全髋关节置换术后人工关节不稳的研究进展

2017-01-12 03:15:35李鹏涛商杰郑柏
中国骨与关节杂志 2017年10期
关键词:内衬髋臼偏心

李鹏涛 商杰 郑柏

全髋关节置换术后人工关节不稳的研究进展

李鹏涛 商杰 郑柏

髋脱位;关节成形术,置换,髋;矫形外科手术;髋关节;翻修手术

全髋关节置换术 ( total hip arthroplasty,THA ) 是缓解髋关节疼痛、重建髋关节功能的一种有效治疗方法,术后人工关节不稳是 THA 术后翻修的主要原因之一[1-2]。文献关于 THA 术后关节不稳发生率的报道不一[3-5]。Woo和 Morrey[6]回顾总结了 1968~1978年 10500例 THA,发现初次 THA 的关节脱位率为 2.4%,翻修手术的脱位率4.8%。Meek 等[7]回顾性分析了 1996~2004年 14314例THA,关节的脱位率约为 1.9%。目前大多数文献报道的脱位率在人工关节的脱位率一般在 1% 左右[3-5]。术后一旦发生关节脱位,会给患者带来极大的躯体、精神上痛苦和经济上的损失,20%~66% 的关节脱位的患者最终须行翻修手术[8-9]。笔者基于国内外 THA 术后关节不稳研究现状,对 THA 术后人工关节不稳的相关影响因素、诊断和治疗综述如下。

一、THA 术后关节不稳概念及分类

人工髋关节不稳包括关节的脱位与半脱位。脱位指人工关节头与髋臼假体之间关节接触完全丧失,通常在无医疗辅助的情况下不能复位。半脱位是指关节活动时有突然震动,有时伴有短暂性的活动能力降低,合并有刺痛感,通常是由于股骨头撞击了髋臼边缘,但没有跃出髋臼杯。通常半脱位能自发复位,因而是一个并非严重的临床表现或主诉,然而,半脱位引起功能障碍时须行手术治疗[10-11]。关节脱位按时间可分为早期 ( 0~6个月 ),中期( 6个月~5年 ) 及晚期 ( >5年 ) 脱位[12]。早期脱位一般与患者相关危险因素有关,如高龄、认知或神经障碍,也可能由术中假体安装位置不当或术后软组织功能不足引起。晚期脱位原因较多,如外展肌功能缺失,聚乙烯衬垫磨损或长期存在假体位置不良。晚期脱位有很高的复发风险,需翻修的可能性也较大[13-14]。Wera 和 Paprosky[15]根据病因将 THA 术后不稳分为 6型:I 型,髋臼假体位置不当;II 型,股骨柄假体位置不当;III 型,外展肌功能不足,例如外展肌松弛、臀中肌缺损、大转子不愈合;IV 型,撞击引起的不稳,包括骨与骨、假体与假体、假体与骨的撞击;V 型,假体位置良好,影像学上表现为聚乙烯内衬偏心性磨损;VI 型:为排除性诊断,一般为未发现明确病因的关节脱位。

二、THA 术后关节不稳的影响因素

( 一 ) 患者相关因素

( 1) 年龄:早期 Morrey 等[16]报道年龄是 THA 术后关节脱位的危险因素,年龄>80岁者,THA 术后 1年脱位率可达 9.2%,而 Khatod 等[17]回顾性分析了 1693例初次髋关节置换与 277例髋关节翻修,没有发现年龄与脱位率有相关关系;( 2) 性别:许多研究已报道女性患者脱位率高于男性患者[6,18-19],Woo 等[6]报道的病例中女性脱位率高达男性 3倍,原因可能与男女髋关节周围软组织及肌肉张力不同有关;( 3) 认知及肌肉、神经障碍:认知障碍如痴呆、酗酒以及影响肌张力和运动觉的肌肉神经障碍,如脑血栓后遗症、小儿麻痹症等,是 THA 术后脱位的高危因素[20-22];( 4) 髋部手术史:髋部手术史也是关节脱位的高危因素,其原因与手术造成的外展肌功能不足、骨质缺损、原有解剖结构变形有关[6,22-23]。其它因素例如感染、肌肉缺失、类风湿性关节炎等也可能与脱位的发生有关[24-25]。

