改良髓芯减压植骨联合体外冲击波治疗早期股骨头坏死的疗效

及松洁 张隆浩 徐黎 杨德金 吕明 姜旭 周一新

1北京积水潭医院矫形骨科（北京 100035）；2北京积水潭医院冲击波治疗中心（北京 100035）；3北京积水潭医院影像科（北京 100035）

股骨头坏死（osteonecrosis of the femoral head，ONFH）是股骨头静脉淤滞、动脉血供受损或中断引起骨组织坏死及随后发生的修复，股骨头结构改变，引起髋关节疼痛及功能障碍的疾病［1］。近年ONFH 的发病率呈上升趋势［2］。早期ONFH如果不进行治疗，2年内会出现剧烈疼痛和活动受限［3］。早期治疗的目的是防止股骨头塌陷，延缓ONFH 的进程［4-5］。改良髓芯减压（advanced core decompression，ACD）+人工骨（synthetic bone sub⁃stitutes，SBS）植入是治疗早期ONFH 行之有效的保髋治疗手术方法［6］。而体外冲击波疗法（extra⁃corporeal shock wave therapy，ESWT）对ARCO 分期为Ⅰ至Ⅱ期的患者也有很好的疗效。但是ESWT联合ACD+SBS 治疗早期ONFH 的疗效尚未明朗，ESWT 是否能够提升ACD + SBS 的术后效果仍在讨论。本研究旨在探讨改良髓芯减压人工骨植入手术的基础上联合体外冲击波治疗（ACD + SBS +ESWT），与单独改良髓芯减压人工骨植入手术（ACD+SBS）的疗效比较。

1 资料与方法

1.1 一般资料本研究为前瞻性随机对照临床研究。收集2018年1月至2020年1月北京积水潭医院矫形骨科及北京朝阳中西医结合急诊抢救中心骨科收治的早期股骨头缺血坏死患者。

纳入标准：（1）符合ONFH 国际骨微循环研究协会（Association Research Circulation Osseous，AR⁃CO）Ⅱ期临床诊断标准；（2）年龄＜60 岁；（3）ON⁃FH 引起疼痛，如腹股沟区或者臀部疼痛，VAS 评分≥6 分；（4）无感染、凝血及出血性疾病。

排除标准：（1）临床诊断不符合ARCOⅡ期ONFH；（2）创伤相关ONFH，如既往髋关节骨折或脱位、股骨颈骨折，髋关节手术史；（3）患者年龄≥60 岁；（4）患者疼痛症状不明显；（5）合并髋臼发育不良、髋关节骨性关节炎、髋关节撞击综合征等疾病；（6）严重的心肺脑疾病、全身及局部感染；（7）激素性ONFH，目前无法停用激素者。

剔除标准：（1）研究组中因各种原因没有完成ESWL 治疗计划的病例；（2）随访丢失病例。符合标准的病例被纳入研究。采用简单随机法，通过计算机生成的随机数字表将患者随机纳入研究组或对照组。该研究得到了机构审查委员会的批准，并按照《赫尔辛基宣言》（2000年修订）中规定的道德标准进行。所有患者在纳入研究前都提供了书面知情同意书。

1.2 研究对象根据样本量估计公式进行计算，本研究需要纳入58 例。研究结束时，符合标准纳入研究的共72 例（72 髋），研究组纳入36 例，对照组纳入36 例。研究组中有6 例因个人原因无法完成术后冲击波治疗，其数据从研究中剔除。最终66 例患者进入结果分析。其中男59 髋，女15 髋。平均年龄（36.8±10.4）岁，BMI 为（25.8±3.7）kg/m2。左侧29 例，右侧37 例。酒精相关性ONFH（每周饮白酒≥400 mL，无其他ONFH 诱因）32 例，激素相关性ONFH（有激素服用史，无其他ONFH 诱因）30例，未知原因4 例。所有病例术前常规进行VAS评分、Harris 评分，拍摄髋关节正侧位、CT 和MRI，记录改良Kerboul 角［7］（图1）。

图1 MRI 下Kerboul 角的测量Fig.1 Measurement of kerboul angle under MRI

研究结束时研究组30 例，对照组36 例。两组患者的年龄、性别构成、BMI、左右侧构成、病因构成、术前VAS 评分与髋关节功能Harris 评分比较差异均无统计学意义（P> 0.05），具有可比性，见表1。

