒精性ONFH重要病理因素之一，激素及酒精诱导的细胞凋亡是股骨头坏死及骨坏死的潜在性因素，并已经在临床试验和动物实验中得到了相应的证实。

1.3 血管内凝血学说

有关骨坏死的血管内凝血学说早在19世纪70年代就有学者提出，相较于脂质代谢紊乱学说和细胞凋亡学说，血管内凝血被认为是 ONFH发生的直接因素，在临床试验中，ONFH患者的股骨头标本病理检查发现大量血栓存在于其微血管内。在动物实验中Beckmann[19]等研究发现某些抗凝药物如依诺肝素可抑制ONFH的发生及发展。Jones[20]等在临床股骨头坏死标本中发现了脂肪栓子和纤维蛋白血栓，这为血管内凝血学说提供了有力的组织学证据。无论是激素性 ONFH还是酒精性ONFH血管内凝血学说已逐步在临床和动物实验中得到证实并被人们所接受。

2 ONFH的保髋手术治疗

作为骨科的常见的致残性疾病，其大致的致病过程大致可归纳为坏死-修复-塌陷-髋骨关节炎。塌陷主要发生与此过程的中后期，有研究表明，塌陷导致了股骨头负重区的不可逆损伤，在这一阶段之前应及早治疗，否则一旦进展到髋骨关节炎则保髋治疗已效果不佳，最终不得不行关节成形术[21]，因此，塌陷为本病保髋手术治疗至关重要的一环。如何在股骨头塌陷发生之前进行行之有效的手术保髋治疗成为该病当前治疗的首要任务，虽然人工关节成形术被认为是治疗髋骨关节病的有效方法，但由于本病发病年龄较轻，选择关节成形术治疗其远期不可避免面临翻修、甚至多次翻修的风险的现实。因此，在ONFH发生的早期阶段，也就是股骨头发生塌陷之前，进行及时有效的保髋治疗具有很高的临床和社会价值[22-23]。目前在临床上应用较多且被临床医师认可的保髋治疗手术方式主要有髓芯减压术、细胞移植术、钽棒植入术、骨移植术等。

2.1 髓芯减压术

在诸多ONFH治疗方法中，髓芯减压术是临床应用较多、较主流的保髋治疗手术之一。其原理是通过钻孔的方式已达到对股骨头髓腔减压的目的，清除股骨头内坏死的囊性病变及病灶死骨，这一过程有助于刺激成骨细胞及血管的形成，促进坏死区域的修复，在治疗早期ONFH患者中，髓芯减压术能达到满意的即时及中远期效果。冯宾[24]等以髓芯减压配合同种异体骨打压植骨术对39例（46髋）ONFH患者进行治疗，术前按国际骨循环研究会分期对患者进行分期，结果术后疗效评价，总优良率为65%，早期ONFH的优良率为78%，得出髓芯减压联合同种异体骨打压植骨术治疗国际骨循环研究会分期早期患者可获得更高的优良率。朱旭日[25]等分别以髓芯减压打压植骨腓骨支撑术（A组）和头颈部开窗打压植骨术（B组）治疗30例（40髋）已经确诊的早中期ONFH患者，术后平均获得随访24个月，比较两组术后疗效，结果A组术后一周VAS评分低于B组，两组末次随访时髋关节功能Harris评分、疼痛评分、关节活动度评分A组均高于B组，A组ARCO分期中ⅡB期患者髋关节功能Harris评分高于B组，三项比较结果皆有统计学意义。得出该治疗方法较股骨头颈部开窗植骨术好，可有效改善髋关节功能。Etemad[26]等通过临床研究，将早期ONFH病人经髓芯减压治疗，术后进行VAS疼痛评分，得出Ⅰ期及ⅡA患者疼痛及髋关节活动度改善明显，且该术式操作便捷、不良反应及创伤较小，值得临床推广运用。Karimi-Mobarake[27]等通过对20例分别行髋关节置换（THA）和髓芯减压术的患者进行术后疗效对比，其中THA占65%，髓芯减压占35%，术后随访2年，得出髓芯减压术对于中央型病灶相对于边缘型更易清楚，疗效更好。

2.2 细胞移植术

随着医疗技术的发展，细胞移植已经被视为治疗临床中许多难治性疾病的一种有效方法。因为各种低分化的细胞具有良好的生长活性，当这些细胞被植入坏死区域，可以促进其微环境的改善及骨分化生长的作用，此外，被移植的细胞因为其特定功能，不仅能修复受损部位的功能，而且能避免自身及药物应用带来的毒副作用[28]。Mao[29]等对62例OFNH患者进行股骨头内动脉骨髓间充质干细胞灌注治疗，结果治疗后恢复率达92.31%，临床效果满意，得出通过动脉灌注间充质细胞治疗早期OFNH是一种安全有效的方法。Cai等[30]用骨髓单细胞及异体间充质干细胞对30例OFNH(49髋）治疗，术后随访12个月及影像学评估及髋关节功能评分，结果患者疼痛及髋关节功能活动明显改善，术后 3、6、9、12月疼痛缓解率较高，得出自体骨髓细胞和异体间充质干细胞移植对治疗OFNH疗效肯定，无不良反应的结论。Sen等[31]40个病人中51例ONFH患者随机分为2个治疗组，其中A组（25例）给予单纯髓芯减压治疗，B组（26例）给予髓芯减压联合骨髓间充质细胞移植治疗，术后两组病人均随访12-24个月，给予髋关节Harris评分、影像学（X线、MRI）等评估，结果显示：采用髓芯减压联合骨髓间充质细胞移植治疗组（B组）Harris评分高于单纯髓芯减压术（A组），术后患者髋关节疼痛及活动度改善B组亦优于A组。虽然细胞移植在治疗OFNH的部分临床研究中取得了较满意的疗效，但其治疗手段及方法目前还处于研究发展阶段，存在许多问题急需解决，诸如如何预防新生血管再次发生狭窄、影响干细胞在病灶内

