成人双侧髋关节股骨侧形态一致性研究

赵然 蔡宏 田华 张克

(北京大学第三医院骨科，北京 100191)

全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）可以有效地缓解髋关节疾病引起的疼痛，恢复髋关节功能。髋关节置换的成功有赖于假体与髋臼、股骨髓腔近端形态的契合，从而也推动了股骨髓腔形态学研究的发展。当股骨近端因退行性改变、畸形时，如股骨颈骨折、髋关节发育不良、股骨头骨骺骨软骨病等，往往难以测量正常的解剖形态［1］。目前常用的方法为通过健侧髋关节进行THA 术的术前模板测量，以恢复下肢长度和偏心距［2］。然而，这一方法需要建立在双侧下肢对称的基础上。既往曾有双侧股骨形态不对称的研究，然而其不对称性主要集中在骨密度变化、机械强度、旋转角度、下肢长度及股骨远端［3,4］，针对国人股骨近端的形态对称性研究却鲜有报道。本文研究的目的：①通过双髋关节置换患者术前模板测量，对比双侧髋臼及股骨近端髓腔形态双侧对称性；②研究双侧解剖差异正常变异范围，以及与身高、年龄、性别的关系；③探讨各解剖参数间变异差异相关性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2012 年1 月至2017 年12 月我院诊断为原发性骨关节炎、股骨头无菌性坏死需同期或分期行双侧初次全髋关节置换术的患者，此两种疾病对股骨近端髓腔形态影响不明显。患者病历资料，双侧髋关节正侧位及骨盆正位X 线片资料齐全。纳入患者的手术由6名高年资医师完成，每一例患者均由同一名医师同期或分期手术。

排除因疾病原因对股骨近段髓腔形态或骨质量有影响的患者，如发育性髋关节发育不良，既往长期激素服用史，既往曾行股骨近端截骨术或有内固定手术病史、股骨近端骨肿瘤病史。排除影像资料不完善、摄片不规范的病例。

根据上述纳入与排除标准，共纳入119 例患者（238 髋）。手术时患者年龄55～75 岁，平均（59.3±5.3）岁，其中男64 例，女性55 例，体重45～98 kg，平均（69.4±12.6）kg，体重指数（body mass index,BMI）18.7～33.3 kg/m2，平均（25.3±3.6）kg/m2。

1.2 摄片要求及数据测量

应用医疗影像存储与传输系统（Picture Archiving and Communication System,PACS）采集和测量图像。股骨侧：应用Noble测量法进行股骨近端髓腔形态测量［5］；通过髓腔闪烁指数（canal flare index，CFI）描述股骨近端髓腔形态，定义为小粗隆中点上20 mm（T+20）与髓腔峡部的比值；测量股骨大粗隆尖端和股骨头中心与坐骨结节连线垂直距离，其差值定义为大粗隆高度。髋臼侧：测量髋臼外展角（图1）。

1.3 手术方法

手术均由高年资医师完成。腰麻或全身麻醉后，患者采取对侧卧位，采用前外侧或后外侧入路。逐层暴露至髋关节，小粗隆上方1 cm截骨，扩髓器依次扩髓，装入股骨假体；磨钻依次研磨髋臼窝，装入髋臼杯及内衬；安放股骨头，复位髋关节，依次缝合。所有患者均不放置引流管。术后患者多模式镇痛及对症治疗。

1.4 评价指标

根据术前影像资料，测量患者双侧股骨近端小粗隆中点（T）、小粗隆中点上20 mm（T+20）、小粗隆中点下20 mm（T-20）、髓腔峡部宽度，计算CFI值；测量双侧股骨偏心距、股骨头高度、大粗隆高度；测量颈干角、髋臼外展角。

根据术后病历资料，记录患者双侧手术时机（同期或分期双侧手术）。对比同期手术与分期手术双侧假体一致性。

根据术后影像资料，测量双下肢术后偏心距，其定义为：股骨干中心线与人工股骨头旋转中心之间的垂直距离。测量双下肢长度绝对差值，超过5 mm定义为双下肢不等长。

以上髓腔测量参数由两名临床医师分别测量，以检测统计者间差异；间隔1个月复测以检验统计者内差异。

图1 根据Noble测量法测量股骨近端髓腔形态［5］

根据病例资料，记录患者双侧手术时机（同期或是分期双侧手术）。对比同期手术与分期手术双侧假体一致性。测量双下肢术后偏心距，其定义为：股骨干中心线与人工股骨头旋转中心之间的垂直距离。测量双下肢长度绝对差值，超过5 mm 定义为双下肢不等长。

习近平总书记指出:“保护生态环境就是保护生产力,改善生态环境就是发展生产力”“环境就是民生,青山就是美丽,蓝天也是幸福”“把生态文明建设放到更加突出的位置,这是民意所在”。