表1 两组患者基线资料比较Tab.1 Comparison of baseline data between the two groups例

1.3 治疗过程

1.3.1 手术方法采用改良髓芯减压+PRO⁃DENSE®CaSO4/CaPO4复合材料植入（Wright，美国）的方法治疗。患者仰卧位患肢牵引固定，对侧肢体外展、外旋固定，患侧臀部垫高15°～20°（图2A）。大腿外侧大转子下方2 cm 处做纵行2 cm 切口，先以2 mm 克氏针确定以病灶为中心的减压中轴。C 臂透视克氏针引导下用直径5 mm 空心钻空沿导针前进减压至股骨头软骨下3～5 mm，减压钻直径以1 mm 幅度逐渐递增至10 mm（图2B）。当钻到坏死骨区时，减压钻可触及坚硬骨质。将X⁃Ream 可膨胀铰刀引入减压通道，在C 臂监视下，旋转器械，扩张刀片，尽可能清除死骨，并用刮匙进一步刮除股骨头内坏死骨（图2C、D）。通过减压通道冲洗清除减压区已游离的坏死组织。最后，将CaSO4/CaPO4复合材料的液体和粉末在真空搅拌装置中进行组合。从原坏死区域的空腔开始逆行填充。在注射时，要确保材料留在钻孔通道中，不会进入软组织。C 臂透视检查确认整个空腔被填满（图2E、F、G）。缝合伤口。复合物会在没有放热反应的情况下硬化，并在20～30 min 内凝固。术后即刻进行等长运动，疼痛可耐受后进行被动和主动髋关节活动。术后第2 天拄拐患肢免负重行走，6 周后部分负重，12 周后全负重。

图2 髓芯减压人工骨植入手术过程Fig.2 Operation process of ACD+SBS

1.3.2 ESWT 治疗进入研究组的病例手术2 周后开始采用ARCADIS 机型（西门子，德国）进行治疗。在冲击波治疗过程中，患者清醒状态，取舒适卧位，避开大血管、神经（图3A）。患侧清洁后在X线定位下调节反射体第2焦点至以人工骨植入区域和宿主骨交界处为靶点进行冲击治疗（图3B），并在指定位置涂抹耦合剂。焦点聚焦范围为1.5 cm2，先行手动冲击，疼痛有所适应时将机器转为自动冲击。在治疗过程中，定时在X 线下调整位置，以保证聚焦准确。根据坏死区域，一般选取8 个点作为基准点，治疗能量为0.005～0.04 J，频率60 Hz，冲击剂量为2 000/次，间隔5～7 d/次，10 次/疗程。为防止皮下出血，每个治疗点连续冲击不超过500次，能量逐渐升高，频率逐渐降低，在患者耐受范围内调节参数。

图3 ESWT 的治疗过程Fig.3 treatment process of ESWT

1.4 评价指标术后3、6、12、24 个月复查。采用VAS 评分、髋关节功能Harris 评分进行评价。记录术前及术后3、6、12、24 个月患髋疼痛评分和功能评分变化。在最后的随访期进行患肢正侧位X 线片，CT，判断股骨头有无塌陷。并进行MRI 检查，单个病例术后与术前Kerboul 角的变化值为△Ker⁃boul，以使用改良Kerboul 角［7］重新评估坏死区域的大小（图1）。

1.5 统计学方法应用SPSS 26.0 统计学软件对数据进行统计学分析。计量资料用均数±标准差表示。采用Kolmogorov⁃Smirnov 检验对数据进行正态分布检验。采用配对t检验用于比较病例术前与术后VAS 评分和Harris 评分改善，以及Kerboul角的变化情况，独立样本t检验比较两组病例术后VAS 评分和Harris 评分。以P< 0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 总体情况两组患者均未出现任何术后伤口相关的局部并发症如裂开或感染，未出现股骨骨折或系统性并发症，如血栓或栓塞。至随访24 个月研究结束时，没有病例进行全髋关节置换。研究组有13.3%出现塌陷（4/30），对照组有16.7%出现塌陷（6/36），两组差异无统计学意义（P>0.05）。

2.2 治疗改善情况两组VAS 评分和Harris 评分较术前改善差异均有统计学意义（P<0.05）。比较两组患者VAS 疼痛评分与髋关节功能Harris 评分评估，在术后3、6、12个月时，研究组均优于对照组，差异有统计学意义（P< 0.05）。24 个月时，两组VAS 评分和Harris 评分较术前改善差异无统计学意义（P>0.05）。见表2、3 和图4。

表2 两组患者治疗前后VAS 疼痛评分比较Tab.2 Comparison of VAS pain scores between the two groups before and after treatment ±s

表2 两组患者治疗前后VAS 疼痛评分比较Tab.2 Comparison of VAS pain scores between the two groups before and after treatment ±s

