人工髋关节翻修术股骨侧缺损原因、分类和重建的研究进展

周星辰，周新社，裴立家

(蚌埠医学院第一附属医院关节外科，安徽 蚌埠 233000)

全髋关节置换术作为一项逐步成熟的手术方式，被世界著名的医学杂志《柳叶刀》称之为20世纪骨科最成功的手术之一，它可以有效地缓解因股骨头坏死及髋关节炎引起的髋部疼痛和重建髋关节功能[1]。但随之也使髋关节翻修术患者增多，多种要素影响着人工全髋关节翻修术的术后效果。其中股骨侧骨缺损影响髋关节翻修术的成功与否，重建股骨侧骨缺损成为骨科热门研究领域。因此，本文针对股骨侧骨缺损的原因、分型、重建方法、假体选择等相关问题作一综述。

1 股骨侧骨缺损的原因

1.1 无菌性松动引起的股骨侧骨溶解

髋关节翻修最主要的原因是假体的无菌性松动。KENNEY等[2]通过对近10年发表文献综合分析发现，假体的无菌性松动占髋关节翻修手术的比例最高。目前对于髋关节置换术后出现无菌性松动，其发生的机制还没有明确。有研究[3]认为，早期发现无菌性松动，对避免再次髋关节翻修有临床意义。其中无菌性松动发生机制有机械力学因素、生物致病因素以及患者本身因素等。

界面微动与应力遮挡是假体松动机械因素的发生原因。赵建宁等[4]研究认为，界面微动与发生在假体与骨水泥界面或者发生在假体与骨界面松动有关。应力遮挡是指髋关节翻修术后假体和股骨远端共同承担原有股骨近端承担的负荷，应力的从新分布使股骨起成骨作用的骨质出现应力减弱。应力遮挡会导致股骨近端骨量丢失，产生假体松动[5-6]。因为假体的存在，也无法避免应力遮挡发生，所以选择与股骨形态相适合的假体对于减少应力遮挡至关重要。KATO等[7]对198例亚洲发育性髋关节发育不良患者行股骨侧骨缺损重建，术中采用非骨水泥型多孔涂层材料，有效降低了假体的应力遮挡作用。

生物学因素始动因素是髋关节术后假体活动引起的磨损颗粒。磨损颗粒是产生“磨屑病”的致病因子，其作用机制为：磨损颗粒移位并蓄积在股骨侧，诱发体内产生免疫反应，引起巨噬细胞释放多种细胞因子，如TNF-α、PGE-2、IL-6、TL-1等。BOYCE等[8]对小鼠研究发现，TNF-α是破骨细胞产生分化的主要细胞因子，这些细胞因子抑制成骨细胞的增殖和分化，同时促进破骨细胞的成熟和分化。大量破骨细胞的激活可造成股骨侧骨缺损，从而引起假体无菌性松动。假体松动会进一步刺激磨损颗粒的产生，逐步造成“磨损—松动—磨损”恶性循环[9-10]。

患者自身因素是指髋关节翻修患者大多数是老年人，常有糖尿病、类风湿性关节炎、骨质疏松等基础病，合并体质量较重的患者，即高BMI患者进行翻修性全髋关节置换术的风险增加[11]。另外不合理的后期功能锻炼，例如患者过早下床活动或者髋关节活动超过安全范围都可能引起假体松动，因为患者股骨侧植骨后骨长入尚未完全，就会有假体松动的风险。

髋关节假体无菌性松动不是单个因素产生的，而是各因素相互之间彼此联系又共同起作用。患者髋关节术后功能锻炼不当会加重假体磨损，产生大量的磨损颗粒，甚至造成假体的使用年限大幅缩短。应力遮挡等引起的骨吸收是导致股骨周围骨折和大腿疼痛等术后并发症产生的重要因素[12-13]。