增殖分化的因素等等。

2.3 钽棒植入术

钽棒是多孔钽金属重建棒的简称，其力学原理是为股骨头及软骨下骨板提供支撑[32]，从而易于软骨的修复和塑性，使骨爬行替代修复骨坏死，其生物相容性很高，因其孔隙较多，术后新生骨及血管长入明显，可阻止或延缓骨坏死的进展。陈晶等[33]运用钽棒进行80髋65例早期ONFH患者的治疗和观察，术后随访时间3～6年，平均4年，其结果显示：股骨头生存率可达90%，其中SteinbergⅠ、Ⅱ、Ⅲ期生存率分别为100% 、95%、 73%，报道8例术后6-8个月出现股骨头塌陷，其余各髋良好，末次随访X线片假体位置良好，得出钽棒植入术是治疗早期ONFH的有效手段，其中远期疗效满意。王金星等[34]报道了联合髓芯减压、钽棒植入及细胞移植治疗早期ONFH的治疗和观察，其中105髋84ONFH患者，平均随访 2年，评价各组股骨头塌陷率，得出三种治疗方式联合治疗早期ONFH疗效理想。近年来亦出现过钽棒植入术后出现骨折的报道，由于病人骨密度及手术技巧的不甚完善，钽棒植入存在一定的骨折风险[35]。Nadeau等[36]进行18例髋钽棒植入术后疗效观察，出现一例病例 4个月后钽棒周围骨折。但总体来说，钽棒植入具有骨细胞及血管长入快的一系列优点，能较好解决患者症状，患者中远期疗效也较满意。

2.4 骨移植术

植骨术通过植入新骨或异体骨，可促进新生骨质的生长，从而减少股骨头因缺血引起的坏死，避免股骨头塌陷。同时，植入带旋髂深血管和松质骨的髂骨瓣移植可提高股骨头血供，并提供必要的生物力学支撑，植入带有“生命”的骨组织填充代替坏死腔隙，可降低骨内高压，缓解疼痛，去除坏死炎症病灶，因植入后血运的改变[37]，有利于股骨头内血管的爬行替代及新生骨的形成。梁保党等[38]对58例（64髋）成人早期ONFH患者分为2组，并分别采用髓芯减压术与开窗减压带蒂骨瓣移植术治疗，其中A组28例（32髋）采用髓芯减压植骨术，B组30（32髋）采用开窗减压带蒂缝匠肌骨瓣移植术治疗，术后平均随访 20个月，给予影像学评估及Harris评分，得出开窗减压带蒂骨瓣移植术的临床疗效在股骨头坏死中的早中期优于单纯髓芯减压术。唐立明等[39]通过同种异体腓骨移植术和三维有限元模型生物力学试验对 86例（93髋）ONFH患者术后分析，其术后应力云图接近常态，峰值较术前下降46.17%，且低于正常水平，术后股骨头内部载荷传递模式得到有效重建，得出同种异体腓骨移植术具有良好的生物力学效能和生物修复能力，能一定程度预防ONFH患者股骨头的塌陷，提高生存率。Elimali等[40]通过临床研究，给予26髋22例ONFH患者采用带血管蒂髂骨移植治疗，其中Ⅱ期坏死11髋，Ⅲ期坏死15髋，结果患者Harris评分由术前52分提高至82.8分，得出：髓芯减压联合血管蒂髂骨植骨在治疗早期 ONFH有效。有研究[41]用自体软骨移植治疗20例（21髋）早中期ONFH患者，术后随访4年，观察患者Harris评分由42分提高至87.85分，随访时间内仅1例需要行关节置换手术，得出自体软骨移植治疗早中期ONFH疗效确切，可延缓需要行关节置换时间。

综上所述，目前对于非创伤性ONFH的发生及发病机制是多因素共同作用的结果，除了本文提到的脂质代谢紊乱、细胞凋亡及血管内凝血等已经得到证实的学说之外，还可能与二次基因碰撞、骨内压增高、骨质疏松等因素有关，随着精准医学的发展、干细胞领域和分子生物学领域研究的不断深入，ONFH的发病机制将被越来越多的发现及证实。有关ONFH保髋手术治疗，适用于早中期ONFH中青年患者，由于保留了原有的关节，患者的心理压力得到了减轻，也一定程度上减轻了病人的痛苦，但保髋手术治疗方式种类多样，如何根据患者股骨头坏死病因、部位、程度及分期选择合适的保髋手术是治疗的关键，但目前保髋手术治疗仍有较大的发展空间，更多更先进的手术方式仍待进一步发掘和创新。

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Research progress on the pathogenesis of femoral head necrosis and the treatment of hip preserving surgery

Osteonecrosis of the femoral head is the common disease and frequently-occurring disease in the orthopedic field. As the number of young patients increased year by year is on the rise in recent years. Its pathogenesis and the joint preserving surgery due more and more attention by people,Became the hot topic of research in recent year.

osteonecrosis of the femoral head; joint preserving; the pathogenesis

R681

A

1008-1151(2016)10-0057-04

2016-09-10

唐杰（1989－），湖南衡阳人，广西中医药大学硕士研究生，研究方向为骨四肢创伤与修复。