图书作者: 廖永华 张渊
书号: 978-7-5662-0477-6
丛书名:
出版日期: 2014-03-01
出版社: 第四军医大学出版社
开本: 16
定价: 120
目前多数作者认为Bray及Templeman所提出的原则是成功治疗股骨颈骨折的关键:①急诊手术(伤后12小时之内);②一定要解剖复位,必要时切开复位;③多枚螺钉坚强固定。有人补充提出前关节囊切开减压的必要性。
股骨颈骨折的治疗,目前虽有―些问题尚未解决,但只要熟练掌握各种治疗技术,严格控制适应证,针对不同病人采取合理疗法,大部分病人可获得较满意的疗效。
股骨颈骨折治疗路径如图3-8。
图3-8股骨颈骨折治疗路径
第四章髋关节手术入路
第一节髋关节前侧手术入路(Smith-Petersen入路)
一、适应证
适应证包括:①髋关节成形术;
②髋关节固定术;
③股骨颈骨折不愈合人工股骨头置换术;
④髋关节外伤性脱位切开复位术;
⑤先天性髋关节脱位手术;
⑥髋关节结核病灶清除术。
二、体位
患者仰卧于手术台上,患侧臀部垫一个扁枕,使身体与手术台呈30°(图4-1)。
图4-1髋关节前侧入路的体位
三、麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
四、手术步骤
1�切口定位。自髂嵴中点沿髂嵴外缘向前到髂前上棘,然后转向髂骨外缘方向向远侧延伸至大腿中、上1/3交界处(图4-2)。
2�沿切口切开皮肤、皮下组织和筋膜,并将皮瓣两侧适当游离,于髂前上棘的远侧2�5cm处及缝匠肌前面找出股外侧皮神经,游离保护。于缝匠肌与阔筋膜张肌之间分离,将缝匠肌连同股外侧皮神经一同牵向内侧,切开髂嵴前1/3的外侧缘的阔筋膜,再于髂嵴前1/2外侧缘的肌肉和阔筋膜张肌与股直肌之间切口(图4-3)。
图4-2髋关节前侧入路切口
图4-3浅层分离
3�沿阔筋膜张肌与股直肌之间切开肌膜,并作肌间分离,将阔筋膜张肌向外侧牵开,当见到股直肌上段深面穿出的旋股外侧动脉的升支时给以切断结扎。
4�沿髂嵴前1/2的外侧缘切口切断阔筋膜张肌、臀中肌的附着处和骨膜,并用骨膜剥离器作髂嵴外侧面的骨膜下分离,直至髋臼上缘,用干纱布填塞,以控制由于营养血管破裂而引起的出血。后将髂骨翼外侧面的剥离间隙与阔筋膜张肌和缝匠肌、股直肌之间的肌间隙加以沟通,沿髂前上棘外下缘的切口切开骨膜,小心分离切断,结扎通过此处的旋髂浅动脉的分支,至此阔筋膜张肌、臀中肌和臀小肌可以牵向外侧,缝匠肌和股直肌可以牵向内侧,髂骨外翼,髋关节囊和股外侧肌得以显露,再于髋关节囊前方作“+”字切口。其横形切口沿髋臼缘,纵行切口与股骨颈平行(图4-4)。
5�将髋关节囊的囊外脂肪剥离干净,沿切口切开髋关节囊,则股骨头、股骨颈及髋臼得以显露(图4-5)。
图4-4切开臀中肌时在大转子处保留部分
腱性组织以备缝合
图4-5显露髋关节囊
五、说明
该切口系Smith-Petersen切口。由于该切口能充分根据肌肉间隙直达髋关节,而不影响下肢的主要血管和神经,并能在直视下较为满意地显露髋关节,除了髋关节后方的病变外,几乎所有的髋关节外科手术都可通过这一前方入路完成,包括髋关节成形术。此手术入路创伤较小,故为目前最常用,也是最为安全的一个髋关节手术入路。为了使该切口应用的范围进一步扩大,目前有了一定的改良,但仍不能满意地显露其后内侧的病变,同时它从髂骨上剥离阔筋膜张肌的附着部分而影响髂胫束的功能。
手术中定位需准确。在作股直肌与阔筋膜张肌分离时,要妥善地处理旋股外侧动脉的升支,给以切断结扎,以免术中出血。在作阔筋膜张肌、臀中肌的附着部剥离时,需采用锐性剥离,而髂骨外板骨膜采用钝性分离。其次要注意髋关节囊前的脂肪要充分剥离,这样才能保证髋关节的充分显露。
第二节髋关节前外侧手术入路
(改良Smith-Petersen入路)
髋关节前外侧入路又称改良Smith-Petersen入路,简称S-P入路,是髋关节手术中最常采用的手术入路,由Bardenheuer等描述,后经Smith-Petersen改良而得名。该入路利用了缝匠肌(股神经)和阔筋膜张肌(臀上神经)之间的神经界面,分离髋关节的浅层肌性结构,可以安全地显露髋关节和股骨。
一、适应证
适应证包括:
①髋关节成形术;
②髋关节固定术;
③股骨颈骨折不愈合作再造术;
④髋关节外伤性脱位切开复位术;
⑤髋关节结核病灶清除术;
⑥髋关节融合术;
⑦人工全髋关节置换术;
⑧股骨颈部肿瘤切除植骨术;
⑨陈旧性髋关节前脱位切开复位术;
⑩股骨头缺血性坏死手术。
二、体位
患者仰卧于手术台上,患侧臀部垫一扁枕(见图4-1)。
三、麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
四、手术步骤
1�切口定位。自髂嵴前、中1/3交界处,沿髂嵴外缘向前至髂前上棘,然后转向髌骨外缘的方向直线向远侧,延伸至大腿中、上1/3交界处(图4-6)。
图4-6皮肤切口方向
2�沿切口方向切开皮肤、皮下组织和筋膜,并适当将皮瓣向两侧游离,于髂前下棘2�5cm处及缝匠肌前面找出股外侧皮神经,游离并予以保护,于缝匠肌与阔筋膜张肌之间分离,沿切口方向切开阔筋膜。
3�沿髂嵴切口切开骨膜,将髂嵴上外侧缘的阔筋膜张肌、臀中肌在其附着处用锐利的骨膜剥离器进行剥离,然后用钝性骨膜剥离口将附着于髂嵴前1/3外侧面肌肉剥离至髋臼上缘,用干纱布作填塞止血。髂前上棘远侧切口,将切开的阔筋膜适当向两侧游离,解剖出阔筋膜张肌与缝匠肌和股直肌之间的间隙,并切断结扎横过该间隙的旋股外侧动脉的升支,后将缝匠肌向内侧牵开,阔筋膜张肌向外侧牵开,最后将髂骨翼外侧面的剥离间隙与缝匠肌和阔筋膜张肌间隙加以沟通,在这一步骤中应小心处理由髂前下棘下方穿出的旋髂浅动脉的分支并予以切断结扎。至此髋关节囊和股直肌得以显露。
4�为了使髋关节得到充分显露,特别是内侧显露,则须进一步将缝匠肌向内侧牵开,充分显露股直肌在髂前下棘的附着处和股直肌在髋臼的附着处,并给予切断。
5�沿股直肌附着处的切口,用骨膜剥离后,由下方通过作“N”形切断,便于在闭合切口时作股直肌原位缝合。于股直肌近端作一缝线向远侧牵开,使髋关节得到充分显露。再于髋关节囊的前方作一“+”字切口或“T”形切口,横行切口沿髋臼缘,纵行切口与股骨颈平行。为了使髋关节囊内侧得到充分显露,再沿髂嵴前方内侧缘作内侧肌肉附着处剥离。
6�沿髂嵴前方内侧缘肌肉附着处的剥离线,用锐利的骨膜剥离器进行剥离,然后用锐性骨膜剥离器将附着于髂骨窝内侧肌肉作适当剥离,用干纱布填塞止血。后用深部拉钩将缝匠肌、腹股沟韧带、髂腰肌以及腹壁肌向内侧牵开,使髋关节囊的内侧缘以及髂骨翼内侧面的前方得到显露。行“T”形或“+”字切口,切开关节囊,使髋臼、股骨颈能得到充分显露(图4-7~4-11)。
图4-7切开大转子外侧面臀大肌
远侧附着点的前三分之一
图4-8切断臀小肌并标记以便稍后修复
图4-9显露关节囊
图4-10股骨颈截骨
图4-11取出股骨头
五、说明
该切口系改良的Smith-Petersen切口。它与Smith-Petersen切口不同之处是为了满足髋关节前方显露,要作股直肌髂前下棘附着处和髋臼附着处的切断,使髋关节前方得到更充分的显露,有利于手术的进行。因此它具备了前一入路的优点,同时还能扩大手术范围。
手术时的注意点与前一入路相同,还要注意在作股髂前下棘附着处切断时,如术前有轻度屈曲,应作“N”形延长术,便于术终缝合。
第三节髋关节、股骨大转子下部前方手术入路
一、适应证
适应证包括:
①股骨颈骨折切开复位内固定术;
②股骨近端骨骺滑脱切开复位内固定术;
③股骨转子间骨折切开复位内固定术。
二、体位
患者仰卧位于手术台上,患侧臀部垫一扁枕(见图4-1)。
三、麻醉
腰椎麻醉或持续硬膜外麻醉。
四、手术步骤(图4-12)
1�切口定位。选髋关节前方作一弧形切口,自髂前上棘沿阔筋膜张肌前缘和缝匠肌之间直线向下约12cm,然后经大腿外侧转向后约6cm止。
2�沿切口切开皮肤、皮下组织、将皮瓣适当向两侧游离,后沿切口位置作阔筋膜切口。
3�沿阔筋膜切口切开阔筋膜,后于阔筋膜张肌与缝匠肌之间进行分离,将缝匠肌向内侧牵开,再于阔筋膜肌下端切口转弯平面横行切断阔筋膜张肌。
4�将阔筋膜张肌向外翻转牵开,显露股骨转子部,切断结扎切口中部的旋股外侧动脉升支,后将臀中肌向外侧牵开,缝匠肌、股直肌向内侧牵开,清除关节囊前方的脂肪壁,使髋关节前方得以显露。于髋关节前方作“T”形或“+”字切开,其横行切口沿髋臼缘,纵行切口与股骨颈平行,于股外侧肌上端附着部沿大转子下缘作弧形切口。
5�沿髋关节囊前方的“T”形或“+”字切口切开关节囊,使股骨头、颈得以显露,再沿股外侧肌上端的切口切开直至骨膜下,用骨膜剥离器将其内下方剥离,显露出转子下部。
图4-12股骨转子下部手术入路
五、说明
该切口的特点是既能显露髋关节,同时又能显露股骨大转子下部,可用于股骨颈骨折的复位和三翼钉的内固定术。由于不能充分显露髋关节,故不宜用于髋关节病变的手术。手术时应注意切口的定位,使其能显露阔筋膜张肌的下端,便于在肌腹与肌腱交界处切断。在将阔筋膜张肌向外翻转时,注意切断并结扎旋股外侧动脉的升支,以免出血。在作髋关节切开前要清除髋关节囊前方的脂肪,使关节囊与大转子下方充分显露,便于切开关节囊和股外侧肌的附着部。
第四节髋关节、股骨大转子下部外侧手术入路
(Watson-Jones入路)
一、适应证
适应证包括:①股骨颈骨折切开复位内固定术;
②股骨转子间骨折切开复位内固定术;
③股骨转子下骨折切开复位内固定术;
④股骨颈骨折不愈合的移位截骨术。
二、体位
患者平卧于手术台上,患侧臀部垫一扁枕(见图4-1)。
三、手术步骤(图4-13)
1�于髋关节外侧作一弧形切口,自髂嵴下缘,髂前上棘外侧2�5cm,沿阔筋膜张肌后缘呈弧形向下经大转子止于大转子基底部远侧7~8cm。
2�沿切口切开皮肤、皮下组织,并将皮瓣适当向两侧游离,解剖出阔筋膜张肌,于阔筋膜张肌后缘作游离切口。
图4-13髋关节股骨转子下部外侧手术入路
3�沿阔筋膜张肌游离线切开并游离,将其向前方牵开,显露出髋关节和大转子及外侧肌附着处,再与髋关节囊作一与股骨颈平行的纵行切口,于大转子基底部下缘沿股外侧肌附着部和后缘作“L”形切口。
4�将臀中肌向后方牵开,清除关节囊前方的脂肪,沿关节囊的纵形切口切开关节囊,显露出股骨头和股骨颈。再于转子基底部下缘沿股外侧肌附着部的“L”形切口切开直至骨膜下,于骨膜下剥离,将股外侧肌翻向前下方,则大转子下部得以显露。
四、说明
该切口系Watson-Jones切口,能直接到达股骨大转子及髋关节囊,能较为满意地显露大转子下部与股骨颈基底部,故对股骨颈骨折及股骨转子间骨折的切开复位内固定较理想。同时髋臼与股骨头显露不够充分,故髋关节内病变的手术不宜采用。
手术中切开阔筋膜后,后将阔筋膜张肌由后缘游离翻向前方,使大转子和关节囊得到充分显露。在作股外侧肌附着部切开显露大转子时,应保留部分附着部,便于术终缝合。
第五节髋关节后外侧手术入路(Gibson入路)
一、适应证
适应证包括:
①髋关节成形术;
②髋关节外伤性脱位切开复位术;
③股骨颈骨骺滑脱。
二、体位
患者侧卧于手术台上,健侧在下,在其前后方均置沙袋,以维持固定体位。
三、麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
四、手术步骤
图4-14髋关节后外侧入路
1�切口定位。于臀部后外侧作一弧形切口,自髂后上嵴外下方5cm开始,沿臀大肌外缘斜行到大转子的前上方,再沿大转子前缘向远侧6~8cm(图4-14)。
2�沿切口切开皮肤、皮下组织和筋膜,并将皮瓣向两侧游离和牵开,再作阔筋膜切口。
3�沿阔筋膜切口切开阔筋膜,并将臀大肌由前缘与臀中肌分离,将臀大肌向后侧牵开,将阔筋膜向外侧牵开,则大转子、臀中肌得以显露。沿大转子上缘作臀中肌附着处的切口。
4�沿臀中肌附着部切断臀中肌附着处,将其向上方牵开,则位于大转子内上方的臀小肌、梨状肌、闭孔内肌、上下�肌和髋关节囊上方得以显露,再沿臀小肌、梨状肌、闭孔内肌、上下�肌的大转子附着处作切口作髋关节囊的“T”形切口,其横行切口沿髋臼缘,纵行切口与股骨颈平行。
5�先沿大转子后上缘的切口,沿臀小肌,梨状肌,闭孔内肌,上、下�肌的附着处切断,并向后内侧翻转牵开,后沿关节囊的“T”形切开关节囊,显露出股骨头和股骨颈(图4-15)。
图4-15髋关节后外侧入路
五、说明
该切口系Gibson切口,沿臀大肌前缘至大转子前缘后向远侧延长,因此该切口不从髂骨上剥离臀肌,又不分开臀大肌纤维,故臀部损伤很小,也不损坏髂胫束的功能,术后恢复较快。因该切口要切断附着于大转子的臀中肌和梨状肌群,因此髋关节显露较广泛,但增加了术后髋关节后方不稳定的因素。由于显露广泛,故常用于髋关节脱位、髋臼成形、髋关节置换等手术。
需要注意的是,手术终了时须将臀中肌与梨状肌群牢固地缝回原位,以保证术后髋关节后方的稳定。
第六节髋关节后侧手术入路(改良Gibson入路)
一、适应证
适应证包括:
①髋关节后脱位合并髋臼骨折切开复位内固定术;
②髋关节后脱位切开复位术;
③髋关节成形术;
④髋关节后方良性或恶性肿瘤局部切除术;
⑤髋关节后方游离体摘除术。
二、体位
患者俯卧于手术台上,患侧髂部垫一个扁枕。或取侧卧位,健侧在下。
三、麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
四、手术步骤
图4-16髋关节后侧手术入路切口
1�切口于臀部后方作一弧形切口,自髂后上嵴外下方5cm开始,沿臀大肌纤维方向斜行至大转子后上方,再沿大转子向远侧延长6~8cm(图4-16)。
2�沿切口切开皮肤、皮下组织和深筋膜,并将皮瓣适当向两侧游离并牵开,后沿皮肤切口的位置作臀大肌前缘与臀中肌间隙切开,并做臀大肌、阔筋膜张肌附着处切口。
3�沿臀大肌前缘间隙切开肌膜,分开臀大肌和臀中肌,继沿臀大肌于阔筋膜附着处的切口,并向两侧牵开,显露出臀大肌深面的组织,再沿臀中肌和大转子后缘将脂肪层向外翻转的切口。
4�沿臀中肌和大转子后缘切口切开脂肪层向后翻转牵开,显露出臀小肌、梨状肌、上�肌、闭孔内肌、下�肌和该肌群后面的坐骨神经。
5�沿上述切口切断梨状肌、上�肌、闭孔内肌并向后翻转牵开,使髋关节囊后方得到充分显露,再与关节囊后面作“T”形切口。
6�沿髋关节囊的“T”行切口切开髋关节后方关节囊,则髋臼后缘、股骨头和股骨颈的后侧得以显露(图4-17)。
图4-17髋关节后侧手术入路
五、说明
该切口系改良Gibson 切口。手术是沿臀大肌前缘至大转子,再沿大转子后缘向远侧延长,不需要从髂骨上剥离臀肌,又不分离臀大肌纤维,故对臀部肌肉的损伤较小,亦不损坏髂胫束的功能,术后恢复较快。该切口要切断梨状肌,闭孔内肌和上、下�肌在大转子的附着部,并从后方切开关节囊,因而便于摘除股骨头和人工股骨头的插入,故临床上常用该切口做人工股骨头置换术。
手术时注意切口定位要准确,切开皮肤后要显露臀大肌前缘和臀中肌后缘的间隙,沿间隙分开臀大肌与臀中肌。在分离臀大肌深面时注意勿损伤由梨状肌下缘穿出位于臀大肌深面的坐骨神经,由梨状肌上、下走形的臀上动脉和臀上神经以及臀下动脉和臀下神经。在作梨状肌附着部切断前,必须将浅层的脂肪切开并翻转至后内侧。梨状肌附着部切断需距离附着处0�5cm,便于手术中缝合。
第七节髋关节后方手术入路(Moore入路)
一、适应证
适应证包括:
①髋关节后脱位切开复位内固定术;
②髋关节后脱位合并髋臼后缘骨折切开复位(内固定)术;
③髋关节成形术;
④化脓性髋关节炎切开引流术;
⑤髋关节后方游离体摘除术;
⑥人工股骨头置换术;
⑦人工全髋关节置换术;
⑧股方肌骨瓣移植术;
⑨髋关节人工假体松动翻修术;
⑩髋关节后方良性或恶性肿瘤切除术。
二、体位
患者侧卧位于手术台上。健侧在下,健侧前后沙袋固定。
三、麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