1.2 感染引起的股骨侧骨溶解

人工髋关节置换术后最严重的并发症是髋关节的深部感染，感染是早期再次翻修的主要原因[14]。凝固酶阴性葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、肠球菌和链球菌等是髋关节翻修的致病菌种，其中凝固酶阴性葡萄球菌所占比例较高[15]。致病菌黏附增殖于假体表面形成独特的生物被膜，生物被膜如同铠甲一样，使机体的炎性细胞无法对细菌清除。生物被膜中的多糖黏附因子具有抗原性，机体产生的抗体与其结合形成免疫复合物，免疫复合物的末端与白细胞结合，促使白细胞溶解，进而释放出各种炎性因子及酶类，造成局部的组织坏死和骨溶解，导致假体松动[16]。

1.3 取出假体或骨水泥时造成的股骨侧骨量丢失

取出假体是髋关节翻修术中必不可少的关键步骤，大部分骨水泥假体取出假体和骨水泥时，往往会丢失股骨侧骨质。因为早期采用的骨水泥假体,骨水泥和假体之间往往紧密贴合在一起；而另外一部分已经松动的假体，由于骨髓腔的不规则形状,要将假体和骨水泥一块打出来也同样困难。另外,髋关节翻修手术中清理残留在骨髓腔里的骨水泥也会造成股骨侧骨质的流失[17-18]。

1.4 骨质疏松所致骨量丢失

骨质疏松症易发生髋关节假体周围骨折，患者预后很差，由此产生的医疗成本巨大[19]。VENESMAA等研究[20]发现髋关节置换术后股骨假体周围骨密度的下降与术前股骨近端骨密度降低呈正相关,术前股骨近端骨密度越低,术后假体周围骨质丢失越显著。SOONG等[21]指出双膦酸盐已用于治疗台湾女性绝经后骨质疏松症，服用双膦酸盐类药物后患者的骨折率较低。对于骨质疏松的患者，骨量的保存十分重要。

2 股骨侧骨缺损的分型

2.1 Paprosky分型

Ⅰ型：股骨干完全，干骺端骨松质少量缺损，较少见。Ⅱ型：股骨干完全，干骺端松质及股骨距缺损。Ⅲ型：ⅢA型股骨干骺端严重损坏，失去骨性支持，骨干远端峡部有至少4 cm完整皮质骨；ⅢB型股骨干骺端严重损坏，从末梢到峡部完整的皮质骨<4 cm。Ⅳ型：股骨髓腔内广泛骨松质缺损。在Paprosky Ⅰ型缺损中，几乎不需要植骨,Paprosky Ⅱ型及Ⅱ型以上缺损可能需要同种异体骨一起使用支撑骨缺损[22]。Paprosky分型方法不仅清楚阐述股骨侧缺损情况，还可以为翻修手术的制定提供较好的指导作用。

2.2 AAOS分型

Ⅰ型：节段性缺损，包括股骨近端皮质缺损、局部缺损(前侧、内侧、后侧)、中间段缺损和大转子缺损；Ⅱ型：腔隙性缺损，包括骨松质缺损、髓内侧皮质骨缺损、膨胀性骨缺损；Ⅲ型：混合性缺损；Ⅳ型：股骨对线不佳，旋转或成角；Ⅴ型：股骨变细，髓腔狭小或闭锁；Ⅵ型：股骨骨不连(继发于股骨骨折)。对于股骨侧骨缺损，采用AAOS股骨侧骨缺损分型，根据分型采取相应的治疗方法[23]，对于重建骨缺损有重要的临床意义。

2.3 Endo-Klinik分型

1级：骨水泥鞘的近端1/2呈现透亮线，有临床松动表现；2级：有放射透亮线，骨内膜侵蚀导致股骨近端髓腔增宽；3级：股骨近端膨胀导致髓腔增宽；4级：股骨近端1/3严重破坏，累及中1/3骨干，连长柄假体都不能使用。此分类方法适用于骨水泥假体失败翻修的评估[24]。

3 股骨侧骨缺损的重建

3.1 植骨材料

髋关节翻修术存在假体周围骨缺损往往需要植骨，术中选择合适的植骨材料，需要根据患者骨缺损范围、位置并结合患者自身情况。常用植骨材料分类如下：

3.1.1 自体骨

自体骨具备生物相容性好、成骨能力强、骨诱导活性高且无传播疾病危险的优点，所以自体骨材料一直被认为是骨移植的最佳来源。髂骨是采集皮质骨和松质骨常见部位[25]，另外取自体胫骨、桡骨远端、大转子的骨质也适用于同侧肢体的骨移植。自体骨移植术后最常见的并发症是供骨部位疼痛，也可能出现神经损伤、血肿、感染和供骨部位骨折等并发症[26]。