( 二 ) 手术因素

1. 手术入路:手术入路对人工关节的稳定性是否有影响尚有争议。THA 手术入路主要有前侧入路,外侧入路及后侧入路。Tamaki 等[3]对 790位 DAA 患者 ( 871例髋关节 ) 至少随访了 5年,其关节脱位的发生率为 0.92% ( 8/871)。作者认为前路手术的低脱位率可能与术中肌肉保留有关。后侧入路中因为术中需要切断短外旋肌群,一般被认为术后关节脱位的发生率相对较高。早期 Masonis等[26]及 Tsukada 等[27]报道 THA 后侧入路的脱位率分别为 3.23%、4.00%。Higgins 等[28]对 2009~2014年前侧与后侧入路 THA 术后脱位的研究做了系统评价,发现前路的脱位率 ( 0.27% ) 明显低于后路 ( 1.20% )。而近期 Maratt等[29]的一项随机对照研究报道,前侧入路 ( 0.84% ) 与后侧入路 ( 0.79% ) 术后脱位率差异无统计学意义,认为现在后路 THA 普遍进行关节囊及软组织修复,已经使脱位发生率降到和前路相当的水平。

2. 假体安放位置:髋臼及股骨柄的安放位置对于关节的稳定性非常重要。理想的髋臼假体方位必须既能保持适当的髋关节活动范围,又能保持较低的内衬磨损,以减少远期翻修率。Lewinnek 等[30]通过放射学影响的研究限定了一个“安全区”,即外展角 ( 40±10) °,前倾角( 15±10) °,超过此区域被认为髋臼位置不良。有研究发现当髋臼假体的外展角过大时导致边缘负荷、磨损增加和脱位率增加[31-34]。Little 等[31]随访了 43例非骨水泥型假体,平均随访 66个月,发现外展角<45° 时,患者聚乙烯内衬的平均磨损率为 0.12mm / 年,而当外展角>45° 时,平均磨损率为 0.18mm / 年。但事实上,髋臼假体放置的位置与多因素有关,而非程序化。术中患者骨盆位置不易确定、体位经常变动及髋臼缘骨赘等会影响髋臼定位。为了提高髋臼假体定位准确性,Moskal 等[35]报道可以通过参照患者特异性形态帮助定位,方法有:( 1) 参照髋臼横韧带;( 2) 参照髋臼周围骨性结构;( 3) 参照坐骨大切迹;( 4) 参照髋臼切迹角。

1991年,Ranawat 等[36]引入了臼杯与股骨假体柄联合前倾角的概念,即髋臼假体与股骨柄前倾角的之和,只要联合前倾角在一个合适范围内,就能满足患者日常活动的需要。Widner 等[37]建议假体联合前倾角为 37° ,并根据公式:臼杯前倾角+0.7×股骨柄前倾角=37° 计算出前倾角。Dorr 等[38]通过计算机导航技术证明联合前倾角的合适范围为 25°~50°,联合前倾角过大时可能导致关节前方不稳,而联合前倾角<25° 时,易引起后方不稳[39]。传统的 THA 一般是先安装髋臼,然后安装股骨柄,但在使用非骨水泥型假体时,股骨的前倾角往往难以把握。由于股骨的解剖形态,在使用髓腔锉进行髓腔成形及最后安装假体时,髓腔锉或股骨柄一般沿着与股骨近端髓腔匹配最佳的位置置入[40],这导致股骨前倾角从后倾 15° 至前倾 45° 的变异[41-43]。因此,有学者提出“股骨优先”理论[44],即术中先安装股骨柄,根据股骨柄的角度,利用联合前倾角调整髋臼杯的位置。

术中可通过稳定试验测试髋关节动态稳定性。检查髋关节活动时,注意观察股骨头假体与髋臼假体是否保持良好的同心圆关系,有无脱位、头臼间隙增大或不对称发生。稳定实验阳性:屈曲<90°、后伸<30°、外展<30°、内收<30°、外旋<30°、内旋<30° 时,出现撞击、脱位、头臼间隙增大或不对称[45]。

近年来,为了增加假体放置的精确性,计算机导航技术 ( computer-assisted orthopaedic surgery,CAOS ) 被引入髋关节置换。其原理是基于髋关节术前 X 线或 CT 扫描进行三维影像重建,通过计算机计算出假体最佳位置、力学轴线和截骨平面,模拟匹配。许多报道已证明这种技术有利于提高假体安装的准确性,但是目前在临床中,其应用仍有局限性[46-48]。一方面,导航系统价格较贵,无疑加重了患者的经济负担。另一方面,导航系统需要进行术中匹配,这会延长很多手术时间,增加术中出血量及手术风险。