四、手术步骤
图4-18髋关节后方手术入路切口
1�于臀部后方作一弧形切口,于髂后上嵴下方约10cm开始,沿臀大肌纤维方向(与臀大肌纤维平行)向远侧及外侧延到大转子的后缘,然后与股骨干平行再向远侧延长10~13cm(图4-18)。
2�与切口一致切开皮肤、皮下组织及深筋膜,顺臀大肌纤维方向将臀大肌作钝性分离。注意在暴露臀大肌近侧一半时,不需损伤臀上动脉。将臀大肌的近侧纤维向近侧牵开,以暴露大转子。把臀大肌的远侧纤维牵向远侧,并在切口的远侧股骨大转子处,将其止点部分剥离,显露坐骨神经,小心保护向内牵开。
3�显露梨状肌,闭孔内肌,上、下�肌,沿大转子后缘将梨状肌、闭孔内肌、上、下�肌于其附着处切断,注意保留一部分止点。将上述肌群向内侧牵开,髋关节囊后面部分得以显露(图4-19~4-22)。
图4-19后方显露外旋肌群
图4-20联合建和梨状肌腱从
大转子后部止点处松解
图4-21切取菱形广基底的
后方关节囊瓣
图4-22脱位髋关节,牵开器牵开,
显露股骨颈
五、说明
该切口系Moore切口,手术是沿臀大肌纤维方向到大转子,再转向股骨下方。术中需钝性分离臀大肌,故相对Gibson 切口损伤大,该切口暴露广泛,适用于髋关节的骨折脱位,也用于髋关节后方肿瘤的切除手术。
术中要注意保护坐骨神经,注意显露时要把到股方肌和下�肌后的骶神经丛小的分支切断,其中包括到关节囊的感觉纤维。
第五章股骨颈骨折的治疗
第一节股骨颈骨折的保守治疗
新鲜无移位的股骨颈骨折、外展嵌插型股骨颈骨折及股骨颈基底部骨折,由于损伤特点,可采用保守治疗。外展型骨折一般属PauwelⅠ型或GardenⅠ型,移位小且有部分嵌插;基底部骨折因骨折线部分在关节外,移位不大且有部分嵌插,此类骨折除由股骨干髓腔来的滋养血管外,由关节囊来的血运大部分良好,骨折近端血供较好,因此,骨不愈合和股骨头缺血性坏死极为少见。所以,以上类型骨折愈合良好。保守治疗方法主要有“T”字木板鞋固定、石膏靴固定、皮肤牵引及骨骼牵引治疗
一、“T”字木板鞋固定
1�适应证
新鲜无移位的外展嵌插型股骨颈骨折。
2�治疗方法
其设计主要是防止患者卧床期间骨折再移位、患肢外旋。做法是给患足穿一带横木板的鞋子,呈倒“T”字形(图5-1)。
图5-1“T”字木板鞋
3�注意事项
制动时间为6~8周,期间嘱患者做到三不:不盘腿、不侧卧、不下地。可在床上行股四头肌锻炼,8周后进行扶双拐不负重活动,以后坚持1~2月复查一次,直至骨折愈合方可弃拐活动。
二、石膏靴固定
1�适应证
新鲜无移位的外展嵌插型骨折。
2�治疗方法
做法是给患肢作一石膏靴,上至小腿中下1/3处,同时在足跟部置一木板,与石膏靴底垂直或使患足轻度内旋10°~15°。其设计目的同“T”字木板鞋,效果较木板鞋可靠。
3�注意事项
制动时间同“T”字木板鞋固定,固定期间应注意患肢血运。由于固定时间较长,老年患者易出现压疮。
三、皮肤牵引治疗
1�适应证
新鲜无移位的股骨颈骨折、外展嵌插型股骨颈骨折、股骨颈基底部骨折。
2�治疗方法
将患肢皮肤用肥皂水洗净,用酒精消毒后涂一层安息香酊,以防止起水疱并能增加胶布的黏性,然后贴上胶布。另用两条窄的胶布,作螺旋方向贴于纵行胶布上,防止脱落。胶布外用绷带包扎,1小时后即可连接牵引。皮肤牵引要求简单,较上两种方法固定效果更佳,但牵引重量不能太大,一般不超过5kg,皮肤易发生水疱,胶布易脱落,维持时间相对较短。
3�注意事项
皮肤牵引时患肢外展30°~45°,内旋15°,牵引期间做到不盘腿、不侧卧、不下地。牵引8~12周,12周后开始扶拐不负重活动,坚持复查,直至骨折愈合,半年后弃双拐活动。对胶布过敏者不能用皮肤牵引治疗。
四、骨骼牵引治疗
1�适应证
新鲜无移位的股骨颈骨折,股骨颈基底部骨折。
2�治疗方法
常规备皮、消毒,铺设无菌巾,局麻下先用刀尖将穿针部位穿一小口,助手将皮肤拉紧,术者刺入骨圆针或克氏针直达骨质,针应与骨干纵轴垂直,当针进至对侧皮下时,再作一小切口,出针,包扎针孔,安置牵引弓,连接重量进行牵引。股骨颈骨折常用的牵引有胫骨结节牵引和股骨髁上牵引。骨骼牵引又称直接牵引,牵引为直接加于骨骼,阻力较小,收效较大,可缓解肌肉紧张,纠正骨折畸形。较皮肤牵引牵引力大,而不至于引起张力性水疱、压迫坏死或循环障碍。骨针可根据患者的体质选择骨圆针或克氏针。股骨髁上牵引较胫骨结节牵引的牵引力直接而且大。
3�注意事项
牵引时患肢外展30°~45°,内旋15°,牵引重量应为患者体重的1/7,牵引时间8~12周。骨牵引注意保护针眼,应每日滴酒精1~2次,或2~3天更换一次敷料,以避免感染。股骨髁上牵引及胫骨结节牵引手术时应注意勿损伤血管神经。
第二节股骨颈骨折的复位
一、骨牵引逐步复位法
患者入院后,先在局麻下行胫骨结节或股骨髁上骨牵引。根据患者的年龄、体重和肌肉力量给以适当的牵引重量,一般为4~8kg。患肢牵引方向应与股骨头的移位方向一致:若股骨头内收,则患肢在内收位牵引;若股骨头外展,则患肢在外展位牵引;若股骨头中立,则患肢在中立位牵引。牵引2~3天后摄正、侧位床头X线片。如牵引已达骨折轻度分离,则将内收牵引改为中立位或外展位,患肢由外旋改为内旋,以便纠正骨折向前成角,使复位的骨折端紧紧地扣住。如牵引尚不满意,则调整内收或外展角度或适当调整重量,直到获得满意复位为止,一般应1周内完成。
有人称,逐渐复位可减少损伤。但此方法的缺点在于:①推迟手术时间,如前所述,使骨折不愈合的可能性增加;②当股骨颈骨折后,由于出血使关节内压力增高,其压力有时超过经由关节囊进入股骨头内的动脉压,因而会发生血液循环障碍,持续牵引使关节腔容积缩小,关节内压力进一步增高,从而增加了股骨头缺血坏死的可能性;③在牵引过程中有可能发生各种并发症,如肺炎、压疮等。
二、骨折后快速牵引复位法
复位在手术室进行,硬膜外麻醉或全身麻醉后,将患者仰卧于手术台上,会阴部抵于一直立圆柱。从圆柱上支出两螺旋杆,其上附有足托板,将两足绑于两足托板上。转动螺旋杆,即可对两下肢行牵引。牵引力的大小,可按所摄X线片上移位的程度进行调节,一般稍加牵引即可,注意避免过度牵引。两螺杆外展,使两足之距离维持于60~70cm处,再使两下肢内旋至髌骨的前面处于相对之位置。拍摄正、侧位检查复位情况,如复位满意,即可行闭合穿针或穿钉的手术。
三、手法复位
1�Whitman复位法
一般在骨折床上进行,患者仰卧,背部与骶部置于骨折床上,首先将健侧肢体外展40°固定于托足架上,手术者以一手握住患肢足踝部,另一手握住患肢膝部,沿肢体纵轴方向向远侧牵引,并将患肢内旋至中立位,即髌骨前面向上,以后逐渐外展20°~25°。拍摄X线片,若复位满意可行手术。
2�Leadbetter复位法
对于少数骨折有成角移位的应用Whitman法手法整复不成功者,可屈髋屈膝90°位,术者将患肢沿股骨纵轴方向向上牵引,同时由一助手按住骨盆作反牵引,在持续牵引的情况下,内旋、内收髋关节以后逐渐伸直外展患肢于20°位,其膝部所运动的方向如对侧耳廓自耳脚、耳轮、耳轮尾向耳垂的途径。复位完成,拍X线片检查证实。
四、手术切开复位
适合对于手法整复困难或手法复位失败者,或需要同时行植骨者,可在手术台上于直视下整复骨折断端。但亦有人将其列为常规复位方法,并认为与闭合复位相比可缩短手术时间,且在无X线设备的条件下亦可施行。
骨折复位后,可能出现三种结果,第一,解剖复位,即无论在正位还是侧位X线片上,均达到完全的复位。要特别注意股骨距及内侧皮质骨的连续性和完整性,而且股骨头没有前屈。第二,过度复位,即在正位X线片上显示骨折远端稍向内移。其内侧骨皮质托住骨折近端的内侧骨皮质,而在侧位片上没有成角,剪应力被消除,位置稳定。第三,复位不足,即骨折远端的内侧骨皮质未能托住骨折近端的内侧骨皮质,而向外上方移位。
第三节股骨颈骨折闭合复位内固定时的食指定位法
股骨颈骨折无论采用哪一种内固定方法,最基本的要求是正确复位并把内固定物准确打入股骨颈及股骨头内。现在有了术中“C”形臂的配合,闭合复位、手术固定都较为方便。为了避免术中多次反复X线摄片的繁琐,减少射线对人体的伤害,这里介绍一种食指定位法。此种方法置入内固定物时不需放射线配合也可达到正确复位和固定的效果,尤适用于无术中“C”形臂及放射条件差的基层单位应用。
一、切口
取髋关节外侧切口,从大转子顶点前方3cm到大转子下作一斜切口,长5~8cm,向两侧游离皮下组织,纵形切开髂胫束并向前后牵开。在距大转子附着点1cm处横形切断前侧髂胫束并向前内牵拉,沿大转子前缘用骨膜剥离器推开股骨颈及前方关节囊的脂肪组织,用食指轻触前关节囊,纵向切开关节囊1�5cm左右,切口尽量靠近股骨头下,使关节囊松弛,触摸股骨颈前及上、下缘,助手牵引患肢,做外展、内旋、内收等动作,使骨折复位。若股骨颈前面、上、下缘光滑平整,复位良好,同时应注意股骨颈后面也应该对合良好,此时固定患肢打1~2枚克氏针作临时固定(图5-2)。
图5-2闭合复位内固定切口入路
二、穿钉固定
在大转子下常规打入三翼钉或拧入加压螺纹钉。在内固定物进入1cm时,再用食指尖探入关节囊,触摸骨折线。证实复位良好,指尖抵压骨折线及股骨头,使食指方向与股骨颈平行,将钉沿食指方向进入。
三、穿钉准确的指征
内固定物打入顺利,无异常活动。打钉过程中,食指尖触摸的骨折线无明显错位。被动活动,髋关节骨折线无异常活动,髋关节活动正常。掌跟试验患肢无异常外旋。
四、注意事项
由于股骨颈前面较平,与大转子和股骨上端在同一平面上,而后面向前凹陷,所以进加压钉头应向前,三翼钉两翼放置于前面,否则出现进钉困难或穿出。进钉过程中,可根据骨折线移位情况证实穿钉过程的位置。若上缘裂开,说明钉的斜度过大;下缘裂开,说明斜度不够;前面裂开,说明前倾角纠正不够;若前面骨折线嵌插紧密并向下凹陷,说明钉抵住了股骨颈近端的后缘。术中应适当调整钉的方向。
五、讨论
1�以往采用切开复位内固定,损伤较大,加重股骨头颈缺血状态,影响骨折愈合。本方法系小切口,强调切口尽量靠近头下,从而保护了支持带动脉不受损害。
2�于洛臣应用此法治疗32例患者,术中及术后复查骨折均解剖复位或近解剖复位,取得很好的效果。
3�本方法有一定实用价值,但不是说就完全舍弃X线检查。它仍有可能出现定位不准确而影响疗效的情况。具体应用中应该是少用X线而不是不用X线,如有条件者在手术中以X线证实为好。本方法仅作为一种治疗手段介绍给读者。
第四节骨外固定器治疗股骨颈骨折
股骨颈骨折多发于老年人,保守治疗疗程长、并发症多、卧床久,手术治疗损伤大,体弱者不能耐受。长期以来,人们都在寻找一种既能克服保守卧床久又能免除手术的治疗方法。外固定器治疗是治疗骨折的方法之一,具有操作简便、患者痛苦小、并发症少、疗效好的特点,目前已广泛应用于骨科临床。本文特将力臂式外固定器治疗股骨颈骨折作一介绍。
一、力臂式外固定器的结构
力臂式外固定器主要构件有主体杆件、内外层套管、内套芯伸缩螺纹杆、旋转延长调节螺母、锁针器、闸门式弹性固定盘、针栓、螺帽、内套刻度尺。
二、力臂式外固定器的性能
本器械采用铝合金轻体金属材料,刚性好,重量轻,装有行程螺纹8�0cm可在两端调解进行加压。针体固定在主体附件上,向中心加压,产生弹性变形,形成一个牢固的悬臂梁,加强了支撑负重作用,使骨折稳定。
锁针器为弹性结构,是固定针发挥悬臂操作的重要组成部分,不滑脱、不移位、不受针角度限制,能在各自由度上固定。针在固定器上具备多方向自由交叉,水平多平面固定完成牵引、加压、各种角度的固定和支撑负重作用。使股骨头、颈及股骨干部恢复了拱桥式内负重系统的平衡状态,抗压强度增大,剪切力变小,内应力和外应力的相互影响,使骨的承重作用和承张作用得到发挥,使股骨头的复合性载荷得到恢复,骨折端相对稳定。克服了髋内翻,使生物应力刺激集中在骨的断面上,加速了骨折愈合。
三、使用方法
1�适应证
新鲜无移位的股骨颈骨折、股骨颈基底部骨折、新鲜有移位的股骨颈骨折(不能耐受手术及长期卧床者)。
2�体位及麻醉
患者仰卧位,局部麻醉、腰麻或持续硬膜外麻醉。
3�操作步骤
电视“C”形臂下闭合整复,穿针方法简单,但尚未普及,本文重点介绍常规徒手复位法。
(1)患者仰卧位,双下肢伸直,外展各30°,同时牵引双下肢,防止骨盆倾斜,待双下肢等长后,各内旋15°~20°,固定于托足架上,手法整复后透视,若复位满意,将患肢加强固定。
(2)将事先准备好的斯氏针或克氏针按体表投影位置放置,将第1枚在股骨头与髋臼间隙、坐骨上缘标记,第2枚和第3 枚针通过压缩骨小梁区和张力骨小梁区交叉或呈“∧”字形摆好,固定,作标记,拍片选出进针正确位置,用亚甲蓝按标记画线,得出进针长度和角度,以准备穿针。
(3)按已定好的标记,在大转子下不切开皮肤与骨干成30°~40°,直接钻入斯氏针或克氏针2枚,在股骨外髁上方5~10cm处与骨干垂直打入2枚针,不穿透对侧皮质。
(4)拍片复查,复位、固定满意后安装固定器,将4枚针之针尾管套上固定夹,使其固定在主体杆上,拧紧螺母使针体紧固,最后将主体杆两端螺母旋转加压,使针体出现轻质弧形扭曲即可,手术完成(图5-3)。
图5-3外固定架的使用
4�术后处理
术后第2天可开始扶双拐下床,尽量做到不盘腿、不内收、不侧卧。上、下床时患肢平抬平放,减少剪力。针孔可2~3天更换敷料一次,以防止感染。
5�讨论
(1)根据王柯慧等关于克氏针受力变形的实验研究认为,在弹性变形范围内,相同材料的克氏针其变形规律为:①就固定方式而言,针两端固定越紧,变形越小,且固端梁为悬臂针梁相比,相同载荷,针变形值相差6倍;②相同受力状态下梁的跨度越大,则变形越大;③相同受力状态下,针径大,则梁变形小;④对于悬臂梁而言,如受力部位离固定座越近则针的变形越小;⑤在做针外固定术时,应尽量使针穿过骨干较粗、骨皮质较厚的部位。
(2)影响骨折的稳定因素,一是移位,二是负重作用的位置和大小,三是固定装置的坚强固定性。而力臂式固定器正好能克服以上因素,达到复位、固定目的。
(3)关于进针方向,第1枚针通过股骨距上缘(压缩骨小梁区),第2枚针通过张力骨小梁区,主要取决于生物力学,因为控制弯曲强度的主要因素是弯曲正应力,所以针越靠近梁越能发挥其承载力。
(4)针的数目的选择,有人认为针多了更安全,其实并非如此。针越多,骨骼损伤面积越大,导致应力增大,骨骼的强度降低,而且使骨的应力不均匀。从力学分析,打1枚针,骨骼能量减弱7%,需18周才能恢复,如承受扭转时,其扭转强度会降低60%左右。1枚针不足防止旋转,所以以2枚为好。
(5)针道感染,主要为针尾刺激皮肤所致,进针时应尽量减少皮肤张力,避免针尾压迫皮肤。如有压迫且皮肤张力过大,可切开针尾周围紧张处皮肤。若针孔感染一般换药数次即可痊愈。
四、并发症及处理
骨外固定器确有其独特的优点,但在使用中又出现了不少并发症,本文仅就其并发症问题作一综述。
1�针道感染
针道感染是骨外固定器应用中最常见的并发症。Struart A、Green MD报道针道感染率为0~100%,Daraio LA Fisoher报道针道感染率为10%。针道感染的原因有:①高速电钻的热力所致针道周围组织及骨骼的环状坏死,以及机械性压迫皮肤及软组织所致的缺血坏死;②针-软组织界面及针-骨界面不当的活动刺激而致感染。钻孔有时不可能一次成功,往往反复,这本身就刺激了骨骼及周围组织,造成针的松动,有时进针时对皮肤保护不好,皮肤张力大,产生皱褶,压迫皮肤及周围组织,致使组织缺血坏死,另外我们发现,组织丰富的部分易引起针道感染,这主要由于由于肌肉收缩时产生针-组织界面不当活动,刺激组织造成。
为了避免上述情况出现:①建议使用手钻(低速);②定位要准确,争取一次进针成功;③尽量减少骨针对皮肤的压迫;④尽可能使骨针通过肌间隙及间隔部;⑤外固定器固定要稳妥,既有张力又有压力;⑥经常清洁针孔,3~5天换药一次。
