应用关节镜技术微创治疗股骨头早期坏死

杨新明石蔚杜雅坤张磊胡长波姚尧孟宪勇

股骨头坏死 (osteonecrosis of the femoral head，ONFH)即股骨头缺血性坏死，是由于各种原因引发股骨头血运破坏所导致的一种严重影响髋关节功能的疾病，多见于20～50岁青壮年患者[1]。早期如未得到有效的治疗，5%到10%患者最终会因股骨头和软骨下板塌陷须行髋关节置换术治疗[2]。手术是延缓ONFH发展和防止股骨头塌陷并且保留自身股骨头的基本方法和前提[3]。笔者自2003年4月～2013年12月，应用关节镜技术微创髓芯减压、植骨、羟基磷灰石涂层钛棒支撑治疗 ONFHⅡ期患者，经随访此方法临床效果好，现报道分析如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

病例选择标准：按国际骨科循环学会(Association Research Circulation Osseous，ARCO)分类，ONFH病变属于Ⅱ期患者；骨骼发育成熟的成年人；经6个月正规非手术治疗无效，髋部疼痛加重影响髋关节功能；随访资料完整。

病例排除标准：青少年；ARCO分类Ⅰ期、Ⅲ期和Ⅵ期ONFH患者；近期有免疫抑制药应用；有股骨颈骨折手术史；髋关节有感染史；缺乏完整的临床随访资料。

临床资料：将2003年至2013年住院期间，符合病例选择标准的58例（74个股骨头）ONFH患者，最大年龄56岁，最小年龄30岁，平均年龄37.2±5.2岁；男41例，女17例；患病股骨头例数，单侧股骨头坏死42例（左侧12例，右侧30例），双侧股骨头坏死16例；发病时间10～28个月，平均病程18个月；ONFH致病诱因与ARCO分期（见表1）。

表1，58例（74个股骨头）ONFH患者ARCO分期与致病诱因（个）

1.2 方法

植骨材料制备：骨诱导材料 (OAM)是由骨形成蛋白（Bone Morphogenetic Protein，BMP）+具有天然孔隙的人工骨 (载体)构成[4]；将2 g小碎块状OAM产品置于含庆大霉素16万U的生理盐水100 mL中复水15 min取出，放入20 mL注射器针筒中，在髂前上棘处每侧选取2个穿刺点，每点针吸自体骨髓（Autologous red bone marrow，ARBM）2～3 mL共10 mL，迅速滴到针筒中骨碎块，使ARBM均匀浸透骨诱导活性材料 (Osteoinductive absorbing Material，OAM)，将复合ARBM的OAM制备成含有骨诱导因子、骨髓细胞及细胞载体为一体的组织工程骨。

羟基磷灰石涂层钛棒：国家发明专利ZL 201120071962.8和实用新型专利ZL 200920266161.X。

手术方法：髋关节外侧入路，大转子下2 cm处纵形切开皮肤1.5 cm，分开肌层，C型臂X线机透视下将2 mm导针钻入股骨头坏死区域中央，将1.5 cm直径工作通道管套入，用6 mm、8 mm、10 mm空心钻依次扩孔至股骨头软骨面下2 mm，髓芯减压，经此骨隧道插入关节镜对病变部位进行观察，透视引导下刮除股骨头囊性变内的坏死骨组织及硬化边缘。关节镜观察确认病变刮除干净，用击入器通过隧道将植骨材料植入股骨头病变刮除区，适当压紧，将长度合适的羟基磷灰石涂层空心钛棒旋入距离股骨头软骨面下5 mm，逐层闭合伤口，本组手术实施操作均为第一作者完成。

1.3 术后康复

术后所有患者均行患侧下肢CPM锻炼，并且扶双拐支撑保护不少于6个月。单侧股骨头坏死术后扶双拐3个月逐渐负重行走，双侧股骨头坏死术后卧床不少于3个月，以后扶双拐轻负重行走，6个月逐渐扶双拐负重行走。

1.4 术后疗效评价方法

视觉模拟评分 (visua analogue scales,VAS)作为疼痛评价指标；Harris评分作为髋关节功能评价指标；X线影像学作为观察股骨头坏死治疗后的稳定情况：术后分期与术前分期比较好转或无进展视为稳定，如果术后与术前分期比较同一个分期内发生亚期病变进展加重视为不稳定，病变发展为病变股骨头软骨关节面发生塌陷或Ⅲ期视为恶化。临床疗效评价标准以“改善”、“无变化”和“加重”表示；改善：患髋疼痛 VAS评分与术前比较缓解≥50%，髋关节功能Harris评分与术前比较改善≥50%，X线表现稳定；无变化：患髋疼痛VAS评分与术前比较缓解＜50%，髋关节功能Harris评分与术前比较改善＜50%，X线影像学显示稳定或不稳定；加重：患侧Harris髋关节功能评分和VAS疼痛评分均较术前差，X线表现恶化。以病变术后恶化行髋关节置换（THA）作为观察终点。