( 三 ) 假体因素

1. 股骨头假体直径:大直径股骨头可降低脱位的风险。Singh 等[54]回顾性分析了 317例髋关节置换病例,发现 36mm 股骨头组术后脱位率为 0.60%,而 28mm 组的脱位率为 6.49%。同样的,Howie 等[55]的随机对照研究也发现,后侧入路时,初次 THA 术后 36mm 组脱位发生率为0.80%,28mm 组脱位率为 4.40%。其机制主要为:( 1) 大直径的股骨头可以增加头颈比,减少假体的撞击,从而减少脱位的可能;( 2) 在假体脱位的过程中,较大的直径需要更大的跳跃距离;( 3) 股骨头周围被软组织包绕,大股骨头脱位时可能须克服更多的软组织阻力。

大股骨头意味着内衬厚度的降低。使用大股骨头增加关节稳定的同时,也相应增加了股骨头与聚乙烯内衬的磨损。在过去很长一段时间内,许多学者为了降低内衬磨损问题选择使用较小的股骨头,但随着高交联聚乙烯内衬的应用,这个问题逐渐被解决。许多研究已表明,与传统聚乙烯内衬相比,高交联聚乙烯内衬能显著降低磨损率[56-58]。

另一个防脱位的设计就是高边的内衬,它在一定程度上起到了提高关节稳定的作用。但是这种高边的设计可能会增加假体撞击的可能性,使股骨头因为杠杆作用在另一侧脱出[59]。

2. 股骨偏心距 ( femoral offset ):股骨偏心距是股骨头旋转中心至股骨长轴的垂直距离。在 THA 术中,重建股骨偏心距可以恢复髋外展肌的力臂,维持髋关节的稳定性。如果偏心距较小,会导致髋关节周围软组织松弛,外展肌功能不足,肌筋膜张力减低,同时可能会引起股骨近端与骨盆的撞击,这些因素会增加髋关节不稳的风险。重建股骨偏心距的主要方法有:( 1) 增加假体的股骨颈长度;( 2) 降低股骨假体颈干角;( 3) 髋臼内衬侧方内移;( 4) 大转子截骨;( 5) 假体股骨颈内侧移位[60]。史振才等[61]研究发现股骨偏心距与股骨外展肌力臂具有正相关性,股骨距保留部分的长度、术后股骨颈干角与股骨偏心距存在明显相关性,髋关节的外展肌力与股骨偏心距和外展肌力臂存在正相关性,因此术中欲重建股骨偏心距,应选用更接近解剖颈干角的股骨柄假体,保留适当的股骨距长度,通过增加假体颈的长度,使下肢等长。

三、THA 术后关节不稳的诊断及治疗

( 一 ) 诊断

诊断 THA 关节不稳主要依靠病史和辅助检查。病史采集务必详实,比如患者假体类型、第 1次脱位的时间、发生的次数、频率等。早期脱位可能是由于外展肌功能尚未恢复或关节囊未愈合,晚期脱位可能与假体内衬磨损等因素有关。体格检查应包括原手术切口的位置,两侧肢体是否等长,髋关节活动度 ( range of motion,ROM ),两侧外展肌力量,以及患肢是否有血管神经症状。手术切口的位置可以判断 THA 的手术入路。进行髋关节活动度检查时应注意有发生关节脱位的风险,可以根据检查时患者的恐惧征 ( apprehension sign ) 判断发生髋关节不稳的大概位置。另外应观察患者步态,如果出现 Trendelenberg 步态,一般是由于外展肌功能障碍引起的。假体感染也有可能引起关节不稳,检查血沉及 CRP 可以帮助排除感染引起的不稳。

双髋关节正位 X 线片及髋关节 CT 对于诊断及术前规划非常重要。在骨盆正位 X 线片上经过双侧泪滴下缘划一条直线,小转子到此直线间距可计算双下肢长度的不同。观察片子中髋臼假体及股骨柄的位置,测量髋臼前倾角及外展角,注意比较患侧与对侧肢体的偏心距。

