髋关节表面置换

吴显培

桂林市人民医院骨二科，广西桂林 541000

对于严重髋关节病变的治疗是一个不断发展完善的过程，先后经历了髋关节成形术、间置关节成形术；、铸模关节成形术、全髋关节置换术。髋关节表面置换（Hip resurfacing,HR,下同）是铸模关节成形术概念的延伸发展，并作为全髋关节置换术的重要补充替代。HR假体历经了金属股骨头假体对聚乙烯髋臼杯、全部/部分非骨水泥固定、组配式髋臼、金属对金属髋臼等多个发展阶段。

现代HR是使用非骨水泥髋臼及金属对金属(MoM,钴铬合金)关节面设计，保留股骨头颈，于上世纪90年代开始使用，始于英格兰，澳大利亚和西欧。我国起步较晚，但发展非常迅速。其特点有：髋臼杯壁薄(＜5mm)，手术时髋臼侧去除骨量与传统全髋关节置换术相当。HR关节材料含碳量高，硬度大，表面高度光洁，磨损率极低。而用铬氮化物、氮化钛或铬氮化碳进行表面涂层，可以使磨损率比常规钴铬合金降低36倍。可以预见，随着材料及工艺的改进，假体耐磨性及寿命还会有进一步的提高。

1 HR的优点

金属对金属人工髋关节假体具有以下优点有：①最大限度地保存了股骨头颈骨质，关节失效后还可以改为传统的全髋关节置换术，而且效果与初次进行的全髋关节置换术相当，这样就等于延长了人工全髋关节的寿命。②金属对金属的关节表面，低磨损，磨损颗粒直径要比聚乙烯髋臼杯者小而数量增多。金属对聚乙烯产生的聚乙烯颗粒会引起多核巨细胞趋化、吞噬，导致骨溶解病发生。而金属对金属关节面的磨损颗粒不会产生这种现象。③髋臼假体厚度薄至5 mm，最大限度保留了髋臼侧骨量。④大直径头臼假体，有效降低术后关节脱位的风险。⑤髋臼假体的低切迹设计，可减少髋关节活动时的撞击，增加关节活动度。

2 HR的特有并发症

HR的特有并发症主要与磨损碎屑有关，主要有：①股骨假体失效，包括股骨假体松动和股骨颈骨折，多发生于术后早期，最常见于术后9个月内，与多种因素有关。早期HR病例中有大量股骨假体松动和股骨颈骨折发生，当时人们认为是术中干扰或损伤了旋股内侧动脉，导致继发股骨头坏死。后来的研究发现是聚乙烯磨屑引起的骨溶解所致。②髋臼松动，多见于术后晚期，缘于显著的磨损及臼杯锚着不良。③血清铬钴水平升高。④假瘤综合征。

3 HR的适应证

骨性关节炎是其最常见的适应证。其他有：股骨头坏死（Ficat II-III期）、髋关节发育不良继发退行性变、创伤性关节炎、股骨头骨骺滑脱症、股骨头骨垢骨软骨病、股骨干畸形或有内固定者等。

另外还要考虑全身及髋关节局部的情况，没有骨质疏松，体重身高指数(BMI)不大于35，股骨头颈没有大于1 cm的囊性病变者，术后并发症的发生率明显降低。在美国FDA对Conserve Plus HR假体进行临床试验，术后随访24个月以上(24～60个月，平均33个月)发现，严格限定入选病例标准后，总并发症发生率由13.4%下降到2.1%，股骨颈骨折发生率由7.2%下降到了0.8%。

绝对禁忌证：肾功能不全、金属过敏或超敏体质的患者。相对禁忌证包括：化脓性关节炎，DDH，育龄妇女，肢体短缩超过2 cm者，严重骨质疏松者，影像学上显示股骨近端结构改变，如股骨颈变短，大转子高位，股骨颈/头比率增大者，HR将变得相当困难。

对股骨头坏死者行HR一直存在争议。一些学者建议不要对股骨头坏死者进行HR。但也有大量对这类患者进行HR获得良好效果的报道[1]。有学者研究发现，股骨头负重区出现小的骨坏死(坏死角≤80°)是允许的；但坏死角≥100°者，股骨头颈交界外上缘和骨水泥界面中的应力明显增加，易致股骨颈骨折或假体松动。

最近大量研究表明，HR最适于55岁以下，需要大量运动的男性[1]。

HR与THA对比研究显示，前者可获得更接近自然的髋关节，“忘记关节”评分及兰德精神健康调查12项简表评分均比后者更高[2]。

4 学习曲线

髋关节表面置换的是一条陡峭的学习曲线。Marker等分析了由单独一位医生完成的550例HR病例，发现在最初的69例中有12例14髋发生了骨折并发症，而余下病例中该并发症的发生率仅为0.4%(2/481)。做了大量HR病例的医生均取得了很高的手术成功率，Matharu Gs等报道在骨性关节炎表面置换髋的多中心大宗病例数据中，15年生存率为95.8%[3]。