对已经形成的针道感染,若皮肤堆积、紧张、皱褶,应将其切开,以解除压迫。轻度感染表现为针孔皮肤轻度发红、疼痛,口服抗生素几天后即可治愈。重度感染,针道周围明显红、肿、痛,分泌物较多,这就需要切开引流,静滴抗生素。极重度感染者,应拔针甚至放弃骨外固定器治疗。
2�神经血管损伤
文献报道不常见,多是一些将血管、神经推向一方,慢性压迫或侵蚀所致。表现出针孔渗血或出血短时间不止、肢体麻木等。如股骨上段及股骨下段,应注意股动脉及腓总神经的走行,进针时特别注意。损伤时可出血不止或肢体麻木。针对这个问题主要是要熟悉解剖,必要时可以开放打针,另外采用半针或多平面固定器可避免损伤神经、血管。
3�骨折延迟愈合与不愈合
使用骨外固定器是为了帮助患者早日康复,但外固器必须符合生物力学要求。过度的牵引使骨折间隙增大,而外固定过度牢靠使骨折端失去应有的生理应力,也即产生应力遮挡作用,这都可能发生骨折延迟愈合甚至不愈合。
所以,骨折早期属于内部调整阶段,需要刚度大的外固定器,以维持骨折良好的对位对线。而4~6周,骨折需要轴向应力的刺激,以促进骨折生长、改建、塑形,此时应减少外固定的刚度,以减少应力遮挡作用。另外患者早期肢体肿胀,使用外固定器,复位满意后,调整外固定器,待肿胀完全消除,给以小夹板固定,嘱患者下地行走,以刺激骨折断端,促进骨折愈合。
第五节三翼钉固定术中的常见问题及处理方法
股骨颈骨折三翼钉固定术是一种行之有效的方法,1929年由Smith-Petersen创用,因而命名为Smith-Petersen三翼钉,它为提高股骨颈骨折的疗效做出一大贡献,被沿用半个多世纪之久,至今仍有人在继续采用。
有人认为,有必要对手术中可能遇到的问题加以讨论,以提高手术成功率。与其他内固定一样,手术技巧的错误往往是导致骨折不愈合的主要因素。本文就术中常见的问题及处理方法作一介绍。
一、三翼钉太长或太短
一般常用的三翼钉有5种型号,分别是7cm、8cm、9cm、10cm、11cm。太短的三翼钉进入骨折近端太少,固定效果不好。太长的三翼钉钉尾露在外部太多,容易引起局部的疼痛和对筋膜的摩擦。所以手术前必须准备好不同长度的三翼钉,而且要根据导针进入的深度选择合适的三翼钉。
二、导针太粗或太细
太粗的导针不易通过三翼钉的中心管,当导针稍有弯曲时更不易通过。太细的导针容易弯曲,而且导针和三翼钉中心管壁之间有较大缝隙,容易加入碎骨屑,造成“卡壳”。用细导针做固定针不能充分固定股骨头,容易造成股骨头旋转。避免的办法是术前准备好粗细合适的导针。
三、三翼钉位置不好
由于术中侧位片照得不清楚或根本没有侧位片,有时误将三翼钉打到股骨头的前面或后面,以致完全没有起到内固定的作用。避免的办法是术中透视必须达到要求。对于水平的三翼钉固定效果也不好,打导针时必须注意这点。
四、骨皮质劈裂
打三翼钉时如用力过猛或事先没有在外侧骨皮质上凿糟,就容易引起外侧骨皮质的劈裂。避免的方法是在打三翼钉之前,一定要按翼凿槽而且打钉时要轻、要缓,不要急躁。万一骨皮质发生劈裂,可换接骨板或术后继续用一段时间的骨牵引,待劈裂骨折愈合后再下床活动。
五、导针断裂
如导针质量不好,钢质脆弱;或导针上已有裂痕,术前未能查出;三翼钉把导针打弯,未及时发现,都容易使导针折断。折断的导针有的停留在关节内,有的甚至被推到骨盆腔。避免的办法是挑选钢质较好的没有裂痕的导针,打三翼针时遵守操作规程。断在关节内的导针不要立即取出。可在适当的时期打开关节囊把断针取出。进入盆腔的导针必须在下腹部另做切口,将断头取出。
六、股骨头旋转
多发生在以下几种情况:①骨折对位不好,骨折面咬合不紧;②三翼钉进入的方向偏离股骨头中心过远;③固定针或导针钢质差或太细;④患肢外展内旋不够,骨折面扣压不紧,打钉时用力过猛,当三翼钉通过骨折线时,下翼推动股骨头造成旋转。术中注意防止上述情况的产生就可避免股骨头旋转。
七、骨折端分离
打完三翼钉以后,必须用嵌插器叩击股骨干外侧骨皮质,使两骨折端接近。因三翼钉通过不同密度的骨质时,会使骨折端分离。如果忘记了嵌插,就会使两骨折端保持分离状态,当然会妨碍骨折的愈合。
第六节多针内固定治疗股骨颈骨折
多针内固定治疗股骨颈骨折已普遍应用于临床,其手术操作简单。多针固定时可根据骨折复位情况合理灵活地安排好固定针的布局,而且针径小,对股骨头的损伤小,手术时间短(图5-4)。本文介绍一种类桁架多针内固定,作者认为其设计合理、固定牢靠、符合生物力学,应为治疗股骨颈骨折的首选。
图5-4多针内固定示意图
一、适应证
新鲜无移位的股骨颈骨折、股骨颈基底部骨折、新鲜有移位的股骨颈骨折。
二、体位
患者仰卧于手术台上。
三、麻醉
局部麻醉、腰麻或持续硬外麻醉。
四、术前准备
患者入院后即行患肢皮肤牵引,时间1~3天不等,使双下肢等长。
五、手术步骤
1�患者麻醉后,仰卧位,电视“C”形臂下复位。复位满意后,将双下肢固定在托足架上,使双下肢呈外展30°、内旋15°左右。
2�电视“C”形臂下定位,于大转子下2~5cm处闭合穿第1枚斯式针(针径2�5~3�5cm),两针平行贴近股骨颈上、下骨皮质。
3�第3枚针在大转子顶点下方10~12cm处斜向穿入,尽量与股骨距轴线平行。对个别骨质疏松者,可穿第4枚针,此针与第三枚针方向和位置一致。
4�针固定后,活动髋关节,若满意将针尾剪短埋于皮下,包扎针孔皮肤。
六、术后处理
针孔不必更换敷料。5~7天即可愈合。术后卧床3周,可定时翻身并活动髋关节,3周后扶双拐开始不负重活动。
七、讨论
1�马克新等对多枚斯氏针固定股骨颈骨折的生物力学研究认为,股骨上段颈干角的存在,股骨头颈部形同悬臂梁,但因为尚存在着股骨距的特殊结构,则如同在悬臂下方附加了一个斜向支撑杆,故而形成了一个类似桁架的力学结构。其中股骨颈上、下方较为坚硬的骨皮质,相当于桁架的上、下弦杆,股骨距及与之平行的主压力骨小梁则相当于桁架的斜杆,这一结构无疑较悬臂梁更为合理。在承重时,股骨颈所承受的弯应力和剪应力将因有“斜杆”的支撑而大大减少。通过实验研究和临床应用证明,骨折后利用多针作类桁架型内固定可以重建股骨上段的固有结构。
2�倪诚等对股骨近段内部结构完整性与股骨近段骨折关系的研究结果认为,股骨距残缺时,股骨近段应力明显增加,且越接近股骨头,应力越大,这在行走时站立相及着地期尤为显著。因此老年人好发股骨颈骨折,且以头下及颈中型最多,与股骨距疏松、残缺有明显关系。他同时强调用3枚螺纹钉经皮内固定治疗股骨颈骨折是合理的,但手术中钉的布局十分重要,第1根应贴近股骨颈内侧皮质所对抗压应力,第2根应贴近股骨颈外侧皮质以克服张应力,第3根与第2根交叉防止旋转。
3�对于股骨颈骨折来说,斯氏针并非是理想的内固定材料,其突出的缺点是钢针松动易脱出,或进入盆腔,应用时应加以注意并采取必要的防范措施。克服的方法有:①穿针时尽可能贴近股骨颈的上、下皮质,因为近骨皮质处骨质致密, 对针的把持力强;②可采用螺纹钉特别是具有加压作用的螺纹钉。
4�范丰所等报导斯氏针内固定治疗股骨颈骨折136 例,术后愈合率89�6%,晚期股骨头塌陷率28�1%,强调斯氏针不适合于Ⅳ型骨折。
第七节带翼加压螺纹钉治疗股骨颈骨折
加压固定装置因具有加压作用,可使骨折面嵌紧、固定较牢、早期负重、促进骨折愈合等特点,现已广泛应用于临床。现有的加压固定装置很多,而带翼加压螺纹钉将国外三翼钉和国内双头加压螺纹钉有机地结合起来,加压与抗旋转兼而有之,故具有推广价值,介绍如下。
一、适应证
适用于能闭合复位的任何年龄的股骨颈骨折,尤其是全身情况差不能承受其他较大手术者。
二、体位及麻醉
局部麻醉或持续硬膜外麻醉,患者仰卧位。
三、手术步骤
麻醉后闭合复位,电视“C”形臂证实复位满意,患肢外展、内旋位固定。于股骨大转子外下方3cm处,向股骨颈方向斜行打入第1枚导针, 使导针居于股骨颈中轴线下方,针尖距股骨头软骨面3~5mm。另在大转子处打入1~2枚粗导针,作为固定针,防止拧螺纹钉时股骨头发生旋转。根据导针进入的深度,选择合适的加压螺钉(先取出翼片),沿导针切开长约1�5cm的皮肤切口直达骨膜。将骨皮质扩孔器套入骨皮质孔,将加压螺纹钉套入导针拧入股骨颈,然后将1~3枚翼片沿槽插入,全层缝合1~2针。若闭合复位困难, 可切开复位,也可同时植骨。
四、术后处理
术后无需牵引,患肢外展中立位,穿“T”字木板鞋制动2周,可半坐或坐位,逐步行髋、膝关节伸展活动。6周后可扶双拐不负重活动,12周后可逐渐负重活动。骨折愈合1年以后可取出内固定。
五、讨论
1�加压螺纹钉治疗股骨颈骨折具有操作简单、创伤小、手术时间短等特点,若能恰当掌握可提高股骨颈骨折的疗效,增加治愈率。据梁雨田等报道经皮加压螺纹钉治疗股骨颈骨折58例,随诊2~9年,优良率占86%,骨折不愈合率占7%,股骨头缺血坏死占13�8%,明显优于其他几种方法,且不愈合率及股骨头坏死率低于其他方法。
2�带翼加压螺纹钉将国外三翼钉的抗旋转优点和国内双头加压螺纹钉的加压特点有机地结合起来应用到股骨颈骨折的治疗,降低股骨颈不愈合和缺血性坏死率。
3�据刘富华等经生物力学测试,带翼加压螺纹钉抗旋转能力分别为三翼钉、加压螺纹钉、三根螺纹钉的1�95倍、2�45倍和3�62倍。在垂直负载作用下线性范围内,单位力产生的位移(mm/N),带翼带加压螺纹钉分别是三翼钉的1/2�2、双头加压螺纹钉的1/3�4、三根螺纹钉的1/6,所以,带翼加压螺纹钉有较好的抗扭、抗弯性能。
4�应注意以下几点:①加压螺纹钉的长度,其长度必须合适,其尖端距股骨头软骨面3~5mm,尾端靠近骨皮质,钉过长,尖端可突破软骨面或尾部不能靠紧皮质,达不到加压作用;②螺纹的长度,加压螺纹钉的螺纹必须全部通过骨折线方能起到加压作用,若螺纹不能全都通过骨折线,非但起不到加压作用,甚至可使骨折端分离;③螺纹钉位置,钉位低角度斜形打入,钉体位于股骨颈中轴线下方,否则易产生骨折移位,出现髋内翻畸形。
第八节加压空心螺钉治疗股骨颈骨折
股骨颈骨折严重影响患者的生活质量,病死率较高,至今在其治疗方法及结果等许多方面仍有很多未解决的问题。加压空心螺钉内固定手术是治疗老年股骨颈骨折较好的手术方法,同时对老年患者来说也是一种对机体损伤小、愈合好的手术方式。
一、适应证
适用于能闭合复位的任何年龄的股骨颈骨折,尤其是老年股骨颈骨折患者。
二、体位
患者仰卧于手术台上,肢体固定于牵引床上,呈外展内旋位,骨骼隆突处垫一扁枕。
三、麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
四、手术步骤
患者仰卧于牵引复位床上,患肢伸直轻度外展位牵引及内旋复位,“C”形臂透视下证实复位成功或切开复位成功后(Garden复位指数判定复位效果),取髋外侧切口长5~6cm,置定位器,第1根导针于大转子下方3cm与股骨干约呈150°,紧贴内侧皮质,通过股骨颈压力骨小梁及骨折线,至股骨头软骨下0�5cm处。其上方再以稍小角度打入2根导针,其中一根于大转子下约0�5cm通过张力带骨小梁,使3根导针呈品字形平均分布于股骨颈中,而3根导针尾端须呈非平行分布。用空心钻钻开骨皮质,根据测量深度,选择3枚合适长度空心钉,顺导针分别拧入,根据股骨外侧皮质牢固度适度加压,为防止钉尾陷入骨皮质,引起加压无效,可在钉尾加用垫片。加压时可略松牵引,以取得较好加压效果。透视正侧位满意后,取出导针,缝合切口(图5-5)。
五、术后治疗
生命体征平稳患者术后24 小时可在床上坐起,做患肢非负重功能锻炼,伴严重骨质疏松及多发伤时,术后1~2周后在床上逐步行非负重功能锻炼。抗生素应用3~4天,加强全身护理,防止压疮、肺部感染及下肢深静脉血栓形成等并发症发生。下地活动时间为术后2~8个月,平均5个月。
图5-5加压空心螺钉治疗股骨颈骨折
六、讨论
股骨颈骨折后股骨头缺血性坏死及骨不愈合的发生率较高,影响因素包括骨折时血运破坏程度、复位与固定正确与否。目前国内外对股骨颈骨折内固定方法研究较多,多枚加压空心螺钉固定方法通常适用于大多数患者,其术后股骨头缺血性坏死率及骨不愈合率明显低于单根粗钉固定术,在临床得到广泛认可。
股骨近端生物力学结构主要由内侧的压力骨小梁及外侧的张力骨小梁构成,股骨距骨小梁在内侧形成内板层系统即压力小梁曲线,张力曲线起自股骨外侧皮质,向上内弯曲,两者共同组成一个完整合理的内负重系统。加强两组骨小梁最大受力处的连接,具有恰似起重机臂上、下2根主梁间撑梁的坚固力学特点。下位空心钉利用斜位角度通过股骨外侧皮质、股骨距和压力骨小梁的3处坚固部位,符合髋关节负重力线,减少骨端的剪切应力并增加压应力,有利于骨折断端加压。另一枚空心钉则通过张力骨小梁固定,从而加强两组骨小梁的最大受力。
AO技术的宗旨是无(微)创操作、解剖复位、稳定的固定和早期活动。对股骨颈骨折的精确复位是预后良好的前提,正确进行复位操作达到骨折解剖复位极为重要,否则将加大复位难度及增加损伤。运用张力带固定原则,在正确置入下位钉后,另外2枚钉在非平行位分散打入,使最上位钉通过骨折线准确置入张力带骨小梁,可明显增加抗扭转力矩,增加固定的稳定度。术中根据钻入的每一根导针用测深尺精确测量深度,以选择合适长度的加压空心螺钉,同时用丝锥预先攻丝以增加螺钉的骨把持力。将钉拧入股骨头后,其外侧需拧入股骨骨皮质,以利于发挥加压作用。如骨皮质骨强度较差,应加用弹簧垫圈,使钉帽与骨接触面积更大,增加稳定性,防止钉部向股骨头侧移动甚至穿出股骨头。须注意的是,加压空心螺钉对骨折的加压作用,会随着时间的延长及骨断端骨质吸收而逐步减弱,甚至骨折端分离,故应避免过早下床活动,防止骨不愈合的发生。
加压空心螺钉固定治疗股骨颈骨折,具有操作简单、损伤小、出血少的优点,且小切口操作能更好地做到钉位的精确立体排列,也符合微创原则。一般采用局部麻醉或持续硬膜外麻醉,对生命器官干扰小,术后可早期进行恢复性功能锻炼,防止长期卧床导致的并发症。对年龄小于70岁的移位股骨颈骨折患者可作为首选方法。
七、病例
1�患者,男性,55岁,右股骨颈骨折(图5-6~5-8)。
图5-6术前X线片
图5-7术后7天X线片
图5-8术后12天X线片
2�患者,女性,49岁,右股骨颈骨折(图5-9,5-10)
图5-9术前X线片
图5-10术后X线片
3�患者,男性,42岁 ,左股骨颈骨折(图5-11,5-12)。
图5-11术前X线片
图5-12术后X线片
4�患者,女性,18岁,右股骨颈骨折(图5-13,5-14)。
图5-13术前X线片
图5-14术后X线片
5�患者,男性,24岁,左股骨颈骨折(图5-15,5-16)。
图5-15术前X线片
图5-16术后X线片
6�患者,男性,40岁,左股骨颈骨折(图5-17,5-18)。
图5-17术前X线片
图5-18术后X线片
7�患者,女性,47岁,右股骨颈骨折(图5-19,5-20)。
图5-19术前X线片
图5-20术后X线片
第九节小儿股骨颈骨折的治疗
由于小儿髋部肌肉丰厚,髋关节位置较深,因此小儿股骨颈骨折较少见,发生率约为成人股骨颈骨折的0�8%(Ratliff)。
一旦发生骨折,多因较大暴力所致,各种骨折并发症尤其远期并发症发生率高达60%~83%。目前对小儿股骨颈骨折的治疗方法很多,但都不能完全避免并发症问题。
一、小儿股骨颈骨折特点
1�小儿骨膜比成人的骨膜坚韧,所以近半数是无移位骨折。
2� 股骨近端发育特点:①在整个发育期股骨颈的后上部骨骺软骨相连;②供应股骨头的血管位于关节囊内,其中一段位于股骨头软骨内。股骨头至大转子的股骨颈后上方骨骺软骨对股骨颈正常的横向生长非常重要,损伤时不但影响股骨颈的正常发育,而且会损伤其内的血管,严重影响股骨头的血供,进而产生缺血性坏死。
3�股骨头缺血性坏死最常见的结果是生长板过早闭合,表现为股骨颈短粗。
4�骨折修复充血可致髋膨大和轻度肢体增长。
5�股骨颈骨折可能产生髋内翻。
二、 分型
最早由Dellbert提出,后由Colonna倡用,即:①第Ⅰ型:骨骺滑脱,骨骺急性创伤分离,相当于Salter-Harris分类第Ⅰ型;②第Ⅱ型:经颈(颈中)型,位于股骨颈中部;③第Ⅲ型:基底型,位于股骨颈基底;④第Ⅳ型:经转子型,位于股骨颈基底与小转子间。