3.1.2 同种异体骨

自体骨移植存在材料来源受限的缺点，同种异体骨移植对于股骨侧缺损较大的患者是个较好的选择。同种异体骨具备数量充足、初始强度高、塑形能力好等多种优势，成为目前在髋关节翻修骨缺损使用最普遍的植骨方式[27]。但同种异体骨移植同样存在疾病传播、骨折、骨缺损不愈合或者延期愈合等风险[28]。

3.1.3 人工骨材料

β-磷酸三钙(β-TCP)和羟基磷灰石(HA)由于其骨传导性和高生物活性而被广泛用作人工骨材料[29]。大多数人工骨材料应用可减少自体骨使用，因为它们具有与自体骨相似的效果。

3.2 植骨方式

3.2.1 颗粒性植骨

颗粒性植骨通常结合打压植骨治疗股骨侧骨缺损，颗粒性植骨需要松质骨来填塞缺损处。YANG等[30]研究发现，27例股骨侧骨缺损患者采用同种异体颗粒骨打压植骨后，股骨侧骨缺损得以重建，近期临床疗效满意。颗粒性植骨具有的主要优势包括：颗粒性植骨有利于释放更多的生长因子,生长因子诱导宿主骨生长。打压植骨优点有：使移植骨的顺应性在压力作用下可发生形变,宿主骨向移植骨爬行生长。另外颗粒骨的成骨较好,可以满足不同类型的股骨侧骨缺损的应用。

3.2.2 结构性植骨

结构性植骨是采用皮质骨为材料，同时需要螺钉、钢丝等固定装置重建骨缺损的一项技术。植骨成功取决于对接骨面的修整、骨块的处理和坚强的固定[31]。结构性移植骨的优点在于它可以重建股骨解剖结构及通过植骨实现对假体支撑作用的长期稳定性。缺点在于皮质骨可能被吸收，吸收原因包括股骨解剖塑性改变或者是再血管化。结构性植骨会因时间的增长而逐渐降低原本稳定的支撑作用。

3.3 假体固定方式的选择

假体选择原则是保证假体的初始稳定性，减少股骨骨质的破坏。假体对股骨近端支撑减少是发生股骨假体周围骨折等并发症的独立危险因素[32]。翻修假体有骨水泥型及非骨水泥型股骨柄，可以根据固定方式选择合适假体。

3.3.1 骨水泥型假体

骨水泥型股骨假体的稳定性通过微绞锁和容积填塞的原理，在骨水泥和骨界面间形成嵌合，提供即刻稳定性。对于Paprosky Ⅲb和Paprosky Ⅳ型股骨侧严重缺损患者，早期应选择骨水泥假体[33]；这类严重骨缺损患者也可应用骨水泥联合打压植骨技术(IBG)。骨水泥假体随着使用年限的推移，存在着假体持续下沉或者其他如假体周围骨折等手术风险。

3.3.2 非骨水泥假体

非骨水泥型假体的稳定性是依靠早期的机械性固定和晚期的生物力学固定作用一起产生的[34]。早期通过假体柄和髓腔内的皮质的压配，产生摩擦而使假体稳定，晚期是由于假体表面包含有多个颗粒微孔、钛丝微孔、离子喷涂金属微孔等，假体借助骨长入微孔来提供后期的生物学固定性。应用非骨水泥假体的优势包括可缩短翻修手术时间、创伤小、减少术中出现心血管等疾病的风险[35]。

4 小结

如何选择合适假体，增加重建翻修术后髋关节稳定性，减少假体的松动率，延长假体的使用年限，仍是每一个骨科医师面临的重大挑战。总结股骨侧骨缺损的原因、分类和重建方法，对于股骨侧骨缺损的重建具有指导作用。股骨侧缺损是髋关节翻修术中的一项重要难题，根据股骨侧缺损原因类型选择个体化翻修方式具有重要的临床价值。