1.5 统计学方法

采用SPSS 20.0软件进行统计分析。应用K-S检验对数据进行正态性检验，提示数据属于正态性分布；应用配对样本t检验统计左右侧肢体解剖参数对称性、柄侧不一致组左右侧肢体解剖参数对称性、柄侧不一致组与一致组绝对差值的统计学差异；以P＜0.05为差异有统计学意义。Pearson 相关性分析各解剖参数绝对差值与性别、年龄、身高、体重的相关性，以及解剖参数差值间相关性。应用组内相关系数（Intraclass correlation coefficient,ICC）评价观察者内与观察者间一致性。所有解剖参数的观察者内及观察者间变异系数值均＞0.83。

2 结果

2.1 双侧髋关节参数比较

在双侧髋关节参数对比中，峡部宽度双侧对比差异有统计学意义，其绝对差值平均相差（2.3±1.4）mm。其余的股骨近端及髋臼指标差异无统计学意义（P＞0.05，表1）。

2.2 解剖参数相关性研究

本研究测量的解剖参数绝对差值与年龄、身高、性别没有相关性（P＞0.05，表2）。体重与颈干角差值有弱相关性（r=0.18，P＜0.05），提示随着体重的增加，颈干角的不对称性也进一步提高。体重与CFI差值有弱的负相关性（r=-0.21，P=0.02），提示随着体重增加，CFI的不对称性逐渐降低。体重与大粗隆高度有弱相关性（r=0.24，P=0.01），提示随着体重的增加，股骨头中心与大转子垂直距离的不对称性也进一步提高（表2）。

在各解剖参数中，存在相关性的解剖参数差值包括如下：股骨头高度与T-20 存在弱的负相关性（r=-0.20，P=0.03），与峡部宽度存在弱的负相关性（r=-0.24，P=0.01）；T+20与T-20存在弱相关性（r=0.24，P=0.01）；T 与T-20 存在一般相关性（r=0.39，P＜0.01），与股骨头高度存在弱的负相关性（r=-0.21，P=0.03），与T+20 存在弱相关性（r=0.24，P=0.01）；峡部宽度差值与CFI差值存在一般相关性（r=0.56，P＜0.01）。余各解剖参数间不具有相关性（P＞0.05，表3）。

表1 双侧髋关节参数比较（）

表1 双侧髋关节参数比较（）

2.3 柄侧假体型号差异比较

本研究共有78位患者双侧关节置换股骨侧假体柄型号相同，有41位患者双侧假体柄型号不同（均相差1 号）。在柄侧型号不一致的病例组中，并未发现双侧对比有显著统计学差异（表4）；也未发现柄侧型号不一致组与一致组在绝对差值上有显著统计学差异（P＞0.05，表5）。

2.4 同期/分期手术假体比较

61 例患者行同期双侧全髋关节置换，58 例行分期双侧全髋关节置换。在同期手术中，共有14 例出现股骨柄不一致（14/61，23.0%），在分期手术中则达28 例（28/58，48.3%）。分期行THA 患者较同期更易出现假体柄侧型号不一致。

2.5 THA后双下肢肢体长度差异

双侧置换术后患者双下肢肢体长度差异的平均值为（3.2±3.6）mm。同期置换组（3.1±3.3）mm与分期置换组（3.3±4.0）mm 比较，差异无统计学意义（P=0.74）。定义长度差异＞5 mm为双下肢不等长，其中双侧肢体长度差＞5 mm 有36 例；其中9 例双下肢长度差＞10 mm。同期手术组与分期手术组双下肢不等长的程度并没有明显统计学差异（P＜0.05）。

2.6 双侧偏心距比较

比较双侧术后偏心距，结果显示左侧肢体（45.1±6.7）mm 与右侧肢体（44.6±6.3）mm 差异不具有统计学意义（P=0.125）。

3 讨论

3.1 双侧髋关节解剖参数对称性分析

髋关节置换成功与否，有赖于股骨髓腔与假体的良好契合［6］。因此髋关节解剖参数的研究显得至关重要。良好的术前规划可大大降低手术时间及手术难度，提高手术的疗效，降低翻修手术的发生率［7］。在髋关节畸形的病例中，如股骨颈骨折，发育性髋关节发育不良，股骨头骨骺骨软骨病等，往往通过对侧正常髋关节结构进行术前规划，纠正不规则的髋关节形态。此方法可初步制定术前规划，比直接术中患肢测量与计划显然要安全有效［1,8］。当然此方法有赖于正常人群双侧髋关节形态对称，或其基线数据差异可忽略。了解双侧髋关节基线差异有助于了解髋关节畸形及疾病进展情况。

表2 股骨近端髓腔形态绝对差值与年龄、性别、身高及体重的相关性

表3 解剖参数差值的相关性

表4 柄侧不一致组左右参数比较及绝对差值（，n=41）

表4 柄侧不一致组左右参数比较及绝对差值（，n=41）

本研究表明，双侧髋关节参数对称，除峡部宽度外，均没有明显的统计学差异。峡部宽度的差异考虑是与疾病导致双侧均需行髋关节置换人群或许因双侧病变程度不一致，导致退行性骨质疏松程度不同有关。进一步分析显示柄侧不一致人群双侧股骨近端参数并未出现差异，这或许与术中截骨线位置差异、术中下肢长度恢复、术者经验性选择假体柄有关。假体柄型号不一致人群并未出现双侧髋关节解剖参数的明显差异［9］。Young 等［9］通过160 例样本的研究表明股骨近端髓腔形态双侧对称，而且其对称性不受人口统计学参数影响。