三、发病率
第Ⅱ型和Ⅲ型占80%,其中第Ⅱ型最多占50%,第Ⅰ型最少,据Ratliff(1962)和Lam(1971)报道155例,其中第Ⅱ型75例,第Ⅲ型49例,第Ⅳ型17例,第Ⅰ型仅为4例。该损伤最常见于男孩,男女之比为3∶2,Ratliff报道75例中57例为男孩。可发生于任何年龄,以11~12岁为最高,最小可发生于新生儿。因为此时股骨头和大转子尚未骨化,故常被误诊为髋关节脱位,也应该考虑产伤骨折和病理性骨折的可能。
四、 发病机制与生物力学
儿童的股骨颈和股骨头比较坚韧,需要较大的暴力才能导致骨折,如高空坠落、车祸和自行车摔伤等。由于严重暴力损伤,常可伴有其他部位较大的损伤,如颅骨、骨盆、股骨干和内脏,因此必须排除复合性损伤。若骨折是由轻微外力所致,则应考虑病理性骨折。
骨折后可因不同肌肉作用力使骨折发生内翻或外翻,特别是髂腰肌收缩使大转子向上、向内和向前移位,臀大肌收缩使大转子向上、向内移位,大的内收肌收缩使股骨远端向内,更加导致股骨远端内翻;外旋肌牵拉使之外旋。因此大多数骨折形成髋内翻畸形。移位骨折则因骨膜和后方的软骨一起被撕裂,三维空间的畸形更容易发生,在治疗上如何克服这些肌力的收缩是预防或减少髋内翻的重要目标。
五、 诊断
小儿股骨颈骨折的诊断并不困难。首先有严重暴力损伤史;伤后髋部即刻疼痛,不能站立或行走,如为青枝骨折或嵌插骨折,可以站立;患肢一般呈外旋和轻度内收位;若骨折移位,患肢不能自主活动,肢体短缩1~2cm;髋后部有明显触痛,腹股沟肿胀,髋关节活动受限,特别是屈曲外展和内旋受限更为明显。
正位X线片可以确诊,可见骨折线方向和髋内翻的程度,股骨头位于髋臼内,但骨折远端向上、向前和轻度外旋移位。
六、 治疗
1� 经骺板骨折
骨折无移位或移位小于1/4者,应以石膏裤固定患肢,位置应维持在轻度外展、内旋10°和伸直位;若移位超过1/4,应麻醉下闭合复位,用两枚尖头光滑针通过骺板固定,然后石膏裤固定,一般8~10周骨折愈合。该型预后不佳,患者须定期X线检查随访,因为很可能发生股骨头缺血性坏死、髋内翻或骨骺早闭,应早期采用适当方法保护髋关节。
2� 无移位经颈型骨折
该型骨折发生率高,并发症也多,治疗方法有较多争论。可采用单髋人字石膏裤固定,但单髋人字石膏裤固定可能发生移位,故有作者采用双髋人字石膏裤固定以加强其固定效果。多数学者认为Pauwel角超过40°,则应采用适当的内固定。对发生移位者,也有学者采用双髋人字石膏裤,同时健侧行对应性牵引。
作者对此型股骨颈骨折一般采用骨牵引治疗,外展角加大至40°~45°非常重要,牵引时间约为8周或更长。最佳要求为颈干角超过正常值,以150°~160°为宜。单侧髋人字石膏裤固定6~8周,然后不负重下地活动,至伤后6个月允许负重。作者近30年的治疗经验,无一例不愈合,髋内翻和股骨头缺血性坏死发生率都低于多数作者的报道。
3� 移位经颈型骨折
该型骨折发生率高,并发症较多,多数作者主张轻柔的手法复位,然后用2~3枚螺纹钉或带套管的髋螺钉内固定。内固定须在X线电视监控下进行,操作并不困难,但强调内固定钉(针)不应穿越骺板进入骨骺,也不应太粗,必要时可用数枚加强强度。若骨折线在股骨头下,钉(针)尖不通过骺板不能达到内固定的要求时,则应采用光滑无螺纹的针为宜,针应尽早拔出,若以后发生髋内翻,Pauwel角超过50°~60°,则应考虑转子下外展截骨术加以矫正。
对此型作者也采用牵引治疗,骨折愈合满意,且髋内翻和股骨头坏死率低于国内外的报道。
4� 股骨颈基底骨折
该部位骨折多无移位,常为嵌插型或外展型骨折,为稳定型骨折,而且Pauwel角小,不易发生髋内翻。采用髋人字石膏裤固定,或先行骨牵引,然后髋人字石膏裤固定,疗效满意。
七、 并发症
小儿股骨颈骨折的并发症较多,而且比较严重。精确而熟练的复位和恰当的固定也很难保证最终获得正常的髋关节。股骨头缺血性坏死、髋内翻、骺板早闭、下肢不等长、迟缓愈合是主要并发症。有作者做过统计,5组文献报道的189例中有110例(60%)发生一种或几种并发症,在小儿特别是移位骨折中,更是一大难题。
1� 缺血性坏死
在小儿股骨颈骨折中,最大的危险是缺血性坏死。Wolcott和后来的Tucher、Trueta对股骨头颈的血供研究表明,自闭孔动脉的髋臼支发出的圆韧带动脉直到8~9岁才供给生长的股骨头骨骺少量血液,而它最主要的血供来源是通过骺外侧和干骺端上下的血管供给,均为旋股内侧动脉的分支,这些血管在后部远端关节囊抵止处进入关节,在股骨颈远端1/3处紧贴骨,在滑膜中向远端横穿。小儿骺板像一闸门,故不存在任何供应骨骺和供应干骺端的吻合支,发生骨折将中断骨内滋养血供,也使骨膜撕裂,因此很容易撕断后部旋绕的动脉或其干骺端和外侧骨骺的分支。
Ratliff(1942)描述小儿股骨颈骨折后缺血性坏死的三种类型。第一型是最严重的弥散性坏死,供应股骨头骨骺外侧、干骺端的滋养血管均断裂。该型最常见,约有50%发生缺血性坏死,预后最差。第二型的坏死局限在股骨头骨骺前上部分,有轻度塌陷。该型是由进入骨骺前的外骺血管损伤所致,约有25%的患儿发生股骨头塌陷,该型预后较好。第三型坏死仅限于股骨颈,可有25%发生坏死。
Ratliff提出股骨颈上部损伤只造成股骨颈孤立坏死,而外骺动脉并无损伤。值得注意的是,几乎所有的第三型缺血性坏死均为12岁以下患儿,同时该型85%的患儿上部骺板发生早闭。第三型如果股骨头无碎裂或塌陷者,预后尚好。
根据文献分析,经颈型股骨头坏死率(34%)高于基底型(27%),移位的骨骺分离预后最坏(坏死率85%)。10岁以下缺血性坏死发生率(21%)也显著低于10岁以上患儿(47%),小儿疗效优于青少年。治疗方法的不同也是缺血性坏死发生率不同的因素,保守治疗(35%)高于内固定(27%),若急诊手术内固定者效果更好。在先天性髋关节脱位治疗中发现,极度外展可减少股骨头血供,此已被临床及实验证实,故该位置被大家所摒弃。
缺血性坏死X线表现通常在伤后6~12个月明显,骺板早闭是危险先兆。
治疗原则与Legg-Perthes病相同,股骨头应与髋臼关系相适应,使股骨头获得较好的包容效果。对股骨头的保护非常重要,应该晚负重、扶拐负重。部分患者可采用外展旋转截骨术,许多作者临床经验证明,截骨术比带血管的植骨术要好得多。
2�髋内翻
为常见并发症,Lam报道75例小儿股骨颈骨折,23例发生髋内翻,30%发生在新鲜骨折。髋内翻与以下因素有关:①复位失败;②髋人字石膏固定后移位;③缺血性坏死和股骨头骺板早闭、股骨头骨骺和大转子骨骺不相适应,导致大转子生长过度和股骨颈短缩(短颈)。髋内翻常常与延迟愈合并存。有学者观察骨折线与预后的关系,Pauwel角小于50°,预后满意;若Pauwel角超过50°,则预后最差,最终形成髋内翻。髋内翻患儿大转子升高、突起,肢体短缩,外展受限及臀中肌跛行步态。治疗采用外展截骨术,若骺板早闭,则畸形可随年龄增加而增加,可能几年后需再次截骨。
3� 股骨颈骺板早闭
导致股骨颈长度短缩、肢体短缩和髋内翻,骺板早闭又与缺血性坏死有密切关系。
4� 延迟愈合与不愈合
常由经颈型骨折发展而成,若Pauwel角大于60°,通过保守治疗的病例,85%会发生此并发症。进行手术复位和内固定治疗时,三翼钉或Knowles钉在穿入时将骨折断端分离,导致延迟愈合与不愈合。此并发症也是造成股骨头缺血坏死的因素之一。
不愈合可采用植骨术和转子下外展截骨术治疗,使骨折线剪力转变为嵌插力,促进愈合。延迟愈合者可单独进行外展截骨术,不需植骨。
八、病例
患者,女性,12岁,左股骨颈骨折(图5-21,5-22)。
图5-21术后X线片
图5-22内固定取出X线片
第十节股骨颈骨折的不愈合
股骨颈骨折愈合较慢,平均为5~6个月,因此判定愈合与否不得少于1年。在无移位的病例组中,不愈合甚少见。但在有移位的股骨颈骨折中,有20%~30%发生不愈合。
一、影响骨折不愈合的因素
1�年龄
大多数学者认为年龄过高是影响骨折愈合的一个因素。在国外以75岁为界,75岁以上不愈合率为32%~41%,75岁以下为18%。因此75岁以上高龄患者其不愈合率显著上升。另有资料表明,70岁以下的患者,其平均骨折不愈合率为10%,且各年龄组无显著差别;而70岁以上者,则不愈率高达50%。
这些资料都肯定年龄过高对骨折愈合是个很显著的不利因素。不但应考虑到患者的自然年龄,还应考虑到患者的生理状况,或称为生理年龄,事实上有些患者确实是老而不衰,也有些患者是未老先衰。因此,生理年龄往往比自然年龄更具有实际意义。
2�骨折移位程度
骨折移位越严重,其愈合越困难,这已是公认的规律,而且是影响骨折愈合的最重要因素。外展型及内收型轻度移位者,愈合率为96�6%,中度移位者为85�7%,严重移位者为59�2%。
3�骨折部位
目前多数人认为,除股骨颈基底骨折以外,单以囊内骨折而论,骨折部位对愈合无明显影响,或很少影响,但高位骨折发生股骨头缺血坏死率高。
4�骨折部位粉碎
粉碎性骨折多发生于股骨颈后侧,且在复位前X线片上难以发现,多于复位后,侧位相上呈现一典型的蛇形骨片。近年来,不少学者对股骨颈后侧骨折片的发生机制及临床意义进行探讨,大多数的学者认为是一个影响骨折愈合的因素。在GardenⅢ、Ⅳ型的骨折中,轻度粉碎者的不愈合率为5%,中度粉碎者为21�3%,严重粉碎者为75%。后缘粉碎影响内固定的坚固性也是一个因素。
5�骨折线的倾斜度
关于Pauwels和Linton角测量的临床意义,目前把骨折线倾斜度作为单独因素来判定骨折愈合,根据是不足的。骨折线倾斜度对骨折愈合并无明显影响。
6�骨折复位程度
复位质量直接影响骨折的愈合,这一事实已被多数学者证实。复位不良者不愈合率为55%,而复位较好者不愈合率为35%。因此,准确复位是提高愈合的重要因素。
7�手术时间
近年来多趋向于早期进行手术治疗,有些人甚至把股骨颈骨折内固定列为急诊手术。一般认为早期手术疗效好,强调最好是在伤后2~3天内施行。原则上不超过1~2周。24小时以内手术者,不愈合率为20%,2天后手术者不愈合率为50%,也有人发现2周后手术者,其不愈合率增加。在国内,主张急诊手术者少见,在时间掌握上较宽。
8�开始负重的时间
在开始负重时间上存在着分歧意见。在1964年以前主张晚期负重者占统治地位,一般都是在X线检查证实有骨性愈合后再开始负重。1964年以后,更多学者对此提出异议,如Garden在1961年报道了用三翼钉治疗112例,结果分成两组,早期负重组57例,于手术后2周开始负重;晚期负重55例,手术后12周开始负重,随诊3年以上,比较两组结果无任何差别。早期负重并不增加内固定失败率及骨折不愈合率。
二、股骨颈骨折不愈合的表现
1�临床表现
患髋疼痛多不严重,患肢无力和不敢负重,患肢短缩,下肢旋转受限等。
2�X线表现
可见:①骨折线清晰;②骨折线两侧骨质内有囊性改变;③有部分患者骨折线虽看不见,但连续拍片过程中,可见股骨颈吸收变短,以致内固定物突入髋臼内或钉尾向外退出;④股骨头逐渐变位,股骨颈内倾角逐渐增加,颈干角变小。
第十一节自体植骨与血管束骨内植入治疗股骨颈骨折
骨移植术是骨科临床常用的手术,其主要适应证为骨折不愈合或延迟愈合、外伤或肿瘤切除后骨缺损以及关节融合术时用以提高手术疗效。根据被移植骨的组织结构可分皮质骨移植(强度高)或松质骨移植(生长速度快),根据移植骨的来源又可分自体植骨、同种异体植骨或异种植骨,前两种已骨被广泛应用于临床,后者尚处于实验阶段。为了使移植骨有较好的血供,人们采用带肌蒂骨移植和带血管蒂骨移植,取得了良好的疗效。近年来由于显微外科技术的发展,已采用带血管的游离骨移植。本节就自体植骨与血管束骨内植入作一介绍。
一、自体植骨
自体植骨最常用骨为髂骨,有时可应用肋骨,腓骨及胫骨可提供强度高的皮质骨,也可应用。自体植骨的效果可靠,与受骨融合速度快,常被用作衡量其他骨移植效果的标准。骨移植后,由于血供受阻,部分移植骨发生坏死,在镜下可见坏死处出现炎症反应及水肿,深部的骨细胞自溶,以后巨噬细胞将坏死的组织清除,同时毛细血管及原始的间质组织长入,这个阶段约需2周。其后,移植骨的存活过程视其组织结构而有所不同。在松质骨,原始的间充质细胞分化为成骨细胞,继之很快在坏死的骨小梁周围聚集并产生骨样组织,最后将坏死骨包围在中心,由破骨细胞将其清除,新生的骨小梁逐步根据应力而排列成原来的结构,骨髓方面亦有新的骨髓细胞产生,此时修复过程即告完成。在皮质骨,初期血管再生的时间较长,在哈弗管内的破骨细胞的增大,破坏及吸收坏死骨,这样所造成的空隙逐渐被毛细血管及原始的间充质组织所充填,成骨细胞产生骨样组织后形成新的哈弗系统。总之,皮质骨的存活要比松质骨迟得多。
Phemister称上述过程为“爬行替代”现象,并认为移植骨与受骨的融合完全取决于移植骨的血管再生状况。Stringa的实验证实,早期血管再生和移植骨的最后融合有非常密切的关系。但只有在移植骨与周围软组织间的剪力被骨痂消除后,血管才能长入,因此应设法在最短的时间内产生尽量多的骨痂。至于这种骨痂由哪种细胞形成,目前尚无统一的看法。Ray证明,移植骨上的细胞虽然暂时失去了血供,但仍可维持成骨能力,在形成初期骨痂上起主要作用的是移植骨上的细胞。Elves发现,新鲜骨移植后的成骨过程可分为两个阶段,第一阶段(移植后3周内)的成骨作用由移植骨上的细胞产生;第二阶段(移植后8周内)的新生骨由受骨上间质细胞分化而成。其理由:①因骨细胞已死亡,故无第一阶段表现;②如将移植骨先用放射线照射(6�5~8�5Gy),就可使第一阶段的成骨受到明显的影响;③第一阶段的成骨作用与供骨者的年龄有关,而与受骨者的年龄无关。细胞的来源,来自移植骨与受体骨表面的成骨细胞、受体骨上的软组织以及循环血流中的游离成分等。用组织化学的方法显示,移植骨表面细胞和隐窝内骨细胞均有代谢能力,对早期形成交织骨的原始支架起重要作用,因为在这种骨内,毛细血管可以长入。成骨细胞的其他来源系在骨内膜及骨外膜的形成层。骨膜有良好的成骨能力,King将狗的胫骨骨膜做成骨膜管,成功地将其移植并架桥于骨缺损处,显示其有良好的成骨能力。松质骨比皮质骨有更好的成骨能力,有人认为这是松质骨片体积较小的缘故,其实并非完全如此。Anderson的研究提示,当骨片的面积小于1mm2时,移植骨就不能显示其成骨活性,组织学检查亦未发现细胞存活;相反,这些骨片将成为异物而产生炎症反应。移植骨上的细胞是否存活,决定于它是否能直接吸收到它所需要的营养。松质骨开放结构可使骨细胞直接与体液相接触而得到营养,而皮质骨则不然,血管只能通过哈弗管才能长入。松质骨广泛的骨内膜具有很强的形成新骨的能力,而皮质骨的内膜极少产生骨痂。此外,松质骨尤其是髂骨含大量的红骨髓,骨髓中的初期网状细胞、未成熟的生血细胞和骨髓血管中的内皮细胞都可分化成骨细胞,而且松质骨在其坏死基底被移除前,新骨已开始沉积在死亡的骨小梁网状结构上,而皮质骨则一定要在坏死骨被清除后才能有新骨产生,因此其成骨过程较长。
随着新毛细血管逐渐长入移植骨,带来了许多间充质干细胞,它具有分化为成骨细胞、成软骨细胞及成纤维细胞的能力。植骨处的营养条件以及纯机械作用均可影响这种分化过程。高氧量高压可促使成骨细胞形成,低氧量高压有利于成软骨细胞形成,而在高氧张力下则可导致纤维组织形成。
Bassett认为,新骨形成需要有三个条件:①存在可以生骨的细胞;②足够的营养供应;③适当的诱发产生新骨的刺激。因此须尽可能保护移植骨上的骨细胞,不使其死亡,还要有一个血供良好的受骨区。不同程度的手术创伤可影响移植骨血管再生的时间,用切骨刀切下的植骨片的愈合能力比用高速电锯取下的骨片好,在取骨和准备受骨区时,均应尽可能减少对组织的创伤。Bassett证实,如将移植骨在空气中暴露30分钟以上,即可造成骨细胞死亡;手术灯的照射、消毒药品、骨蜡、抗生素等均可杀死骨细胞。如将移植骨暴露在空气中1小时,就会降低其成骨能力,而浸在生理盐水中1小时则无影响。因此须将植骨片很好地泡在浸渍血液的盐水纱布中,勿直接受手术灯照射,并尽快移植至受骨区。在受骨区亦应消灭无效腔,清除血肿,切除坏死组织。移植松质骨的厚度不应超过5mm,以利于与组织紧密接触。有人指出,如在2~3周前准备好受骨区,使受骨区先形成新骨及新毛细血管,可提高骨移植术的成功率。