时间治疗后3 个月治疗后6 个月治疗后12 个月治疗后24 个月视觉模拟评分研究组2.6±1.6 2.4±1.7 2.0±1.2 2.5±1.8对照组4.0±1.1 3.1±1.2 2.8±1.2 2.5±1.8 t 值-4.629-2.400-2.371 0.193 P 值<0.001 0.019 0.021 0.848

表3 两组患者治疗前后Harris 髋关节功能的比较Tab.3 Comparison of Harris hip function between the two groups before and after treatment ±s

表3 两组患者治疗前后Harris 髋关节功能的比较Tab.3 Comparison of Harris hip function between the two groups before and after treatment ±s

时间治疗后3 个月治疗后6 个月治疗后12 个月治疗后24 个月Harris 评分研究组74.8±7.3 84.6±6.7 87.5±7.0 82.8±7.8对照组67.9±10.3 80.6±6.5 83.9±5.1 82.6±8.2 t 值3.077 2.602 2.457-0.509 P 值0.003 0.011 0.017 0.612

图4 术后VAS 评分和Harris 评分的变化趋势Fig.4 Change trend of postoperative VAS score and Harris score

2.3 影像学评价Kerboul 角至随访结束时，两组Kerboul 角术后与术前相比差异有统计学意义（P<0.05）。研究组的△Kerboul 优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。见表4。

表4 研究组和对照组手术前后kerboul 角及变化值Tab.4 Kerboul angle and its changes pri⁃and post⁃operation in the study group and the control group ±s

表4 研究组和对照组手术前后kerboul 角及变化值Tab.4 Kerboul angle and its changes pri⁃and post⁃operation in the study group and the control group ±s

术前Kerboul 角术后Kerboul 角△Kerboul 角研究组（197.7±61.2）°（175.0±80.4）°（-22.7±20.3）°对照组（201.9±61.4）°（193.1±73.6）°（-8.9±26.3）°t 值-0.282-0.952-2.077 P 值0.779 0.345 0.042

3 讨论

对于ONFH 的治疗应该根据病情的阶段进行阶梯化精准治疗［8］。ARCO 分期为Ⅰ、Ⅱ期患者的早期ONFH，主要采用药物治疗、髓芯减压植骨、截骨、带或不带血管的自体骨移植等方法，旨在减轻疼痛，延缓坏死的发生；Ⅲ、Ⅳ期的中晚期ONFH，主要人工髋关节置换术来治疗［9-10］。髓芯减压主要通过降低股骨头骨内压力来产生治疗效果。创伤性ONFH 是外伤直接破坏导致股骨头动脉缺血，骨内压变化不大［11］。激素性和酒精性ONFH主要由于脂代谢异常、股骨头内静脉瘀滞，骨内压明显增加［12］。研究发现，髓芯减压对静脉瘀滞型ONFH 有缓解作用，对动脉缺血型ONFH 的治疗效果不佳［13］。因此在本研究中没有纳入创伤性ONFH的病例。既往传统髓芯减压植骨手术存在死骨去除不彻底，去除坏死后无内部支撑加速股骨头塌陷，自体骨或异体骨的来源困难的问题［3］。改良髓芯减压（ACD）使用可膨胀铰刀进行更为彻底的减压，然后用合成骨替代材料（SBS）重新填充骨缺损是目前临床上常用的治疗方法［14］。填补骨缺损的支撑物可以增强股骨头的机械强度，防止塌陷，并可促进细胞粘附增殖，诱导成骨细胞，帮助骨组织整合再生［15-16］。本研究中，使用PRO⁃DENSE®CaSO4/CaPO4人工骨材料作为支撑物，由75%的CaSO4和25%的CaPO4组成，其中含有β⁃TCP。此种材料具有良好的弹性模量和强度，可以为股骨头提供足够的力学支撑；具有与骨组织相近的空间结构，利于细胞生长分化，促进骨组织再生；免疫排斥反应低，无疾病传播风险［17］。在本研究中，研究组和对照组术后随访2年，VAS 和Harris 评分比术前都有明显提高，说明对于早期ONFH，无论是否辅助ESWT，ACD+SBS 都可以有效的缓解疼痛，改善功能。需要注意的是，进行ACD+SBS 手术中要注意，导针方向在准确指向坏死区域的同时，尽量远离股骨颈外侧皮质。股骨颈外上方区域的切割会大大增加股骨颈骨折的风险。本研究中的病例由于操作小心，没有股骨颈骨折的并发症出现。