本研究T+20、T、T-20 层面存在相关性，这表明股骨近端的不对称程度并不是单一层面的，其不对称程度与其邻近的层面相关。Noble等[5]研究表明，股骨髓腔解剖参数与邻近节段高度相关。本研究只列举了股骨及髋臼正位的解剖参数（解剖参数内外径对比），而并未对其侧位解剖参数进行研究。Young等［9］研究发现在冠状位上不对称的层面，在矢状位上同样存在不对称，这表明双侧不对称性并不是单纯出现在一个正交平面。当一个层面不对称发生时，其正交平面也存在不对称。

表5 柄侧不一致组与一致组差值对比（）

表5 柄侧不一致组与一致组差值对比（）

3.2 双侧肢体长度对称性分析

双下肢不等长是髋关节置换术后常见并发症，近期可造成患者髋关节疼痛不适，远期可导致跛行、代偿性骨盆倾斜或脊柱侧凸等，甚至出现假体无菌性松动［10,11］。对于严重的髋关节骨关节炎或股骨头缺血坏死患者，THA 术可纠正由于股骨头和/或髋臼破坏而导致的下肢短缩。通常术前计划及术中测量将股骨头中心与大粗隆尖端水平线垂直距离差值作为髋关节重建参考。既往文献［12］表明，大粗隆高度4～24 mm，平均8 mm。本研究表明大粗隆高度双侧对称，是患侧下肢长度恢复的有效考量方法。

既往文献表明，影像学上＜10 mm的双下肢不等长在临床上是可接受的［13］，但是也有相关研究表明双下肢不等长达到5 mm 或是7 mm 即可出现不适症状［11］。THA 后双下肢不等长与预后较差有关，甚至相对较小的双下肢不等长也可能与跛行和疼痛有关［14］。Betsch 等［13］研究发现，当双下肢不等长超过10 mm 时，术后功能明显较差。本研究有1/3 的患者双髋置换术后存在＞5 mm 的肢体不等长，有9 例患者出现＞10 mm 的肢体不等长。本研究显示二期手术较一期手术更易出现双侧假体柄型号不一致，然而同期或分期手术并未对肢体长度产生明显的影响。

肢体长度差异是术后常见问题，可导致术后预后不良及患者不满意。目前THA最大的弱点是人为因素，在解剖和病理结构多样化的生物环境下，很难达到100%将假体完美地放置在解剖位置。机器人辅助THA可有效保持双下肢长度一致［15］。Honl等［16］应用机器人辅助THA 的前瞻性研究发现，传统方式双下肢不等长为（9.6±9.3）mm，而机器人辅助双下肢不等长仅（1.8±3.0）mm。Nakamura 等［17］对146 例行THA患者随访5年得出结论，机器人辅助可有效改善双下肢不等长。因此，机器人辅助THA 或为改善术后双下肢不等长的有效方法。

3.3 双侧肢体偏心距对称性分析

偏心距是髋关节置换术中需要恢复的重要解剖参数，偏心距小可以导致局部肌肉张力不足，臀中肌无力，严重时可导致髋关节脱位［18,19］。当发现偏心距小，术中软组织张力不足时，往往通过增加颈长的方式进行调节，此时易导致患侧肢体延长［20］。本研究双侧偏心距对称，且与年龄、性别、身高等人口统计学因素无关。因此可将对侧偏心距作为髋关节结构重建的考量。偏心距恢复困难有时与假体柄固定颈干角的局限性有关。Young等［9］的研究对股骨颈的形态作出了阐释：股骨颈的不对称性与身高呈正相关。本研究中，颈干角双侧差值与体重存在相关性。随着体重增加，导致股骨矩载荷过大，颈干角减小。而双侧髋关节置换术后偏心距差异无统计学意义。

在CROWE Ⅲ或Ⅳ型先天性髋关节发育不良的患者中，髋关节位置重建往往较为困难。本研究双侧髋臼外展角并无显著差异，且与股骨近端参数没有相关性。在患侧髋臼缺损严重，或正常解剖形态难以辨别时，可将健侧作为参考。

3.4 研究的局限性

本研究亦存在不足：首先，在影像学测量参数上存在人为测量误差，虽然这一误差通过观察者内/间系数平衡以降至最低点；其次，本研究是基于二维的形态学测量，无法测量股骨及髋臼的前倾角，在后续的形态学测量中应纳入三维形态学测量；再次，本研究样本为单中心双髋疾病需置换人群，虽可以有效阐释双髋疾病人群特点，但研究样本仍旧较少，在以后的研究中需进一步扩充样本量。

综上，本研究支持髋关节左右对称的猜想，双侧对比无明显差异。从理论上证实应用健侧髋关节形态重建患侧髋关节结构可行性。同时，股骨近端髓腔形态变化并不是单一水平面，往往是多个层面相互影响；冠状面与矢状面的不对称性往往同时发生，当一个平面出现双侧不对称，往往其正交平面也出现不对称。