为了保持移植骨细胞的存活状态,须设法不中断移植骨的血供。故近年来采用带肌蒂骨片移植,如缝匠肌肌蒂髂骨瓣、股方肌肌蒂骨瓣移植治疗股骨颈骨折,还有带旋髂深血管蒂髂骨瓣移植治疗股骨颈骨折,提高了股骨颈骨折的愈合率,降低了股骨头缺血性坏死的发生率。
自体植骨的缺点为需另作切口取骨,因而增加了患者的痛苦,无法供应大块或关节植骨。
二、血管束骨内植入
1978年,保利喜英等报道了骨内植入动静脉的动物实验及临床应用。他的研究侧重于血管束植入后如何新生血管、重建血液循环,动静脉植入后骨组织生长变化的基础研究报道尚未见到。而待德等对血管束植入骨内后骨组织的变化进行了实验研究,结论为:①血管束骨内植入后新生血管来源于血管束自身的微循环并向四周呈放射状增生,大量增生的血管网最后形成血管系统,关于动静脉间循环通道是否存在,Horri及沈祖尧的研究已经证实;②植入血管束是新成骨活动的启动因素。血管束植入后,可以形成新生血管网,重建血液循环,为成骨活动提供营养,同时给新生骨组织提供其必不可少的细胞成分,还可使血管束周围结缔组织带进部分胶原纤维,参与成骨活动。植入的血管束带来以下几种细胞, 血管束周围疏松结缔组织中及血管周围含有的间充质细胞;血管壁上的成纤维细胞、平滑肌胞、内皮细胞等。间充质细胞可衍变为成骨细胞;成纤维细胞、成软骨细胞等各自履行特定功能;成骨细胞、成纤维细胞能分泌胶原纤维产生钙盐,细胞本身转变为骨细胞,形成新生骨组织,骨内残余的间充质细胞等可能也参与活动。作者认为,在形成新生骨组织的过程中,胶原纤维起着十分突出而又非常重要的支架作用,新分泌的胶原纤维实际上是松质骨的前身,在一定条件下,它们可转化为类骨组织进而成为松质骨。骨新生中,破骨细胞吸收,清除死骨的作用也是不可忽视的,成骨与破骨常同时存在,相辅相成。带血管束骨移植后,可用血管造影或同位素扫描了解血管是否通畅和骨片是否存活。Bos认为,在术后1周内作99mTC扫描,可判断血管是否通畅,从而间接证明移植骨的存活,但1周后作99mTC扫描不可靠。Berggren亦同意这一点,他指出如果移植骨上已有一层新骨形成,即使移植骨本身已死亡,亦可有阳性结果。带血管骨移植后,若血管发生阻塞,附着在移植骨上的软组织将坏死,可影响骨的正常爬行替代及外骨痂的形成。因此,在决定采用带血管束骨移植时,应严格掌握手术指征,切勿贸然使用。
第十二节股骨颈骨折骨不愈合的治疗
股骨颈骨折已超过3周,或经过治疗而骨折不愈合,或股骨头已发生缺血性坏死的,均按陈旧性股骨颈骨折处理。股骨颈骨折后一般情况是缺血性坏死多于骨折不愈合,因此应强调防止股骨头缺血性坏死的发生,早期诊断骨不愈合。
一、陈旧性股骨颈骨折
1�截骨术
主要适用于股骨颈骨折骨不愈合。原理是通过矫正下肢的力线,消除骨折的剪式应力,增加臀肌的肌力以恢复髋部的功能。截骨的同时需做内固定及植骨术:①转子间截骨术:由大转子下斜向小转子上截断股骨,将截骨远端推向内侧,托住股骨头,术后用髋人字石膏固定6~8周或使用转子接骨板固定,辅以牵引;②转子下截骨术:由大转子顶点斜向下至小转子下方截断股骨。
2�人工股骨头置换术
切除股骨头,以人工股骨头代替。
3�髋关节重建术
有多种方法,切除已坏死的股骨头,下移外展肌,将大转子或股骨颈残端修整后,纳入髋臼。或做转子下外展截骨术,以重建髋关节功能。目前很少采用。
二、股骨颈骨折骨不愈合的原因
1�血液供应不足
骨折愈合需要足够的血液供应,血供不足是股骨颈骨折不愈合的直接原因。股骨颈骨折骨折线多数经过Ward三角,它的界限是张力骨小梁和压力骨小梁。随着年龄增长,此三角区的骨组织逐渐被脂肪所代替,当股骨颈经此发生骨折时,外侧髂动脉损伤剥夺了股骨头的最大血液供应来源,靠其他的血液供应难以维持股骨头的存活。Santos等已描述过股骨颈骨折后股骨头的病理变化和代偿能力。首先,股骨头可生存则骨折可连接,股骨头和颈的结构逐渐恢复。如愈合失败,股骨头可萎缩,直至有小部分残留。第二,股骨头亦可缺血或部分缺血,如发生骨不愈合,股骨头亦可逐渐被新骨替代,或部分替代,部分成为死骨,股骨头的松质骨逐渐被纤维组织替代。
2�复位不准确
骨折复位不好,可以导致不愈合。
3�固定松弛
是引起骨折不愈合的最重要原因。活动干扰了骨折愈合,在内固定后3~4月出现疼痛常是愈合不良引起的症状。因内固定不会引起症状,除非穿越破坏了股骨头或侵入大转子软组织。内固定过早去除,将不会减轻因愈合不良引起的疼痛,相反,将要愈合的骨折因此可造成骨不愈合。
三、骨不愈合的诊断
股骨颈囊内骨折比其他骨折更易引起骨不愈合,但在有效的内固定后,诊断不愈合是困难的。常常是6个月后才能判断骨不愈合,但有此病例在术后1年却愈合了。所以囊内骨折往往要1年后才能明确确定其愈合程度,2年后才能确定股骨头存活力。随着现代诊断技术和设备的发展,将来有可能早期诊断骨不愈合,从而为早期采取干预创造条件。
四、手术前讨论
股骨颈囊内骨折骨不愈合可导致一定程度上的肢体永久性残废,除非采用手术治疗,否则难以改善功能。当纤维愈合牢固时,有可能会行走,但要跛行,并缺少持久力。多数患者需要拐杖,但少数患者只需手杖。手术指征要明确,是否已到非手术不可,如的确需要手术治疗,则还应考虑多种情况:患者的身体与年龄、所处的年代、年龄和生理年龄是否一致。大多数囊内骨折不愈合患者的年龄实际已超过60岁,而生理年龄更大,后者与手术中、手术后的困难成正比。这类患者的心血管系统功能、泌尿道系统功能、智力退化,常是不能耐受手术的原因。
1�股骨头的状态
股骨头的活力是很重要的,可能需要1~3年才能作出明确诊断。因股骨头缺血性坏死,X线片可显示进行性改变,如能早期确定股骨头的活力,那么对选择手术方式是有帮助的。另外还须考虑关节软骨的变化、股骨头在髋臼内的活动性能以及骨的密度。
2�股骨颈的状态
骨不愈合时总有一些股骨颈被吸收,有时会很快出现,且可完全吸收。有一些则会慢些,可能要几个月后。当股骨颈接近正常长度和远端骨折片未移向近端呈缩短畸形时,手术效果最好。有一定长度的股骨颈时,人工股骨头或全髋关节量换术效果满意。若有骨质疏松时,则对内固定的稳定性是有影响的。
3�骨不愈合的期限
期限长短并不影响手术指征,但最好的时间是一旦确定不愈合应立即手术。如因时间过长,机械和生理因素可随时间增加而加重其不利因素,髋臼软骨亦会病变,导致股骨头手术失败。
五、手术方法
治疗陈旧性股骨颈骨折不愈合的手术方法很多,本文仅就几种常用的手术方法作一介绍。
1�转子间移位截骨术(McMurray截骨术)
1936年McMurray首先使用,故在国内简称为麦氏截骨术(图5-23)。
图5-23Mcmurray截骨术
(1)适应证本手术适用于一般健康状况较好、股骨头无坏死、骨折远端向上移位不多、小转子完整的陈旧性股骨颈骨折。
(2)麻醉与体位持续硬膜外麻醉或全身麻醉。患者仰卧于手术台上,患髋垫一软枕。
(3)手术步骤包括:①切口:取髋关节外侧切口,长10~12cm,以大转子为中心,上下各5~6cm切开皮肤,皮下组织,沿切口方向切开阔筋膜张肌及髂胫束,前、后拉开,显露股外侧肌,将股外侧肌沿大转子及转子附着处剥离,显露大转子及股骨上段;②暴露骨折线:在切口上部牵开阔筋膜张肌及臀中肌,切开少许关节囊,旋转患肢,摸清骨折线;③截骨:明确大转子的基底和小转子的上缘,于大转子基底下方2cm处向小转子上缘引一线,此为截骨线,进行截骨时用骨凿截骨要轻,不要用暴力,当凿到内侧骨皮质时更要小心,以免内侧骨皮质由小转子上方劈下,阻碍截骨远端向内推移;④截骨远端移位:截骨完成后,助手以双手将小腿向下牵拉,使上、下截骨面分离,并外展患肢,术者由股骨外侧锤击截骨远端,或用一骨膜剥离子撬推截骨远端,使其内移,顶住股骨头和大转子部,注意截骨远端应托住近端截骨面的2/3,应外展20°~30°,位置满意后,用两根骨圆针交叉将股骨头、大转子及股骨干三者固定在一起;⑤处理切口:冲洗切口,分层缝合切口,必要时可放置引流。
(4)术后处理术后用皮肤牵引将患肢在外展伸直位固定6~8周。在此期间,患者可坐起,并可锻炼股四头肌肌力,骨折愈合后可开始下地扶拐活动。
(5)讨论本手术的理论根据是:①截骨远端将股骨头顶住,可以减少股骨颈骨折部所遭受的剪力作用;②截骨处可吸收一部分下肢的活动,从而减少下肢活动对骨折愈合的不利影响;③截骨后股骨颈干角增加20°~30°,截骨面愈合后,患肢内收到中立位时把大转子拉下,可使因骨折远端向上移位而变松弛的臀中肌、臀小肌重新被拉紧,因而可以增加骨盆的稳定性和减少跛行。
做过这种手术的患者,髋关节稳定有力,一般能伸直到170°~180°,屈曲到90°,但内收、外展和旋转活动则受限较多。
韩魁良等的颈矩托固定术是借鉴苏联的经验,对McMurray进行了改良,使截骨远端形成一个楔状骨突,然后在近端及头下方凿一与托相对应的骨槽,将托推入槽内形成颈矩托。其具有就地骨移植,改善股骨头部血运,从而加速了骨折愈合,防止股骨头坏死,在适应证方面也可用于新鲜的股骨颈骨折。
2�转子下外展截骨术(Shanz氏截骨术)
(1)适应证适用于身体健康情况较好、骨折移位较少、股骨颈颈干角减少、骨折部已有坚强的纤维性愈合或脆弱的骨不愈合的患者。
(2)麻醉及体位持续硬膜外麻醉或全身麻醉,患者仰卧于手术台上,患髋垫一扁枕。
(3)手术步骤包括:①切口:取髋关节外切侧口,长约10cm,以大转子为中心,上、下各5cm,切开皮肤、皮下组织及筋膜,沿切口方向切开阔筋膜张肌和髂胫束,切开股外侧肌及骨膜,显露股骨上端及大转子。②截骨:于大转子下方4~5cm处,相当于小转子的下缘作一线为截骨线。截骨时要轻,为了使截骨后的两断端密切接触,可凿掉一块尖端向内的楔形骨块,尖端的角度是30°,截骨后外展患肢30°,用一预弯的约6孔或8孔钢板固定,可取同侧髂骨进行植骨,以促进截骨处的愈合。③处理切口:冲洗切口,逐层缝合。
(4)术后处理术后可用髋人字石膏于外展位固定,或用皮肤牵引6~8周,嘱患者行股四头肌锻炼,定期X线摄片检查,确定截骨骨性愈合后可开始下地活动。
(5)讨论本手术的理论根据是:①恢复股骨的颈干角;②恢复臀中肌及臀小肌的张力;③使骨折面的倾斜角减少,从而使骨折处所承受的剪力减少,因而有利于骨折的骨性愈合。
1941年我国孟继懋对陈旧性股骨颈骨折骨不愈合伴有内收畸形者,采用股骨上端斜形截骨外展嵌插治疗,称孟氏截骨术(图5-24)。陈景云在股骨颈骨折头颈切除后做股骨上端斜形截骨,外展截骨并嵌插,螺钉固定,称为改良贝氏手术。而胥少汀等在股骨近端良性肿瘤或骨病斜形截骨治疗的基础上,对手术方法进行改进,应用于股骨近端需要做外展截骨、内收截骨、旋转截骨或短缩截骨,以及需要几种截骨联合应用的患者。斜形截骨方法特点:①由于小转子下内侧皮质修整成尖,插入远段骨髓腔内后(但不宜太长),仍可在髓腔内外摇动,在外展截骨时,骨尖与远段内侧骨皮质紧贴,内收时则斜向外侧,如角尖很短或不插入,使远端骨皮质插入近端松质骨中,外展幅度可达60°左右,基本可满足各种外展截骨之需要,内收之幅度可达30°或更多,对股骨头的中心复位和改变股骨头的承重已足够;②由于截骨为斜面,嵌插截骨后,接触面大而稳定,再以1~2枚螺钉固定,便牢固可靠,一般愈合时间为6~8周,故此法具有固定时间短,愈合快的优点;③按照髋关节负重生物力学特点,内翻截骨术由于股骨颈更加横向(颈干角变小),使股骨轴线外移,较正常远离体重中心线,故做内翻截骨术时需将远端即股骨干向内推移进行固定。而本方法在内翻截骨时,由于近端骨尖插入远端骨髓腔中,远端即股骨干自然就向内推移了,符合负重生物力学要求。
图5-24孟氏截骨术
3�股骨头颈切除和转子下截骨术(改良Batohlor手术)
(1) 适应证适用于一般健康情况较好,股骨头已坏死碎裂,或骨折移位很多,但不需要长久站立或体重不太重的患者。
(2)麻醉及体位持续硬膜外麻醉或全身麻醉。患者半侧卧位,在患侧骨盆下垫以砂袋,使身体与手术台成30°。
(3)手术步骤包括:①切口:取髋关节后侧切口,沿髂后上嵴与股骨大转子间连线外侧切开,切口长15~20cm,切口到达大转子顶点,然后沿股骨干以远方向延伸5~10cm。②暴露髋关节:切开皮肤、皮下组织和臀大肌筋膜,沿臀大肌纤维走向钝性分离臀大肌,于大转子以远切开阔筋膜及髂胫束,游离坐骨神经并牵向内侧,显露髋关节后侧外旋肌群,将外旋肌群于其在转子部的止点切断并向内侧牵开,髋关节后侧关节囊得以显露,“T”形切开关节囊进入髋关节,即可显露股骨头、颈和髋臼边缘。③截断股骨颈:沿转子间窝,于股骨颈的基底部用骨刀或线锯把股骨颈截断,注意在骨折远端的内侧(即小转子的上方)保留一小部分颈部,形成人工“骨刺”。该“骨刺”的底边约占全颈周围长度的1/5,其顶点宽约为0�5cm,顶点与底边成等腰三角形,高约2cm。“骨刺”形成后,用骨锉将“骨刺”锉光滑,如果髋关节内残留病变组织,则用髋臼锉放进关节间隙中,切断圆韧带,挖出股骨头颈,清除关节内残留组织。如果髋臼与股骨头已骨性愈合,则需先用骨刀切除约0�5cm的关节盂唇,而后沿髋臼的边沿切断骨性连接,使股骨头颈脱出髋臼,牵拉下肢,观察髋臼和股骨颈基底线间的距离以达到原来的宽度为合适。如果切除过少,间隙很窄不仅影响活动,而且因新生骨形成而再发生骨性强直,因此要做得充分一些。关节间隙扩大后,再切除前面的关节囊和滑膜,要注意前方的股动脉、股静脉和股神经,这一步骤出血较多,应注意补充血液,防止休克。④截骨和内固定:压迫髋臼内渗血后,准备截骨,把股外侧肌在大转子下方的附着点切并剥离一部分,显露大转子的后面和侧面,截骨线的方向是从外上方到下方,与股骨干的轴线呈45°,由股骨大转子下开始到小转子下方1cm处,先用一骨钻沿此线钻一排孔,穿透前后骨皮质,因小转子附近骨质比较坚硬,如不钻孔而直接用骨刀切则容易引起骨质断裂,使内固定不稳固。做好截骨后,把近侧骨段靠近小转子处挖一小块松质骨,其大小为可容纳远侧段的尖端为合适,然后,外旋近侧段,使股骨颈人工“骨刺”和小转子正对髋骨内上方,再把远侧段内旋25°,使髂骨和足尖向正前方,同时外展远侧段30°,用力把远侧段的尖端插入近侧段的空腔中,此时常遇到尖端过大,需要沿尖端的边缘切除一部分骨质,以便易于插入。自远侧段骨尖端的基底分别钻孔和拧入两个螺纹钉,其方向是由外下方斜向内上方,并使螺纹钉穿过小转子的骨皮质,固定方能牢靠,或者用一6孔钢板弯成股骨上段形态固定。⑤功能检查取出髋臼中填充的血纱垫,内收股骨到伸直位,观察股骨近端与骨盆倾斜角是否平行,务必使股骨的近端与骨盆倾斜角完全平行,假关节的活动度方能最大,此时试验外展后伸、内外旋动作,如髋臼骨质切除不够,可立刻再切除一部分。⑥缝合切口和牵引:彻底止血,冲洗切口,用中号丝线把股外侧肌缝回原处,然后分层缝合。切口部位用加压敷料包扎。把患者改为仰卧位,在患侧的胫骨结节作骨牵引术。
(4)注意事项包括:①侧卧位,患肢在上,同样可以进行此手术,与侧俯卧位比较,各有利弊。用侧卧位,当手术完毕时可以试验髋关节各个方向活动度,侧俯卧位时则不能试验屈髋动作。在截骨完毕,肢体外展30°,侧卧位则不如侧俯卧位容易控制。②在切断髋关节后面外旋肌群之前,必须注意避免损伤坐骨神经。③手术出血较多,输血量为600~800ml,有时达1000ml。手术中必须维持血压平稳,有时患者翻身后,血压骤降,引起休克,必须充分认识手术创伤的严重程度。