股骨侧假体安装的角度要求很高，合适角度是：冠状位外翻135°～140°，股骨头杯要尽量居中植入，要求股骨头颈偏置率≤0.15。股骨头内翻或股骨头颈偏置率＞0.15，将产生撞击、增加磨损，严重影响假体的使用寿命。计算机导航技术的应用可大大提高假体安装的精确度。

5 手术入路选择与骨坏死

HR术中要作股骨头脱位，这被认为这是导致骨坏死的原因。

为了精确准备骨床，假体准确置入及尽量保护股骨颈上的软组织，暴露必须充分，手术切口要比在同样病例进行传统全髋置换术要大。

采取前外侧或前侧入路对保存股骨头颈的血运有好处，但假体安装精准程度却比不上后入路[4]。所以通常HR还是采用后侧入路。实践证明由此引起股骨假体失败者很少。大多数医生喜欢选择后侧入路。而正前方切口入路对大多数医生来说经验不多。

6 如何避免术后股骨颈骨折

术后股骨颈骨折的主要原因有应力遮挡，骨质疏松，股骨头假体内翻安置，颈臼撞击，术中形成股骨颈切迹，及术中损伤股骨颈表面血管（旋股内侧动脉）等。

如何正确作股骨头截骨是避免术后早期股骨颈骨折的关键。股骨头杯假体可在轻微外翻位置入。内翻位置入头杯导致股骨颈上方张应力增加，增加颈臼撞击机率，大大增加股骨颈骨折风险。在术后早期股骨颈骨折的病例中，有85%就是股骨头假体内翻放置或股骨颈与髋臼发生撞击造成的。但过度外翻置入易造成股骨颈上方张力侧骨皮质及骨小梁损伤，同样导致股骨颈骨折。所以头杯最好放置于中立位[5]。

股骨颈撞击除了造成机械性薄弱外，因撞击血供的减少很可能是股骨颈骨折的主因。有研究对骨性关节炎伴股骨颈撞击者，以多普照勒测量撞击前后股骨头血供，发现在撞击后血流下降了50%，这说明股骨颈外骨膜血运损失会导致骨坏死发生。

股骨头杯过小除了增加股骨颈臼撞击机率外，还会增加关节面的压强，大大加快关节的磨损，由此产生的磨屑也会成倍增加。女性股骨头通常较男性小，实践中女性HR失败率较男性高。

另外骨质疏松也是术后早期股骨颈骨折的重要原因，是HR的相对禁忌证。

股骨侧骨水泥固定的效果是肯定的。但骨水泥技术运用不当会增加早期假体松动失效的风险。Morlock等对55例翻修标本的研究发现有63%为骨水泥分布不合理，总体上是骨水泥中央厚、周边薄，部分骨水泥帽顶端厚度超过5 mm（37%）。较厚的骨水泥会增加产热，导致骨灼伤及骨坏死。Radcliff和Taylor以CT结合有限元分析，发现骨水泥帽增厚会产生对股骨头的应力遮挡。O'Leary[6]发现采用非骨水泥固定的压配技术，也能取得良好的效果。

暴力打入股骨头会增加股骨颈创伤、骨折的风险，这在一些翻修病例中所见股骨头假体下骨折及假关节现象中得到验证。

骨床处理不当也是术后股骨颈骨折的危险因素。要根据不同假体，个性化处理骨床。

HR后股骨颈缩小现象较常见。一项术后调查发现有70%的病人股骨颈呈不同程度的缩小。其中28%缩小了10%，但这并不影响临床疗效。目前有学者[7]认为股骨颈缩小为撞击引起。股骨头直径太小（44 mm）的女性患者极容易出现股骨颈撞击而最终导致失败。

7 髋臼问题

现代HR采用压配式生物固定金属臼，其厚度为5mm，使用中无需磨去过多髋臼骨质，与标准全髋关节置换术者相当。

髋臼假体安放成功的标准：完全贴合和压配植入。标准的钴铬表面髋关节的臼杯是靠压配机制获得初始稳定。表面髋关节的臼杯质地较硬，加上大小、形状等因素，决定了髋臼杯安放技术要求极高。医生必须对不同品牌的假体非常熟悉，根据产品特性进行髋臼床磨挫准备，例如一些厂家生产的髋臼的实际直径要比其标称值大1～2 mm，髋臼磨挫程度要求比标称值稍大。如果髋臼贴合不良，检查又没有软组织嵌入，可行取出臼杯，稍行磨挫臼缘，重新植入即可。术中照片有利于指导将髋臼杯准确植入。