1.5 统计学方法

统计学软件为SPSS 13.5，用方差分析处理多组计量资料，用检验处理同组比较数据。 =0.05为检验水准；以THA或随访36个月时间点作为最终观察点。

2 结果

本组随访时间24～36个月，平均32个月，其中10例末次随访时股骨头塌陷行 THA，其致病诱因均有大量服用激素史。本组所有病例术后病理组织学显示为骨坏死。

2.1 手术前后患侧髋关节VAS和Harris评分结果

术后各时间点与术前比较均有差异＜0.05，但术后24个月与12个月相比较无差异＞0.05（见表 2）。

2.2 手术前后X线分期变化评价结果

X线手术前后观察 ONFH分期变化情况，术后随访第24月有ⅡB期5例（5个股骨头）股骨头病变加重发展为ⅡC期，其中1例股骨头病变在ⅡC期稳定，其余4例股骨头病变继续加重发展为Ⅲ期并且实施THA；术后24个月有6例（6个股骨头）原ⅡC期ONFH发生关节软骨面塌陷，病变恶化6个月后实施THA（见表3）。

表3，手术前后X线分期变化结果

2.3 术后临床疗效评价结果

末次随访时手术后总的改善率为 79.72%，改善率最好为ⅡA期93.33%，次之为ⅡB期82.35%，最差为ⅡC期68%，无变化和加重病例全部为激素诱因导致ONFH（见表4）。

表4，术后临床疗效

3 讨论

3.1 ONFH保存自身股骨头治疗原则

ONFH临床治疗方法较多，但学术上公认的ONFH治疗最理想方法是保留股骨头，治疗最佳时机是早期干预。依据患者个体情况尽早积极实施保存自身股骨头且防止其塌陷的微创手术，包括股骨头髓芯减压、病灶清除、改善微循环、促进骨修复和骨再生，在骨坏死修复前维持股骨头局部解剖结构及力学强度，阻止股骨头塌陷[5-8]。本课题的技术原理就是利用关节镜技术在C型臂X线机透视和关节镜引导下，清除ONFH病灶，将复合ARBM的OAM填塞于病灶区，可以促进骨修复，钛棒支撑股骨头维持力学强度，防止股骨头关节面塌陷，符合ONFH保留股骨头治疗原则。

3.2 微创关节镜辅助下病灶清除

关节镜微创技术在本文手术中的应用目的是通过股骨颈髓芯减压通道直视下观察 ONFH病变区坏死骨组织、游离或松动的硬化骨、囊腔硬化壁是否彻底刮除，股骨头软骨面下区域有否塌陷，精准引导手术操作，避免术中刮除骨质过多误伤关节面。在 C型臂 X线透视及关节镜直视引导下，用刮匙经髓芯减压隧道精准实施股骨头内坏死病灶清除，将硬化和缺血松动骨刮除，边观察边清除，当关节镜显示股骨头内病灶清除区创面有均匀渗血新鲜骨组织显露时髓芯减压病灶清除停止（见图1），然后将植骨材料通过股骨颈髓芯减压隧道植入股骨头内并且用钛棒作为股骨头下机械支撑。国内外以往股骨头髓芯减压均在C型臂X线机平面透视下盲视下手术，不知道手术器械包括刮匙或磨钻到没到病灶部位，不知道刮匙刮的部位是不是病灶部位，刮的深浅不知道，是否刮除彻底不知道，是否完全刮除坏死骨和硬化骨根本不知道，是否到了有新鲜血运骨质部位不知道，一切都是在盲视下手术，不能做到有的放矢；再者，过去只做盲视下髓芯减压，忽略髋关节腔的情况，髋关节腔就是股骨头的外部环境，内外兼顾是保证疗效的关键，而应用关节镜直视下观察、引导、指示手术操作具有诊断定位准确、手术微创、病灶清除彻底优点，起到内外兼治，与以往盲视下手术相比具有精准优势，克服既往髓芯减压病灶清除初期仅能透视不能直视观察下指导手术的盲目性，真正做到彻底病灶刮除、有效植骨充填、永久力学支撑的治疗理念[9,10]。

图1，A关节镜观察股骨头内囊性变及缺血坏死骨组织；B关节镜观察股骨头内病变及缺血松动的硬化骨；C关节镜观察股骨头内病变刮除彻底后血运好（彩图见插页）。

3.3 复合ARBM的OAM植骨促进骨修复

在不需体外培养情况下，抽取 ARBM 后直接与具有天然孔隙并且含有BMP的人工骨复合后立即植入，被称为“非细胞型组织工程化骨”，该方法操作简便，临床实用性强[3,4]。OAM自身结构即提供了BMSC生长的支架，增强其在股骨头局部聚积，保证植入的BMSC和OAM自身的BMP数量不流失，同时又具有骨诱导和骨传导两种作用[11-15]，ARBM与OAM复合构建成具有种子细胞、骨生长因子和吸附载体为一体的非细胞型组织工程骨，独特的结合方式，在 BMP的诱导下，ARBM中BMSC通过软骨化骨形成新骨，促进股骨头内骨修复[16]。