冲击波在体内反射与吸收的过程可对机体细胞产生不同的效应力，通过这种能量吸收可引发骨生成和血管生成效应［18］。ESWT 可以显著上调细胞增殖及VEGF、碱性磷酸酶、BMP⁃2、RUNX2、骨钙素mRNA 的表达，促进血管的重建与再生，从而改善股骨头的血液供应。可通过抑制神经末梢的疼痛信号传导，从而起到缓解疼痛的作用。大量的研究表明ESWT 可以用于治疗早期ONFH，并可以获得不错的疗效［18］。

有研究认为ACD+SBS 用于治疗早期ONFH 短期效果较为理想［19］，但是远期疗效不佳［20］，主要原因可能是人工骨材料吸收的速度快于新生骨再生的速度［21］。在本研究中，研究组ACD+SBS 的术后早期，辅助ESWT，希望能够通过改善股骨头内的微环境，促进毛细血管的增殖，改善植骨区附近血运，从而促进成骨。PRO⁃DENSE®CaSO4/CaPO4材料分三个阶段再吸收。CaSO4 在6～10 周内被再吸收，使毛细血管得以早期发育。CaPO4形成一种多孔支架，毛细血管可以穿透其中，从而促进新骨的生长。最后，β⁃TCP 被吸收。研究组的病例在术后10周进行了ESWL治疗，在CaSO4吸收的过程中，促进毛细血管的长入，刺激成骨。本研究发现，ACD+SBS 和ACD+SBS+ESWT，对于早期ONFH，可以明显的减轻疼痛，改善功能。在术后3、6、12个月时，CD+SBS+ESWT都便显出优于CD+SBS 的效果。证明了ESWT 对ACD+SBS 有辅助作用，对于患者的功能的快速恢复有帮助。但是，在随访24 个月时，两组在VAS 评分和Harris 评分都没有差异。这可能与ESWT 持续时间较短有关。本研究的ESWT在CD+SBS 术后，仅持续了10 周。如果能够持续更长的时间，可能两组的差异会更为显著。

本研究结果显示在MRI 上测量Kerboul 角是一个预测股骨头塌陷的良好方法［7］。通过联合坏死角法估计骨坏死的程度。坏死角度是在冠状位和矢状位磁共振成像扫描上测量的。测量中使用了显示股骨头最大直径的冠状面和矢状面。这些图像显示股骨头内异常信号强度的最大区域。测量冠状面（a）和矢状面图像（b）上坏死部分的弧度，然后计算两个角度之和（图1）。Kerboul 角与股骨头塌陷风险有相关性。HA 的研究表明Kerboul＞250°病例的塌陷风险是Kerboul＜250°病例塌陷风险的4.6 倍［7］。在本研究中，研究组和对照组的术后Kerboul 角均比术前有所减少，提示减压后股骨头局部血运的改善，塌陷风险降低。研究组术后Kerboul 角小于对照组，但是并没有取得统计学差异，这可能与两组差异较小，单个病例变化幅度较大造成样本标准差较大，而样本量又较小有关。对于每个病例Kerboul 角的术前术后变化幅度（△Kerboul），研究组对Kerboul 角的改善更为明显。提示ACD+SBS 术后早期联合ESWT，可以一定程度促进ONFH 周边区域的血运恢复，可能对ONFH 的预后有益。本组病例至术后2年，研究组有13.3%的患者出现了塌陷，对照组有16.7%的患者出现塌陷，这可能是由于疗程较短。

综上所述，微创保髋在ONFH 的精准阶梯治疗中发会越来越多的作用。在早期ONFH 的保髋治疗方法中，ACD+SBS的方法治疗ARCOⅡ以内的ONFH，早期疗效是肯定的，可以很好的缓解疼痛，改善关节功能。ACD+SBS 联合ESWT 进行治疗，比单独使用ACD+SBS，对于术后早期康复是有优势的，但是随访2年后的评分没有差异。ACD+SBS 联合ESWT 可以更好的减小Kerboul 角，促进股骨头区域的供血的恢复，可能会降低ONFH 的发生概率。ACD+SBS 手术后联合ESWT 对预后有帮助，建议有条件时联合治疗。未来应该进行更长期的随访，扩大纳入研究的病例数，才能够更为全面客观地评价手术长期效果。同时，应该设计细胞甚至蛋白层面的研究来揭示ESWT 治疗ONFH 的机理。另外，根据既往的研究结果提示［22］，还应该继续考虑ACD+SBS+ESWT治疗，是否能够同时联合其它的保髋治疗手段，来进一步提升疗效，为早期ONFH 的治疗提供更完善的治疗思路，甚至提出早期ONFH 的标准化治疗方案。