(5)术后处理用托马氏架固定下肢,骨牵引重量为4~8kg。患肢外展25°~30°,2周拆线。手术后2周即可让患者手拉牵引床架扶手向前坐起。如能很快坐直,即可获得90°被动活动度。只要术中螺纹钉或钢板固定可靠,不必担心股骨截骨处移位,由于近侧(上)段很短,杠杆剪力很小,不会发生截骨处移位。疼痛消除后,患者应积极锻炼股四头肌以及小腿及足踝活动,以防肌肉萎缩和关节僵硬。骨牵引的重量可稍微重一些,为的是维持关节间隙。术后4周,去除托马氏架,在牵引下做膝及髋的被动运动。术后6~8周摄X线片,如截骨部位骨愈合良好,即可去除骨牵引,主动进行髋关节的屈曲、伸展、外展、内收、内旋、外旋动作。其后2周,可开始扶拐下地练习行走,同时锻炼下蹲动作。术后12周,一般可扶单拐行走,逐渐弃拐。
术后肢体短缩4~5cm,患肢宜垫高鞋底3~4cm,以减少两下肢不等长并预防腰痛,一般屈曲度均可超过90°,优良者可以达到135°或基本与正常侧相同,故不影响下蹲,要强调早期锻炼。
(6)说明需注意以下两点。
关节成形术和股骨头切除截骨术的成功与否的标志是:①髋关节要有近乎正常或屈髋超过90°的活动范围,患者能坐着或蹲下排解大小便,穿鞋袜不困难;②消除疼痛;③关节的稳定;④要注意下肢的长度,争取和健侧相同,如果变短,走形跛行,久而久之,容易引起腰部疼痛。因此,任何一种髋关节手术如能同时取得以上四种满意结果:即不疼痛、活动度好、关节很稳定、肢体长度改变不多,就是满意或成功的髋关节成形术。因患者的年龄、职业、病因、关节破坏的程度、肌肉情况等,实际上常常做不到四项都好,特别是疼痛和活动度是一对矛盾,要得到既不痛活动又好的关节很不容易。股骨头颈切除转子下外展截骨术常可取得满意的活动范围和不痛的关节,是本手术的最大优点,但稳定度则稍差,Trendelenbug征常为阳性。更大的缺点是肢体短缩4~5cm,需要垫高鞋底以代偿。
Batchelor手术原来的做法是切除股骨头颈之后,把股骨外旋,使小转子对准髋臼,再在小转子下作一水平截骨,外展远侧段,用接骨板或螺纹钉固定。因股骨外旋,患者下地行走可呈“八”字足,实际上也就是手术造成了外旋畸形。而本手术对原Babchelor手术作了以下三方面的改良:①纠正外旋,先将股骨小转子对准髋臼,接着把截骨之近侧段股骨内旋。使髂骨和足尖朝向正前方,以预防术后外旋畸形。②Batchelor对股骨截骨采用了横断水平截骨术,而作者改用了转子间的斜形截骨术,其方法是由股骨大转子的下方,斜向内下方,到达小转子的下方,把截骨造成的股骨下(远)段的上端外侧骨尖插入上(近)段小转子的外侧松质骨中,同时外展远侧段30°,再用两枚螺纹钉或钢板固定,由于皮质骨嵌入松质骨中,骨愈合的时间比Batcholor原手术截骨方法(皮质对皮质)者缩短,一般只需6~8周,有利于患者早期开始功能运动。③本手术由于保留了一部分股骨颈,使其对准髋臼,争取了1~2cm的长度,所以减轻了肢体变短的程度。
第六章股骨颈骨折后股骨头缺血性坏死
第一节股骨颈骨折后股骨头缺血性坏死概述
股骨头缺血性坏死 (avascular necrosis of femoral head,ANFH)是骨科常见病、多发病,是一种对髋关节具有特殊破坏性的退行性病变,病程长且致残率高,严重危害人民的健康。股骨颈骨折是导致ANFH的原因之一,由于其发病机制尚未完全阐明,因此治疗比较困难,到目前为止尚没有较为理想的治疗方法。ANFH早期病程长,在进展至退行性髋关节病变晚期的3~5年间是可以逆转的。因此,早期诊断并给予一种安全、有效的外科治疗可以防止疾病的进一步发展,保护股骨头,延缓髋关节置换的手术时间。本文主要介绍ANFH早、中期的外科治疗进展。
一、分类和分期
1�股骨头缺血性坏死的分型
根据坏死部位的范围大小和形状分为六型:①股骨头全部坏死,较少见,是指股骨头从关节边缘起全部坏死,头下型股骨颈骨折常常可以引起全部坏死。②股骨头锥(楔)形坏死,最多见。正常股骨头分为中心持重区和内、外无压区,头中心锥形坏死即为持重区骨坏死。③股骨头顶部半月状坏死:发生率很高,骨坏死发生于股骨头的前上方,死骨呈半月状,髋关节蛙式外展位X线片显示最为清楚。④股骨头灶性骨坏死,是最轻的一种,这一类型一般不发生股骨头塌陷。⑤股骨头核心性坏死;⑥非血管性骨坏死。
2�骨坏死的发生、演变和结局
骨坏死有其规律性病理过程,即坏死发生→死骨被吸收→新骨形成。X线表现不管坏死范围大小、单发或多发,都是这一过程的缩影。股骨头坏死的X线分期方法很多,但我们一般采用Arlet、Ficat和Hageffard的5期分法。
(1)Ⅰ期(前放射线期)此期约有50%的患者可出现轻微髋关节疼痛,负重时加重。查体:髋关节活动受限,以内旋活动受限最早出现,强力内旋时髋关节疼痛加重。X线片显示可为阴性,也可见散在性骨质疏松或骨小梁界限模糊。
(2)Ⅱ期(坏死形成,头变扁前期)临床症状明显,且较Ⅰ期加重。X线片显示股骨头广泛骨质疏松,散在性硬化或囊性变,骨小梁紊乱、中断,关节间隙正常。
(3)Ⅲ期(移行期)临床症状继续加重。X线片显示股骨头轻度变扁,塌陷在2mm以内,关节间隙轻度变窄。
(4)Ⅳ期(塌陷期)临床症状较重,下肢功能明显受限,疼痛多缓解或消失,患肢肌肉萎缩。X线片显示股骨头轮廓和骨小梁紊乱、中断,有半月征,塌陷大于2mm,有死骨形成,头变扁,关节间隙变窄。
(5)Ⅴ期(骨关节炎期)临床症状类似骨性关节炎表现,疼痛明显,关节活动范围严重受限。X线片显示股骨头塌陷、边缘增生、关节间隙融合或消失、髋关节半脱位。
3�美国《矫形外科处理》一书将股骨头缺血坏死分为六期
(1)Ⅰ期微小斑点密布于整个股骨头。
(2)Ⅱ期血管梗阻已清晰可辨。
(3)Ⅲ期受累区上部出现轻微扁平改变,可见“新月征”。
(4)Ⅳ期 股骨头严重扁平改变伴不对称区和扁平区增大。
(5)Ⅴ期关节间隙狭窄。
(6)Ⅵ期关节呈严重性改变。
二、股骨头坏死的发病机制
关于ANFH的发病机制,目前主要有以下几种假说。
1�微骨折与骨质疏松学说
累积性应力学说认为全身代谢紊乱、慢性肾衰竭、饮酒、与代谢有关的疾病、激素、系统性红斑狼疮、血红蛋白病等,可使细胞功能紊乱并逐渐加重。表现为生物化学方面,钙磷代谢的变化和骨组织学变化(骨软化和骨质疏松),使骨组织抵御外力作用逐步减退,最后因应力的作用而出现微骨折,反复的微骨折可继发多处微血管病变,而激素的应用则是对骨细胞的最后摧毁性打击,使原本处于病态的骨细胞发生不可逆的改变,最后骨细胞坏死。此外,酒精对骨细胞亦有细胞毒性作用。林乔龄、廖文胜等通过动物实验证实激素使股骨头局部产生了显著的骨质疏松,表现为骨小梁稀疏、细小、丧失正常桥拱结构以及软骨下骨板菲薄等,易发生微骨折,压迫髓腔内细胞和血管致使股骨头缺血坏死。Arlet等报道患者先有骨软化及骨质疏松,又有服用激素史和饮酒史;Glimcher等亦报道肾衰竭患者的骨缺血性坏死与肾性骨病有关,这些证据都支持累积性应力学说。
2�脂肪代谢紊乱学说
Jones发现脂肪肝患者的肺与肾脏可出现脂肪栓塞。他将脂类物质注入大鼠的动脉内,造成脂类物质在股骨头软骨处沉积,同时发生股骨头坏死。Jones提出ANFH脂肪栓塞的来源有三种可能,即脂肪肝、骨髓的破坏及血浆脂蛋白的不稳定。临床病理学研究发现,骨坏死标本的血管内部,脂肪组织沉积在网状蛋白纤维的周围,从而阻塞血管,影响物质的运输。有作者 (1977年)发现,在实验动物的缺血区,退化的骨细胞胞浆内有脂质出现,与骨标本有一致的脂肪栓塞表现。Kawai等的动物实验在4周内观察到有进行性高血脂和脂肪肝。王海彬等通过动物实验认为,骨细胞内大量脂肪细胞是造成细胞死亡的原因之一,血管受压、血细胞聚集造成骨细胞代谢活力下降,加速骨细胞死亡。
3�血管内凝血学说
Saitoffn发现松质骨内出血是股骨头坏死的早期表现。Glueck、sheikh的临床研究也提示血液凝血及纤溶功能紊乱与股骨头坏死有关。于学忠等对93例股骨头缺血坏死患者的部分凝血、纤溶指标与血脂的异常情况进行统计分析,并与62例非股骨头坏死患者及健康查体者(对照组)进行了比较,认为骨坏死与血管内凝血有关。尹良军等通过动物实验亦证实血液高凝、低纤溶是产生骨内微循环血栓形成的因素。继发性纤溶导致的血流再通可引起细胞内及细胞间水肿等再灌注损伤,引起显微灶性出血而进一步损害髓内灌注。激素使血小板增多,导致血液呈高凝状态,引起静脉血栓形成。减压性骨缺血性坏死是氮气析出、阻塞血管和压迫血管所致,另外,氮气对脂肪细胞膜有毒性作用,可引起脂肪细胞肿胀和静脉窦的血液量骤减。血红蛋白病中镰状细胞在血窦和小静脉堆积,局部形成血栓所致,直接使微血管栓塞导致股骨头缺血性坏死。
4�原发性血管问题
该假说认为髋部血管的原发性病变是造成ANFH的原因。Hirsh等早年认为动脉梗死导致骨坏死。王坤正等采用墨汁动物灌注,观察了激素INFH微血管形态和密度,结果显示股骨头血管充盈不良,近关节端最为明显,毛细血管稀疏区域和无毛细血管区域明显增多,单位面积内毛细血管密度明显下降。朱盛修等采用微细硫酸钡悬浮液动物灌注,用软X线显微摄影机摄像观察微血管情况,结果显示各阶段股骨头内均未发现新血管。
笔者在此着重讨论非创伤性股骨头坏死的发病及治疗。非创伤性股骨头缺血性坏死是渐进的慢性病变过程,其病因较复杂,有时可归因于某种特殊疾病,或长期使用激素及大量饮酒等。微环境中股骨头血管栓塞使得关节囊内压力和股骨头骨内压力增高,且正常骨与病变骨交界处有一层反应性新骨,较厚且质硬,内环境的改变又妨碍了股骨头血运重建,两者相互影响,病变发展的最终结果是股骨头塌陷变形。做骨的血流动力学检查可以帮助确诊有无早期股骨头缺血坏死,其准确率可达99%。
总之,塌陷与许多因素有关,是生物学和生物力学综合作用的结果,塌陷发生在修复过程中,此时生物学反应导致生物力学性能的显著下降,尤其软骨下骨力学性能的降低,可能是后期塌陷的最主要原因。
三、治疗原则
股骨头缺血性坏死的治疗旨在缓解疼痛,尽可能维持关节面的正常。若病变持续进展,最终考虑全髋关节置换术。对于Ⅰ、Ⅱ期的病变,早期治疗原则是缓解疼痛、限制活动和不负重活动。疼痛加剧难以忍受,应予以股骨头、颈钻孔至关节软骨下,减压解痛,此法也可用于股骨头坏死扁平样改变时。也可用肌蒂(或加带血管骨瓣)移植法恢复股骨头的血液供应。当本病进入到Ⅲ、Ⅳ期时,股骨头已呈扁平状和塌陷改变,如果关节间仍有足够的完好区,可用截骨术来把完好的关节面移至负重的髋臼顶下,如Sugloka截骨法,但这种手术操作较为困难,远期效果仍有争论。当本病发展到Ⅴ、Ⅵ期时,可发生严重的退行性骨关节炎,此时可选用全髋关节置换术治疗。
四、治疗方法
全髋关节置换术是病情发展到不得已的治疗方法,早中期最重要的是将病情控制,改善或重建股骨头、颈部的血液供应。目前常开展的手术有:髋关节滑膜切除术、单纯植入术、转子部截骨术、血管束植入术、带血管蒂腓骨游离移植术、带血管蒂髂骨转位移植术、带蒂大网膜移位包绕头颈部术、骨髓间质干细胞移植、生长因子的应用、多孔钽金属植入术等。ANFH晚期(及部分中期)外科治疗的主要目的是减轻症状、改善关节功能、提高患者生存质量,可行人工关节置换术,置换的假体如图6-1所示。治疗技术包括:①股骨头表面置换术;②全髋关节表面置换术;③双动股骨头置换术;④全髋关节置换术。
图6-1人工髋关节假体
1�髋关节滑膜切除术
手术操作简单,作用在于暂时阻断其供应不足的血源,造成新的创面使之形成一个正常的关节囊,促使侧支循环增多,同时降低关节内高压,改善血液循环,增加股骨头的血供量。有时加钻孔术,效果更佳。常用于治疗儿童股骨头缺血性坏死。
2�不带血供的骨移植术
单纯骨移植通过清理死骨、填充自体皮质骨和松质骨,起到减压、支撑和骨诱导作用,其代表术式为活板门植骨术(trapdoor bone graft)(图6-2)。曾述强运用此术式治疗10例ⅡA~Ⅲ期患者,平均随访 32个月,认为经股骨头开瓣植骨术适用于Ficat分期ⅡB期以前软骨面较完好的患者。Mont等通过股骨颈或股骨头软骨开窗植骨术治疗30例Steinberg stage Ⅲ期的患者,随访平均4年,发现坏死范围小于1/3的效果较好,成功率为86%(以未行股骨头置换为成功标准);而病变范围超过1/3者成功率为44%。可见,不带血运的骨移植术适用于Ficat Ⅱ、Ⅲ期且坏死范围不超过1/3的患者。这一方法近期疗效较为肯定,远期疗效尚有争议,对机体损伤较小,手术操作较为简单。
图6-2活板门植骨术(trapdoor bone graft)
现在治疗 ANFH较少单独应用单纯骨移植,多联合其他治疗方法。Rijnen等采用髓芯减压后自体松质骨移植治疗28例ANFH,随访结果显示,18例手术临床效果良好,14例影像学效果良好。在肯定手术效果的同时也发现该手术不适用于股骨头已经塌陷及激素性股骨头坏死患者。Scher等对处于 Ficat Ⅲ期的 50个髋行转子间截骨加植骨术,平均随访8年,Harris评分由术前的36分升至87分。利用骨替代材料填充缺损部位股骨头重建术,是近年发展的一种新技术。Wood等对19例 Ficat Ⅲ期患者施行此手术,平均随访 8�7个月,Harris评分由术前的54�0分升至79�5,所有患者术后疼痛明显减轻,功能明显改善。王岩等采用记忆金属网球支架置入治疗 Ficat Ⅱ、Ⅲ期患者,取同侧髂骨松质骨植入网球内顶起已塌陷的股骨头,并以带旋髂动脉及静脉的髂骨骨块封闭股骨头、颈交界处窗口,共治疗54个髋,随访12~36个月,优良率 88�9%,因此认为该方法可以彻底清除死骨、减压,重建股骨头血运,增加股骨头负重区软骨下骨的机械支撑,降低局部应力,有利于股骨头坏死的修复与重建。
3�截骨术
截骨术通过对转子间或髋臼截骨,改变负重部位,将坏死骨偏离负重区,起到减轻疼痛、增加关节间隙、防止股骨头进一步塌陷的作用。截骨术术式很多,最早提出的是转子间旋转截骨术,随后出现各种改良术式,包括经转子或转子下截骨、屈曲截骨、旋转截骨、外翻截骨、内移截骨等(图6-3)。
图6-3股骨转子间旋转截骨术
该手术适用于较年轻、活动量较大的Ⅱ、Ⅲ期患者。李毅中报道转子间旋转截骨术治疗209 例276髋,其中113例158髋随访2~11年,有效率80%,认为只要股骨头仍留有1/3的正常关节面,就可施行此手术。张念非等对19例23髋股骨头坏死行经股骨转子部截骨术,其中17例19髋获得18月至11年随访,结果随访时Harris评分为55~94分,其中大于80分(优和良)14髋,优良率73�2%,小于79分5髋,其中4髋已行全髋关节置换术,认为经股骨转子间旋转截骨术可选择性用于治疗股骨头缺血性坏死,即坏死区位于负重面,股骨头坏死累及面小于1/3,FicatⅡ期和Ⅲ期早期的中青年(4�带血供的骨移植
此法所采用的血管束一般是股外侧动脉升支,游离较困难,途径较长,血管束易发生痉挛,可出现供血不足。当血管束植入于受压所开小窗内时,易发生扭曲与栓塞,同时也不易固定。
带血管蒂的骨转移或移植术可降低骨内高压,去除阻碍再血管化的死骨,填充松质骨,增加骨诱导作用,填入带血运的皮质骨起支撑作用,其良好血运可满足股骨头血供,加速骨愈合。根据大量文献报道,该术式治疗成人ANFH可重建血运,防止股骨头进一步坏死,其目的在于保留股骨头,推迟关节置换术。因此,适用于年龄较轻(50岁以下)的、股骨头尚未塌陷的Ficat Ⅱ、Ⅲ期患者。也有报道称该术式有影响后期关节置换的缺点,因此,该手术应以不影响后期关节置换为准,达到推迟关节置换的目的。带血管蒂的骨瓣移植术主要有三类。
(1)带血管蒂髂骨瓣移植术髂骨为松质骨,较皮质骨更易与受体骨融合而发挥其对股骨头的骨修复及血运重建的作用。Eisenschenk等对80例 FicatⅡ、Ⅲ、Ⅳ期 ANFH患者施行此手术,术后随访5年,Harris评分优良率 86�6%,效果满意。
(2)带血管蒂大转子骨瓣移植术大转子主要为松质骨,骨质与股骨头相近,血供丰富,为肌蒂和血管双重血供的骨瓣。赵德伟等应用带旋股外侧动脉横支的大转子骨瓣,联合升支髂骨瓣和旋股深血管蒂的髂骨瓣三种方法治疗220个髋,经18月至11年随访,130个髋取得良好效果。