有人误认为大直径髋臼杯稳定性好，安放位置可以不那么讲究。然而不正确的髋臼杯放置会大大增加关节面磨损。髋臼角过大（＞55°）时会极大地增加关节磨损率，血清中金属离子水平亦会成倍升高。这在髋臼磨损模型及翻修标本中都已经得到证明。大量磨屑会引起代谢性炎症或免疫性炎症。另外股骨头会对髋臼角增大的臼杯产生翻转应力，影响其稳定。髋臼角以45～50°为宜。髋臼前倾角与外展角一样，对磨损率亦有影响。

8 关节活动度和功能

HR与传统髋关节置换术相比，活动度更大，更灵活，生活质量更高[8]。

Mont MA等[9]调查51髋HR手术前后的运动情况，术前有33髋的患者（65%）参加体育活动，术后达到47髋（92%），且参加体育活动的次数及时间都明显增加，这是传统髋关节置换术患者难以企及的。Mont等发现在髋关节骨性关节炎等病人中进行HR后患者的步态参数（步速，抬腿相）明显优于全髋关节置换术者。

荆浩等[10]对一组平均年龄65.2岁的老年患者进行HR，术前Harris积分平均为34.2分，术后为93.9分，67%患者股骨近端骨质疏松状况有所改善。认为HR在保持运动能力和改善股骨近端废用性骨质疏松有其独特的优势。

9 钴和铬离子的影响

金属离子暴露问题越来越受到人们重视。金属对金属表面置换病人的钴和铬的离子水平（血清、尿液）会显著增加[8]。离子水平会因人而异，目前还没有金属离子水平的安全标准或危险标准。测量病人尿液和血液的金属离子水平，发现其在术后6～12月达到最高峰，一年后呈缓慢下降趋势，术后第二年的血铬水平明显低于第一年。

股骨头直径过小会导致关节磨损加快,股骨头直径小于52 mm者，血清金属离子水平明显升高[11]。

血清钴和铬的离子水平升高并未导致全身中毒或肿瘤发生率增高。

局部异常免疫反应，如无菌淋巴细胞性血管炎相关的病变，与金属-金属关节面磨损及金属离子有关。HR后出现假瘤综合征（巨大肿块）多为女性，发生与血清铬离子浓度呈正相关。组织学显示局部淋巴细胞浸润，多核白细胞罕见。这种免疫反应在组织学上和一个感染组织切片明显不同，故组织学切片就可以明确鉴别[12]。

10 工艺学改进

金属冶炼工艺对假体性能影响，一直有争论。不同厂家的关节，材料都是钴铬合金，化学结构相似，而微观结构不同。类网状材料的微观结构是大量细粒状金属原子间均匀嵌入大的碳分子；Wrought材料的微观结构是细小的金属原子和碳原子结构和分布相似；热处理会使碳原子沿金属原子边缘分布，变得更有序。不管什么结构，其碳含量是影响磨损的最重要因素，高碳含量（＞0.20%）的磨损率低于低碳含量者（＜0.05%）。但也有研究表明，涂层磨损产生坚硬的磨屑会导致金属基质加速磨损[13]。

11 假体寿命和翻修

HR关节的最初设计目的是作为THA之前的过渡性治疗措施，而目前人们却已经将其与THA关节等同看待。HR的使用寿命也就与THA等同评价。目前有较多有关假体生存率的报道，而且逐渐形成共识，即HR有较高的失败率。从其Kaplan-Meier假体生存曲线来分析，中远期生存率不如THA。NICE标准（The National Institute for Health and Care Excellence）是目前评价一款人工关节最严格的指标，作为筛选人工关节临床准入的标准[8]。55岁以下的男性，最易达到人工髋关节置换的耐用性标准（NICE）[1]，而伯明翰HR，则是目前唯一美国FDA获批的HR[14]。

第一代表面关节的翻修很困难，因为大量磨屑导致髓臼侧大量骨溶解，翻修常需要大量结构性植骨。而现代表面关节翻修成标准全髋关节则显得简单容易，翻修时髋臼假体往往仍紧密结合。而且翻修效果与初次传统髋关节置换术疗效及影像表现相当。

12 展望

有人尝试前入路小切口，但较困难，不能作为常规入路。但是随着未来导航技术的发展，可能会替换普通切口成为HR的常规。

CT导航系统可在不延长手术时间下使骨床准备和假体置入位置更精确，可降低手术学习难度。Cobb比较由初学者完成的一组手术的股骨假体位置，发现传统工具组误差为23°，软件计测者22°，导航者7°（P＜0.02）。

新型的材料及关节表面必将不断出现。新材料可能是陶瓷对陶瓷，陶瓷头对金属臼或者覆盖薄层陶瓷的金属表面。也可能因为聚乙烯或其他聚合物性能改善，将来出现大直径头的硬对软，甚至软对软假体关节面。

骨水泥改进，假体材料结构和外形改进，冶金工艺改进，髋臼固定方式改进（辅助螺钉或臼底长钉）等等都可能有新发展。

髋关节表面置换的不断发展完善仍然值得期待。