3.4 钛棒支撑防止股骨头塌陷

临床研究发现，ONFH髓芯减压病灶清除后，无论是遗留的股骨颈减压隧道还是股骨头坏死区域骨缺损，均可使原来薄弱的股骨头因缺乏骨质结构支撑，导致应力集中更加速自身股骨头软骨面塌陷；随着血运的重建ONFH修复过程中破骨和骨吸收的速度往往大于新骨形成，尽管对股骨头病灶清除的空腔进行了植骨，但植入的骨质缺乏即刻及永久机械支撑，在人体体重长久持续作用下植入骨仅有的微软支撑作用将逐步消失，引发股骨头塌陷[17]。因此，ONFH病灶清除后植骨除了填充骨缺损恢复解剖组织结构、加速其血管化促进骨修复、增加股骨头病灶清除腔内力学强度之外，采用羟基磷灰石（HA）涂层空心钛棒置入股骨头颈内及股骨头负重坏死区，HA涂层可使钛棒-骨界面形成牢固的骨结合，股骨头内的不规则断裂带获得加固稳定，改善股骨头、颈部的生物力学特性，为有可能发生股骨头关节面塌陷部位的软骨下骨提供结构性和力学性永久支撑，后者支撑有利于恢复且保持髋臼与股骨头对应的同心圆结构具有重要作用[3-5,9]（见图2）。

图2，A术前X线示右股骨头外上方负重区囊性变及周边骨质硬化；B术前CT示右股骨头囊性变中心有缺血坏死骨；C术前MRI示右股骨头外上前方的异常信号区；D术后3年复查钛钉支撑良好股骨头负重区无塌陷。

3.5 疗效分析

通过对临床疗效评价指标分析，随着时间的推移，VAS评分指数逐渐下降，Harris评分指数逐渐上升，各时间点手术前后比较，差异均有统计学意义，说明微创关节镜辅助下精准病灶清除、植骨、钛棒支撑防止股骨头塌陷具有缓解疼痛、髋关节功能改善、优化评分指数作用，特别是手术后早期（6～12个月）和后期（24～36个月）这段时间改善作用明显。但手术后中期（12～24个月）各项指数评分比较无显著变化，差异无统计学意义，结合区间个性化数据分析，个别病例VAS评分有升高、Harris评分有降低，说明这个时间段有疼痛加重并且影响髋关节功能的病例存在（见表2）。

通过对 X线分期评价结果分析，术后12～24个月区间内，原ⅡB期病例术后有5例（5个股骨头）病变加重发展成ⅡC期，其中1例股骨头病变在ⅡC期稳定，其余4例股骨头病变继续加重发展为Ⅲ期并且实施 THA；原ⅡC期病例术后有6例（6个股骨头）病变进展Ⅲ期并且发生股骨头塌陷，最终行THA。通过表1和表3以及随访资料可知，进展为Ⅲ期并且最终行THA的10例患者均为激素性致病诱因。其余各期病例 X线影像学观察手术前后分期稳定，病变修复及钛棒支撑良好，股骨头关节面无塌陷，髋关节无退变（见表3）。

应用关节镜技术微创病灶清除、植骨、钛棒支撑治疗早期 ONFH末次随访显示，此方法术后总改善率为79.72%，对于ⅡA期ONFH改善率最好为93.33%，ⅡB期改善率次之为82.35%，ⅡC期改善率最低为68%，无变化及加重病例均为激素诱因 ONFH（表4），更加说明微创关节镜辅助下手术对ONFH早期病变特别是ARCO分期ⅡA、ⅡB期病变在改善疗效方面效果最佳，虽然由外伤性、酒精性或特发性诱因导致的ⅡC期ONFH患者术后疗效亦较好，但通过手术和病理组织学观察激素性 ONFH以骨破坏吸收和肉芽组织形成瘢痕增生为主，而与之相反地骨修复和成骨能力较弱，术后2年内激素对成骨活性持续抑制作用依然存在，即发生进行性骨丢失和骨坏死，导致金属内置物固定失效且发生松动、脱出或断裂[5,18-22]，造成钛棒支撑力失效引发股骨头塌陷的风险存在，故此方法对激素性ⅡC期ONFH疗效改善极差，应慎重选择。

3.6 小结

应用关节镜技术微创病灶清除、植骨、HA涂层钛棒支撑治疗ONFH，具有准确定位、手术微创、病灶清除彻底、重建骨质结构、永久机械支撑的特点，此方法对激素性ONFHⅡC期之外的其他Ⅱ期病变在改善疗效和预防股骨头关节面塌陷方面效果佳。本研究例数相对较少，观察时间较短，存在选择偏倚，未作对照研究，尚待大样本研究和长期随访观察。

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