(3)吻合血管的腓骨瓣移植术临床应用较多。吻合血管的腓骨瓣移植术基于以下理论:手术的同时施行了减压,可中断缺血和骨内高压的恶性循环;去除阻碍股骨头再血管化的坏死骨;以新鲜松质骨充填缺损,起到骨诱导作用;填入有活力的皮质骨柱,以支撑软骨下骨面和加速再血管化进程。王坤正等采用吻合血管游离腓骨移植方法治疗股骨头坏死620例,认为此术式可用于Ficat Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期的病例。Scully等发现带血运的腓骨移植对股骨头坏死 Ficat Ⅱ、Ⅲ期疗效远较单纯髓芯减压为佳。大量临床结果显示,时期越早治疗效果越明显。但该手术较为复杂并有血管吻合失败的危险,对超过65岁的老年患者应慎重。
5�带血供的骨膜移植术
骨膜具有很强的成骨作用,带血管的骨膜向股骨头坏死区植入了大量成骨效应细胞,经传导或诱导作用在坏死骨小梁表面形成新骨,并替代坏死骨小梁;移植的骨膜血管网丰富,可重建股骨头坏死区的血液循环,促进ANFH的修复。动物实验证明,带血管蒂的髂骨骨膜植入坏死区可大大改善和重建血液循环系统,成骨细胞逐渐代替坏死骨小梁,对股骨头坏死的修复有积极的促进作用。带血管蒂的骨膜移位术的优点是血液供应丰富,可以根据股骨头骨缺损区支撑不同形态的骨植入。朱盛修设计的带旋髂深血管的髂骨骨膜治疗ANFH取得满意疗效,经 3~7年的随访观察,可见患者股骨头原有塌陷重新隆起,头颈部骨密度正常,力线形成,关节间隙增宽。王岩等采用带旋髂深血管蒂髂骨骨膜治疗ANFH 75髋,经3~11年随访,优良率88�5%,效果满意。他认为本法适用于FicatⅠ、Ⅱ期、年龄应在45岁以下的患者,因年龄过大,骨膜血液循环及质量差,成骨不活跃。此手术无需吻合血管,成功率高,操作简便(图6-4)。
图6-4带血供的骨膜移植术
6�其他
包括骨髓间质干细胞移植、生长因子的应用、多孔钽金属植入。
总之,股骨头缺血性坏死的治疗必须遵循以下原则:患者痛苦小,手术创伤小;所取血供骨等组织不影响原有解剖功能,符合生理;有直接血供,还要有一定支撑作用及一定激发作用。根据以上原则,滑膜切除、单纯植骨等均无直接血供,而是促使侧支循环的建立,不宜常规应用;带肌蒂骨瓣血供不够充足,肌蒂移位牵拉范围小,且影响一定生理功能,不宜作常规应用;带血管蒂的髂骨瓣均具有血供充足、可靠的优点,为活骨移植,可任意转位,其中以旋髂深动脉、旋股外侧动脉升支蒂骨块更符合原则,应推荐应用。当选择带肌髂骨瓣移植时,应首选股方肌蒂骨瓣,其次为缝匠肌蒂骨瓣或其他肌蒂骨瓣。
对ANFH的治疗,重要的是早期诊断,根据坏死的范围、部位、分期等来决定合适的治疗方法。早、中期ANFH保留股骨头的外科治疗方法很多,由于缺乏大样本量可对比成功病例的长期随访文献,以及各文献使用的成功率标准、统计学方法、ANFH分类标准等存在差异,迄今为止尚没有一种适应证合理、疗效最好的方法被广泛接受。
第二节髓芯减压植骨术治疗股骨头缺血性坏死
髓芯减压术是最常用的早期轻中度股骨头坏死的治疗方法之一,因操作简单、创伤小、缓解疼痛症状明显等优点在临床上仍广泛应用。目前,髓芯减压术应用广泛,多配合死骨清除、植骨及生物活性材料一起应用。
多数ANFH患者发病原理基于股骨头近端存在骨内高压,骨髓组织压力增高压迫血管壁,增加血管外周阻力,降低静脉回流,引起骨髓组织水肿,水肿又使髓内压力进一步增加,形成恶性循环,导致骨缺血、坏死。髓芯减压的主要作用在于阻断这一恶性循环。其机制为:①通过钻开骨皮质,使密闭的骨腔开放,骨内压减低,静脉回流增加,使骨微循环恢复正常;②髓芯减压通过一系列复杂的反应,促进血管再生,钻孔切开许多骨内小管,刺激了血管生长,而且钻孔穿透了软骨的骨硬化区,并使股骨头与血供丰富的股骨转子部相通,有利于血管沿隧道长入股骨头,促进股骨头修复;③髓芯减压还可解除营养动脉痉挛。Plenk等通过组织学观察发现,髓芯减压术可以减轻股骨头髓腔水肿,从而延缓骨坏死的进展。
一、髓芯减压植骨术的理论依据及治疗机制
髓芯减压植骨术对于FicatⅠ~Ⅱ期的股骨头缺血性坏死即股骨头塌陷前期治疗有效,为姑息的手术治疗。1964年,Arlet和Ficat对一组髋关节疼痛而X线正常的患者进行股骨头减压,同时进行组织学检查发现,所有标本均有骨坏死的表现,减压后大部分患者疼痛症状缓解。本研究中治疗组病例28例30髋,术后均获随访15~36月,平均20月,临床疗效优良率达76�7%。股骨头钻孔早期用来测量骨内压,因其可改善股骨头内的血流,促进血供重建和坏死骨组织的修复,后来成为治疗ANFH的一个方法。有研究表明,股骨头减压可加快骨坏死的爬行替代过程。髓芯钻孔到达股骨头软骨深面的骨组织,即病变坏死区,打开了股骨头髓腔的封闭状态,减小了周围血管阻力,降低骨内压,增加了血流量,可改善股骨头的血液循环,有利于骨的再生,终止或延缓股骨头缺血坏死的进展,打破了缺血坏死的恶性循环,消除髋部疼痛症状。然而应用单纯的髓芯减压术来治疗ANFH效果欠佳,因其不能有效地改善坏死股骨头局部的应力集中。有学者认为,在股骨头坏死的修复过程中,骨吸收的速度往往大于新骨的形成,髓芯减压术可使本已薄弱的软骨下骨的机械支撑力进一步减弱,尤其是类固醇激素所致的股骨头缺血性坏死,其骨质疏松尤为明显。髓芯减压术导致应力集中,引起股骨头塌陷,因而单纯的股骨头髓芯减压术在临床中已较少采用。Kim等通过对坏死股骨头内软骨下骨和松质骨的力学测定表明,股骨头塌陷与负重区软骨下骨力学性能的降低直接相关,软骨下骨组织的力学性能下降,最终导致软骨面的断裂和塌陷。因此,如何保持股骨头负重区软骨下骨组织的正常的生物力学性能成为预防或修复股骨头坏死、塌陷的重要环节。临床应用髓芯减压联合髓内植骨,手术操作中在刮除病变的骨组织的同时行自体髂骨条及碎块填塞于病变区,可促进血管再生并使周边血管向病变区生长重建。自体松质骨具有良好的诱导成骨作用,促进坏死股骨头的修复,外加少许皮质骨,从生物力学上增强了关节软骨及软骨下骨的机械支撑作用,有利于新骨形成,防止股骨头塌陷。文献报道,只有在股骨头塌陷前进行治疗的患者才能获得满意的疗效。Steinberg等对406个髋进行钻孔减压结合植骨,随访2~14年,其中113髋平均术后29个月行全髋关节置换,312髋术后2年随访时无明显变化。他认为,ANFH在股骨头塌陷以前采用减压和植骨治疗方法并发症少,适用于ANFH早期。1985年Wang采用放射性微球技术观察髓芯减压对股骨头血流量的影响得出结论,髓芯减压能改善激素性坏死股骨头的血流量。Hungerfornd认为,该术是治疗早期(FicatⅠ、Ⅱ期)患者最适用的方法,能有效地防止股骨头塌陷,延缓人工髋关节置换的时间。有人用骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein, BMP)替代自体骨作为填充物。骨形态发生蛋白来源于骨及骨源细胞,是骨代谢的旁分泌物,也是特异性的骨生长因子,它的靶细胞为血管周围具有潜在分化能力的间充质细胞。BMP与靶细胞膜上的受体作用后,使靶细胞在结构和功能上发生改变,定向分化为不同功能特点的骨细胞,再通过软骨化骨和膜内化骨形成新骨。骨形态发生蛋白是目前治疗骨缺损、骨折不愈合常用的新技术,不但能节约自体的松质骨,而且具有良好的成骨能力,在整个治疗过程中未发现有排异反应,因而骨形态发生蛋白可广泛运用于股骨头髓芯减压植骨术中,具有良好的骨诱导作用,避免了对自体骨供区的影响。目前采用国际领先的骨金属AVN重建棒系统,开展股骨头缺血坏死的微创治疗是大趋势。骨金属AVN重建棒是由金属钽制成的,具有人体松质骨结构特点的蜂窝状立体棒状结构,孔隙率为75%~80%,弹性模量与人体骨质接近,因此这种材料同时具有金属和骨的特性,被称为骨金属。它可以对股骨头坏死区域进行结构性支撑作用,避免关节负重面的塌陷,并有对股骨头缺血坏死区域再血管化的潜能,收到了良好的治疗效果,国外大宗病例报道中期有效率约为87%。
二、适应证
此法适应于 Ficat Ⅰ期和ⅡA期患者且坏死范围 <30%者,对于ⅡB期或 Ⅲ期、Ⅳ期及坏死范围较大者需联合采用其他方法。
三、体位
取仰卧位,臀部垫高。
四、麻醉
持续硬膜外麻醉。
五、手术步骤(图6-5)
图6-5髓芯减压术
1�髓芯减压
于股骨大转子下3cm做股骨转子外侧纵行切口,长约1cm,用钻孔器在股骨大转子外下做垂线与股骨臀肌粗隆水平线相交外上象限处钻孔,用带有管芯的减压器旋至头下部病变区边缘,将活检器插入并旋进病变区,此时手感病变区组织坚硬。旋进时要严格掌握深度,避免活检器误入关节腔。拔出活检器,前端可见黄白色蜡样松散病变组织,将其送病理检查。旋出减压器外套管,用切刮器进一步实施病变区的扩大刮除。
2�隧道植骨
于髂嵴处作3cm切口,用不带管芯的减压器外套管从髂嵴向内外板间髂骨的松质骨旋进,外套管内即可得到松质骨骨柱,按所需骨量可反复多方向取骨。将取出髂骨骨柱剪碎,通过骨隧道植入病灶减压刮除区,最后用完整髂骨骨柱封堵骨隧道并加压挤牢,缝合切口。
六、手术的注意事项
髓芯减压植骨术在实际操作中需注意以下几点:①髓芯钻孔的直径不宜过大,以小于股骨颈直径的20%为宜,若过大有并发骨折的风险;②髓芯钻头到达股骨头软骨下0�5~1cm适宜,骨病变区往往位于此处,太过或不及均会产生不良效果;③清除股骨头内坏死骨及纤维组织要彻底,有效达到股骨头髓芯减压,植骨需充分,预防股骨头塌陷,降低关节内压力,促进静脉回流,阻止创伤性关节炎加重。手术后需注意以下几点:①术后嘱患者在床上活动髋关节,8~12周方可扶拐部分行走;②术后早期宜持续皮肤牵引制动,可以缓解股骨头的压力,防止因早期股骨头机械支撑不足而致股骨头塌陷、变形,减轻髋部疼痛症状;③后期要进行CPM机功能锻炼,这样可有效地增加关节软骨的营养,有利于关节软骨的修复和股骨头结构的重建,并防止病变的进展,有利于髋关节功能的恢复。
七、讨论
成人股骨头缺血性坏死(ANFH)是由于不同原因破坏了股骨头的血液供应,导致股骨头不定区域的骨小梁和骨髓等发生坏死,最终可毁损整个髋关节,它是骨科较为常见的顽症之一,其治疗一直是医学界的难点,主要分为非手术治疗、姑息性手术治疗和人工关节置换术三类。非手术治疗一般疗效较差,主要采用止痛或辅助治疗手段。Ficat认为,髓芯减压术可以降低髓内高压以减轻疼痛改善静脉血流,促进血管生长,并应用于临床治疗早期病例,有效率达80%,有学者赞成在年轻患者中于股骨头塌陷前行髓芯减压以延迟全髋关节置换的时间。在此基础上,曾一度广为应用的术式是髓芯减压术加单纯骨移植,这样不仅可减轻骨内压、清除死骨,还可提供一定的机械支撑,认为该术式适用于FicatⅡ期~Ⅲ期的病例,可延迟年轻患者人工关节置换的年龄。影像学进步尤其MRI的出现,为了解其机制提供了进一步的信息。应用髓芯减压术治疗股骨头坏死的手术疗效大大提高,一个重要的原因是所有的文献在分析治疗效果时,均是以Ficat分期进行分组的,而以X线片为基础的Ficat分期只在一定程度上反映骨坏死的严重性,它不能准确反映骨坏死的范围及程度,同属一期的患者,骨坏死的大小可能存在着相当大的差异。而随着MRI应用的普及,判断股骨头坏死的范围已经成为可能,这将使各位学者得以从更科学的水平评价髓芯减压术治疗股骨头坏死的效果。Chan等发现髓芯减压成功的患者,MRI发现病灶区很少出现活跃的血管新生现象,然而病灶区相邻的组织水肿减轻了。随着临床症状的改善,MRI证实坏死病灶不再发展。而效果差的患者,MRI显示病变加重,股骨头最终发现塌陷。笔者认为髓芯减压术能改善坏死股骨头的血液供应,骨形态发生蛋白(BMP)对坏死的股骨头具有骨诱导成骨作用,不仅能刺激新生骨的形成,爬行替代坏死的骨小梁,而且能刺激新生血管的形成。
髓芯减压术手术效果与致病因素、坏死范围、部位、面积和Ficat分期密切相关, 最近,Yoon通过对39个髋关节手术效果进行回顾性研究,也证明骨坏死的大小及位置是影响髓芯减压术效果的最重要的因素。髓芯减压术对于小面积的骨坏死效果更好。 在致病因素方面,激素性股骨头坏死的治疗效果较差。Ficat分期是在临床上应用最多的评价患者骨坏死的严重性的指标。髓芯减压术对于早期患者效果较好,适用于FicatⅠ期、ⅡA期股骨头坏死患者,而不适用于FicatⅡB期以上患者。同时有学者认为,髓芯减压术适用于股骨头坏死塌陷前期患者,对于X线检查坏死严重的Ⅱ期患者,最好同时进行转子间截骨。此外,对不愿行人工关节置换的FicatⅢ期患者,髓芯减压术也有止痛及延缓病情作用,但该术式对FicatⅢ期患者夜间痛及静息痛的镇痛效果较好,而对患者的运动痛无效。
Ficat和Arlet最初提出采用髓芯减压术获取坏死骨组织标本进行组织学检查,以确定是否有真正的股骨头坏死,骨内静脉造影显示股骨头内血流异常并且髓内压力异常增加。在此基础上,Ficat和Arlet提出髓芯钻孔减压,在一个固定封闭的股骨头、颈髓芯钻孔,降低股骨头内压力,以达到减压目的,可以成功地用于股骨头坏死的治疗。髓芯减压的目的是降低股骨头内压力,恢复股骨头正常血液循环,减轻髋部疼痛。髓芯减压对死亡的细胞没有效果,但如果后期即股骨头坏死进展期,通过髓芯钻孔减压可以起到改善股骨头血液循环、减轻骨髓水肿的作用,从而阻止或延缓病情的进展,髓芯减压是目前最常用的治疗早期股骨头坏死的方法,尽管其用于治疗股骨头坏死有近30年的时间,而且有大量作者报道了减压治疗结果,但目前仍然没有一个公认的髓芯钻孔减压的最佳适应证和具体手术方法。通常减压以股骨大转子下外侧皮质为进针点,但是减压通道直径差异偏大,从6~11mm不等。可以采用一个大直径减压通道,也可以采用多个小直径通道减压,到达股骨头坏死区不同部位。如果采用≥8mm直径环钻进行钻孔减压,环钻易钻透股骨头而损伤关节面软骨进入关节间隙,同时会降低股骨头、颈力学强度,发生股骨颈骨折。研究表明,减压通道的位置、直径和是否穿通硬化区的坏死骨对局部应力分布改变有很大的影响。较小的手术操作改变会对局部骨应力分布产生较大的影响,而且这种影响又与骨结构破坏和股骨头塌陷有关。
髓芯减压可以降低封闭的股骨头内压,并且当减压通道穿透硬化区进入囊性变区域后,可以通过减压通道引流出部分股骨头内坏死液化组织,同时通过减压通道冲洗,可以最大限度清除坏死液化组织。我们在术中减压后通常可以看到沿减压通道有少量灰白色、含有液化脂肪、乳状混浊坏死液流出。另外,采用小孔径多通道髓芯钻孔减压技术,在对股骨头、颈骨结构影响较小的情况下,在C形臂X线机透视下可以到达坏死区不同部位,比用单一大直径髓芯钻孔减压到达更多的区域,股骨头内减压更彻底,引流出更多的坏死组织,减轻骨髓水肿,有利于股骨头内血液循环恢复和组织修复,可以改善股骨头松质骨质量。同时通过髓芯钻孔减压可以刺激针道周围血管形成,刺激成骨细胞活性,增强对坏死骨的爬行替代,有利于消除残存的坏死病灶。
Smith等分析了自1979―1997年间发表的有关髓芯减压治疗股骨头坏死的文献,共702个髋,用宾夕法尼亚大学分期系统分期,治疗成功率分别为Ⅰ期78%、Ⅱ期为 62%、Ⅲ期4l%。Mont等对42篇报道,共1206髋接受髓芯减压术,进行meta分析,结果显示总临床满意率为71%,认为髓芯减压对早期股骨头坏死病例有较好的治疗效果。Kim等首先报道用多枚小直径(3mm)环钻钻孔减压技术治疗股骨头坏死,平均随访38个月,头塌陷率为14�3%,而传统减压法为45%。作者认为小直径多通道钻孔减压对股骨头、颈骨结构破坏小,力学性能影响小,股骨颈骨折等并发症发生率低。作者采取小孔径多通道髓芯钻孔减压技术治疗股骨头坏死,在平均4�8年随访期内,取得74%优良率,而且几乎没有明显的并发症发生,与文献报道相近。
第三节骨小梁金属(多孔钽)棒植入术
治疗股骨头缺血性坏死
Volokh在2005年矫形外科研究学会会议上报道认为,在ANFH早期,尽可能靠近关节面对股骨头予以支撑能有效阻止和限制股骨头坏死继续进展。于是,多孔钽金属植入物应运而生。骨小梁金属AVN重建棒为多孔钽金属假体,为Michael Christie设计并发明,自2001年至今在欧洲上市以来已有大量的假体植入,取得良好效果。