( 二 ) 治疗

1. 保守治疗:保守治疗主要适用于急性脱位的早期,对于反复多次发生的脱位效果不好。一般来讲,如果假体的位置良好,闭合复位后 67% 的患者都不会发生再次脱位[62]。闭合复位的时候,可以静脉使用镇静剂及麻醉药品,使患者肌肉松弛。Schuh 等[63]报道尝试多次的闭合复位可能会对股骨头造成损伤。复位成功后复查 X 线片。患肢制动的方法有单侧髋关节“人”字形石膏固定、支具固定或患肢皮牵引等。支具制动患肢直到关节囊周围软组织愈合。一般在复位后支具佩戴 6~12周,取下支具后8周内,应严格遵守预防措施防止再次脱位。前外侧脱位的患者,术后应使下肢轻度屈曲,将其保持在外展位,避免交叉双腿,患肢轻度内旋。对于后脱位,下肢屈曲应限制在 70° 内,避免屈曲位内旋运动,坐位时,务必保持两腿分开,建议使用较高的马桶、椅子。

2. 手术治疗:THA 术后反复性脱位者,一般须行手术治疗,手术方式取决于脱位机制。( 1) 假体位置不当引起的不稳,主要方法是重新调整假体的位置,仅仅更换高边或带裙边的内衬往往效果不佳。Pavizi 等[64]报道,反复性脱位需要进行翻修的患者,35% 是由于髋臼假体位置不当引起的,其中 91% 的患者在翻修后不会再次出现脱位。( 2) 外展肌功能不足引起的不稳,可通过增加颈长、使用限制性内衬的方法增加稳定性。限制性内衬的设计是髋臼内衬把股骨头扣锁在里面使股骨头不易脱出,但是髋关节活动时会产生髋臼内部撞击,导致髋臼假体的早期松动或者股骨头与股骨颈的分离脱位的可能性增大。所以在使用限制性假体治疗反复脱位时患者的髋臼侧必须尽可能地保留充足的骨量且骨质要好,确保能打入足够的螺钉保证要有明确的初始稳定性。( 3) 撞击导致的关节不稳,首先要明确撞击的来源,撞击不但会出现在股骨假体和髋臼假体之间,也会出现在股骨近端如小转子与髋臼或其周围的残留骨赘之间的撞击。撞击往往与假体的头颈比率低,或术中没有恢复正常偏心距有关。这类不稳在翻修时,需清除髋臼周围骨赘等撞击部分,换用大直径股骨头,增大颈长与偏心距。( 4) 假体聚乙烯内衬偏心性磨损导致的不稳,翻修方法为使用组合式金属髋臼杯和聚乙烯衬垫或单纯更换聚乙烯内衬。( 5) 当脱位原因不明时,可进行双极关节置换、使用限制性假体等方案。

综上所述,THA 术后人工关节不稳与患者自身情况、手术操作及假体设计等多因素有关。大部分情况下,初次人工关节脱位可通过闭合复位、患肢制动的方法进行保守治疗。对于反复性脱位的患者,应仔细分析,结合患者主诉、体征及影像学检查结果,明确关节脱位病因及类型,针对性地拟定手术方案。最后,对于 THA 术后人工关节不稳应务必遵循预防为先的原则,尽量在初次 THA中获得良好的髋关节平衡性及稳定性。

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Research progress in hip instability after total hip arthroplasty


LI Peng-tao, SHANG Jie, ZHENG Bai.
Xuzhou Third People’s hospital, Xuzhou, Jiangsu, 221005, China

Total hip arthroplasty is an effective way to alleviate hip pain and to reconstruct the joint function,which is widely used in the treatment of some diseases such as late hip arthritis, femoral head necrosis and rheumatoid arthritis. Hip instability is one of the most common complications of total hip arthroplasty, and is also an important indication for revision arthroplasty. Hip instability following total hip arthroplasty is associated with many factors,including patient risk factors, surgical factors and component factors. Patient risk factors for dislocation include age,gender, the history of hip surgery, neuromuscular and cognitive disorders. Surgical factors include surgical approach,component position and soft tissue repairing. Component factors include size of the femoral head and femoral offset.The treatment of instability can be especially complicated and tough. First episode of dislocation can be treated with closed reduction techniques in most cases. Recurrent instability should be surgically treated. Before the operation, the cause of the disease should be carefully analyzed and the mechanism of joint dislocation should be defined. The aim of this current article is to analyze the relevant risk factors and to make a treatment protocol by reviewing the most recent literature published on this topic.

Hip dislocation; Arthroplasty, replacement, hip; Orthopedic procedures; Hip joint; Joint prosthesis revision

10.3969/j.issn.2095-252X.2017.10.010

R687.4, R619

221005 江苏,徐州市第三人民医院

2017-01-01)

( 本文编辑:李贵存 )

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