多孔钽金属植入物由Zimmer公司制成,其外形设计为一10mm直径的圆柱体,长70~130mm。批号:SFDA(I)20073462074,为多孔钽金属,圆柱形(图6-6),前方非螺纹部分直径10mm,末端螺纹部分长25mm,粗14mm,此设计可与骨质产生高摩擦力。它与人体有高度的生物相容性,且与骨骼弹性模量相当,可对软骨下骨板提供安全、有效的力学支撑。多孔钽金属植入物的整体互相连接的多孔率为75%~80%,与骨的结构较类似,平均孔
图6-6骨小梁金属钽棒
隙为430μm,适合人体组织快速长入。Bobyn等的实验表明,多孔钽金属植入物植入动物模型后出现迅速的骨长入和固定力。多孔钽的骨弹性模量与
人体腓骨相当接近,具有承担生理负荷的能力。三维有限元模型研究更确切地证明,多孔钽支撑股骨头的作用类似于腓骨植骨,此外还发现: ①多孔钽在股骨头内有与骨相同的应力和应变模式;②多孔钽最主要承受的是压力,而非弯曲及张力;③多孔钽植入的最佳位置在股骨上外侧,以便其接触并支持软骨下骨板(图6-7)。
图6-7多孔钽棒植入术的X线片
一、适应证
1�早、中期的股骨头缺血性坏死。
2�年龄小、功能要求高以及症状轻的患者。
3�股骨头坏死Ⅰ期或Ⅱ期(股骨头表面塌陷前)。
二、体位
患者取仰卧位,患侧髋部垫高30°。
三、麻醉
持续硬腰联合麻醉。
四、手术步骤
常规消毒手术视野并铺巾。于大转子下2cm处向下作长约4cm的股骨干外侧纵行切口,切开外侧骼胫束,沿肌纤维方向钝性分离股外侧肌,暴露股骨近端外侧骨皮质。以股骨头坏死病损区中心及股骨小转子上方一点,以此两点确认中心隧道线,关节内旋10°~15°以消除股骨颈本身的前倾,在大转子最高点下2cm处钻入3�2mm导针,掌握好颈干角直至股骨头软骨下5mm,在床旁C形臂X线机透视下见导针位于坏死区域的股骨颈中心位置。用空心钻逐渐扩孔至10mm,最大扩孔深度距离股骨头表面约5mm。去除导引针后,插入深度测量器,确认所需长度,选择相应长度的延长杆与丝攻末端组合,然后连接T形手柄,从股骨外侧皮质进入,顺时针旋转攻丝,所有相应长度丝攻的螺纹部分应当完全位于皮质骨内,应用假体植入器并连接T形手柄将骨小梁金属AVN重建棒植入,并将其旋入到最终位置,最后逐层缝合切口。
五、术后处理
常规使用抗生素3~5 天,3个月内不负重,非负重情况下进行髋关节各个方向的功能活动。3个月后逐步外展承重行走(双下肢外展15°、双脚尖轻度内旋5°、身体轻度前倾,双手叉腰,前进后退,每天5~6次,每次15~30分钟),直至恢复正常生活工作。
六、病例
1�男性,35岁,病史5个月(图6-8)。
图6-8多孔钽棒植入术前及术后片
2�男性,28岁,病史3个月(图6-9)。
图6-9病例10多孔钽棒植入术前及术后片
七、展望
股骨头坏死的发病率较高,其治疗是目前骨科面临的难题。其早、中期的治疗(Ficat Ⅰ、Ⅱ期)存在很大争议,方法虽多,但疗效均不太满意,往往进一步发展至塌陷或已存在的塌陷进一步发展,最终导致骨性关节炎而不得不行全髋关节置换。虽然目前人工全髋关节置换疗效已有了很大提高,但股骨头坏死患者多发生于30~50岁间,目前人工关节的使用年限尚不能达到患者的预期寿命,需再次行翻修术,患者难以接受。因此部分学者仍主张采取尽量保留股骨头的方法以延缓或替代髋关节置换。
近一个世纪以来,临床医生采用髓芯减压、血管植入、带肌瓣或带血管骨瓣移植等方法试图重建股骨头的血运。Bellot等认为髓芯钻孔减压治疗早期AVN可促进坏死股骨头内血管重建,但同时指出该方法会导致坏死股骨头内支撑结构变薄弱,加速股骨头早期塌陷,带肌瓣或带血管骨瓣移植可以提供股骨头内结构性支撑。张长青等采用改良吻合血管游离腓骨移植治疗股骨头缺血性坏死具有出血少、解剖清晰、操作简便、创伤小、并发症少及术后功能恢复较好等优点,是治疗股骨头缺血性坏死的一种有效方法。据报道,带旋髂深血管髂骨瓣移植治疗早期股骨头缺血性坏死的优良率达81%,具有重建股骨头血运、髓芯减压、清除坏死骨和支撑股骨头软骨的特点。所有上述的手术方式由于复杂而使结果很难被重复。这些方法在修复过程中股骨头不能保持一定的强度,股骨头内缺乏有力的支撑而无法阻止股骨头的进一步塌陷。
骨小梁金属AVN重建棒植入用标准髓芯减压术来降低增高的髓内压以达到缓解疼痛的目的。同时骨小梁金属AVN重建棒对股骨头提供结构性支持及生理性应力分布,没有应力遮挡。植入的重建棒为坏死取软骨下骨板提供足够的力学支撑,防止其塌陷。若软骨已塌陷,则可通过拧入重建棒将塌陷的软骨顶起,恢复股骨头正常解剖形态。尾端螺纹便于骨小梁金属AVN重建棒的植入及有效控制骨小梁金属AVN重建棒植入深度并维持重建棒位置。因重建棒的支撑和保护,也有利于骨再生及股骨头修复。骨小梁金属AVN重建棒为多孔钽金属假体,80%的孔隙率,细胞状结构类似于骨,柱状结构在内部互相连接形成的蜂窝状结构,具有与骨组织相似的弹性模量,承载生理应力。该结构使得软组织能够快速、牢靠地长入,增强在坏死区域的再血管化和新骨的生长。另外,骨小梁金属AVN重建棒具有优异的生物相容性,消除骨移植以及由此带来的相关并发症,单切口,可微创,最大限度减少并发症。
早期临床结果显示,多孔钽金属植入未出现内植物相关并发症,患者人工关节生存率和Harris评分均令人鼓舞,且手术微创,为临床治疗早期ANFH提供了一个选择。Heiner等制作ANFH模型并生物力学测试,评估多孔钽金属植入物对软骨下骨板的支持强度和有效性,结果显示植入后软骨下骨板骨缺损平均减少29%,植入物本身的强度是植入股骨头后所受压力的9�3倍。Tsao等率先对98例113个髋行多孔钽金属植入治疗,结果显示所有Ⅱ期患者术前平均Harris评分为63,术后6个月为75,术后1~2年为78,术后3年为86,术后4年为83。Shuler等临床随访39个月的研究表明,多孔钽金属棒植入后86%的成功率明显高于67%的腓骨植骨术成功率。
第四节吻合血管腓骨移植治疗股骨头缺血性坏死
带血管蒂的骨转移或移植术可降低骨内高压,去除阻碍再血管化的死骨,填充松质骨,增加骨诱导作用,填入带血运的皮质骨起支撑作用,其良好血运可满足股骨头血供,加速骨愈合(图6-10,6-11)。
图6-10吻合血管腓骨移植术后股骨头的血供造影
图6-11吻合血管腓骨移植股骨头血供
一、适应证
适用于年龄较轻(50岁以下)的、股骨头尚未塌陷的FicatⅡ、Ⅲ期患者。
二、麻醉
硬膜外麻醉或全身麻醉。
三、手术方法
取对侧小腿中上1/3处外侧切口,沿腓骨长、短肌和比目鱼之间达腓骨,游离腓骨长、短肌起点,保留少许骨膜外组织,从腓骨小头下5cm处向下切取腓骨6~8cm,牵拉腓骨,剪开骨间膜及部分肌肉组织,显露腓骨动静脉,保留相应长度血管,剪断结扎。将腓骨滋养血管对侧的骨膜纵行切开,向两侧剥离达腓骨周径的1/3,使腓骨骨膜成扇形展开。
髋部取Smith-Petersen切口,纵行切开关节囊,清理骨赘及炎性增生的滑膜组织和血管翳组织,股骨颈前外侧凿骨洞,在C形臂X线机监视下直达软骨下区,对坏死骨囊变区进行凿刮处理后,取髂骨植骨,然后将腓骨远端插入股骨头骨洞内,余部嵌入骨槽内,腓骨骨膜已剥离面与股骨颈骨槽部紧密相接,以1枚螺丝钉或克氏针固定腓骨,腓骨动静脉与旋股外动静脉相吻合。陈旧性股骨颈骨折合并股骨头坏死、骨折未愈合者同时行空心钉内固定,并清除骨端硬化组织,移植腓骨后骨端应填塞松质骨(图6-12~6-14)。
图6-12带血管腓骨的切取
图6-13髋关节切口线
图6-14清理股骨头内坏死骨
四、术后处理
术后皮肤牵引3~4周,4~6个月后根据X线改变决定负重时间。
五、病例
1�患者,男性,19岁(图6-15)。
图6-15股骨头坏死术前及术后X线片
2�吻合血管游离腓骨移植术后3年(图6-16)。
图6-16吻合血管游离腓骨移植术前及术后3年X线片
六、讨论
股骨头坏死是骨科领域的难治之症,好发于中青年,疗效不尽如人意。作者采用吻合血管游离腓骨移植治疗股骨头坏死,经过长期随访,优良率达82�5%,与国内王坤正报道的疗效接近。Urbaniak等也曾报道吻合血管腓骨移植治疗股骨头坏死,但是他们均通过大转子钻孔,刮除坏死组织,然后将带血管腓骨连同骨膜等附带软组织经大转子骨洞插入股骨头区,腓骨动、静脉与臀下动、静脉或旋股外动、静脉降支相吻合。但腓骨因周边是骨膜和软组织,始终不能与股骨头颈部的骨洞相融合,而且从大转子处钻洞进入,很难将股骨头坏死囊变区的组织清除干净。作者采用髋关节前外侧入路,切开关节囊,在股骨外侧凿成骨槽,在股骨头部顺骨槽方向钻成骨洞直达软骨下区,彻底刮除股骨头部坏死囊变组织,腓骨滋养孔对侧骨膜纵行切开,骨膜呈扇形展开,然后固定在股骨头颈部吻合血管。该方法不仅能在直视下彻底清除干净股骨头坏死骨,又可使腓骨部分与股骨头颈部松质骨相接触,术后可相互融合。同时又能充分减轻股骨头内压力和关节囊内压力,为坏死股骨头内组织修复重建创造了条件。此外,股骨头坏死的发展,术中常见关节滑膜伴有炎性增生肥厚,切除病变滑膜必然对股骨头的血供重建创造条件,同时减轻了关节腔内压力。关节囊切开将不可避免地造成股骨头部血供的损伤,但在股骨头坏死中缺血是相对的,骨外血管阻断只是股骨头坏死的潜在或危险因素,而且,由于游离腓骨移植是以较大的旋股外动静脉对股骨头颈部进行供血,可以弥补关节囊切开造成的血管损伤。在通过腓骨上的毛细血管对股骨头进行供血的同时,通过腓骨扇形张开的骨膜对腓骨与股骨相接处进行供血促进其愈合。股骨头坏死后也出现修复现象,既吸收坏死骨小梁也重建新生骨小梁,但新生骨小梁为较软的编织骨,在应力作用下易于发生骨小梁骨折,从而导致新生血管破坏、股骨头塌陷。腓骨为坚质骨,不易吸收,具有较强的支撑作用,可以防止骨小梁骨折及股骨头塌陷。将腓骨血管滋养孔的对侧骨膜纵行切开,一方面可使腓骨与股骨头颈部直接接触,另一方面可使腓骨骨膜呈扇状覆盖在股骨头颈部。覆盖骨膜不仅含有丰富的成骨细胞,血液循环极为丰富,待血运恢复后,不仅成骨活跃,而且新生毛细血管增生也比较显著。本方法适应于Ficat Ⅰ、Ⅱ期病例,对Ⅲ、Ⅳ期病例疗效欠佳,因为此期股骨头软骨已发生变性,股骨头轮廓也已发生变形。双侧股骨头坏死程度不同的患者,一侧如为Ficat Ⅰ、Ⅱ期可使用本方法,对侧Ficat Ⅲ、Ⅳ期行人工全髋关节置换。对于年龄偏小或不愿行关节置换的Ficat Ⅲ期患者也可使用本方法。
第五节带旋髂深血管髂骨植骨治疗股骨颈骨折
及股骨
头缺血性坏死
一、适应证
1�新鲜有移位的股骨颈骨折。
2�陈旧性股骨颈骨折。
3�股骨头缺血性坏死。
二、体位
患者平卧于手术台上,患侧臀部垫一个扁枕。
三、麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
四、手术步骤
1�取改良的Smith-Petersen切口,切口长25~30cm,切开皮肤、皮下组织及深筋膜,将皮瓣适当向两侧牵开,沿皮肤切口的方向切开阔筋膜,沿髂嵴切口切开骨膜,游离解剖位于髂前上棘下缘的股外侧皮神经,并保护之。显露髂骨翼,用骨膜剥离器骨膜下剥离髂骨外板,纱布填塞止血,剥离至髋关节。
2�解剖旋髂深血管,有顺行及逆行两种方法,分别为:①顺行法于腹股沟韧带处显露髂外血管,一般在腹股沟韧带上1cm处即可发现起于髂外动脉外侧壁的旋髂深动脉和起于髂外静脉的同名静脉越过髂外动脉前壁与其动脉伴行成束,沿此向外分离至髂骨;②逆行法于髂骨嵴内侧切断腹外斜肌腱膜向内侧牵开,在距离内唇2cm处边分离边切断腹内斜肌和腹横肌即可发现旋髂深血管束,沿此逆行解剖至髂外血管。
3�游离髂骨块,向后切断腹肌,切断此走向腹肌的血管支,直至所需髂骨的后缘,髂嵴内唇保留2cm宽肌肉,以保护血管蒂在髂骨块的附着。于髂前上棘后2cm处标记6cm×2cm的髂骨。切除外板皮质骨,凿下髂骨块,勿伤及血管蒂的附着。
4�显露髋关节,解剖阔筋膜张肌与缝匠肌和股直肌的间隙,结扎旋股外侧动脉升支,将缝匠肌和阔筋膜张肌向内、外分别牵开,显露股直肌。于髂前上棘切断股直肌的止点,下翻显露髋关节囊。
若为股骨颈骨折,“T”形切开前关节囊,在电视X线下或 X线摄片复位,多针或加压螺纹针固定,若为股骨头缺血性坏死,切开关节囊,将骨膜切除。
沿股骨颈纵轴方向凿开4cm×2cm×2cm的骨槽,沿槽在股骨头软骨下开窗。股骨头缺血坏死 ,要广泛刮除坏死骨和硬化骨,给予冲洗。将带血管蒂髂骨块穿髂肌深面置于骨槽内,注意勿伤股神经,使髂骨块内板面向内侧。以免血管槽受压。髂骨块前端伸入内约1�5cm,竖嵌于槽内,如不稳,可上一螺钉加强固定。
5�关闭切口,腹内斜肌和腹横肌与髂肌严密缝合。在缝合股直肌止点时,注意勿损伤旋髂深血管蒂。
五、术后处理
术后应用腹带,患肢皮肤牵引6周后可离床,3个月内扶双拐进行不负重活动,3月后可轻负重,半年后中度负重活动,9个月单拐活动,术后1年弃拐活动。伴有股骨颈骨折不愈合者,需在X线片上显示有骨连接才能扶拐下地。
六、讨论
1�Taylor等首先报道了吻合旋髂深血管的骨瓣移植术,为本术式提供了解剖学基础。Leung和Chow通过骨核素扫描和血管造影证实了带旋髂深血管蒂骨块的活性,声称它从植入的第1天就是活骨。
2�本术式有以下作用:①一次全切除关节骨膜解除了囊内压力,使静脉回流得到改善,颈部开窗、头部挖空(且软骨下潜行挖除头内坏死骨和硬化骨),解除了骨内高压,改善了血供,利于股骨头的重建;②带血管蒂髂骨块直接植入股骨头内,使股骨头即刻获得一完整的动静脉供血系统,为股骨头的血运重建、坏死的修复提供了充分的营养来源;③带血管的活骨直接取代死骨,缩短了头的重建过程,其坚硬的髂嵴有力地支持了股骨头软骨,避免了进一步的塌陷;④活骨的植入带入了多种成骨因子,促进了股骨头的修复过程。
3�本术式为同侧转移,无需吻合血管,手术相对简化,成功率高。本术式适应证广,远期疗效肯定,对有早期关节退行性改变者,仍不失为一种选择性治疗方法,用以缓解症状,延长关节使用时间,也不妨碍日后的人工关节置换术,对于青壮年患者极为有益。
4�带旋髂深血管蒂的髂骨瓣保存有足够的血液供应,在手术中肉眼可见骨瓣色泽鲜红,有滴血现象。解剖较为稳定,容易分离,血管蒂长(6~8cm),可任意转位,无需吻合血管,对改进股骨头颈部血供是肯定的。
5�本术式具有以上优点,但手术创面较大,不熟悉解剖者易误伤股外侧皮神经,骨块转位时需通过髂腰肌隧道,易受压迫,术后功能恢复较慢。
6�除旋髂深血管蒂髂骨块外,常用的还有臀上动脉深支蒂骨瓣及旋股外侧动脉升支髂骨块。臀上动脉深支蒂骨块、位置深、损伤较大,采骨量没有旋髂深血管蒂量大,易损伤骨支,移位于股骨头骺时,须通过附近肥厚肌群。旋股外侧动脉升支蒂骨瓣与旋髂深血管蒂同一手术入路,原被常规结扎的旋股外侧动脉现被利用,移位就近、松紧适宜、对功能影响小、在直视下进行、无附带损伤,但有时血管变异或较细,所以解剖不稳定为其不足。
第六节缝匠肌骨瓣移植治疗股骨颈骨折及股骨头
缺血性坏死
一、适应证
1�新鲜有移植的股骨颈骨折。
2�陈旧性股骨颈骨折骨不愈合。
3�股骨头缺血性坏死。
二、体位
患者仰卧于手术台上,患侧臀部垫一个扁枕。
三、麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
四、手术步骤
1�将已麻醉的患者仰卧于手术台上,足部固定于托足架上,C形臂 X线机从正、侧位观察患髋。
2�采用改良Smith-Petetsen切口,切口长25~30cm,切开皮肤、皮下组织及筋膜,将皮瓣适当向两侧牵开,沿髂嵴切口切开骨膜,沿阔筋膜张肌的边缘切开阔筋膜,解剖出股外侧皮神经,并保护之。
3�骨膜下显露髂骨翼前1/3的内外板,纱布填塞止血,剥离至髋关节,钝性分离缝匠肌和股直肌间隙,结扎旋股外侧动脉。于髂前上棘保留缝匠肌的附着部,切断股直肌止点并翻下,自髂骨前段连同髂前上棘凿取4cm×2cm的骨块,将骨块连同缝匠肌翻下。
4�“T”形切开髋关节囊,显露股骨头颈。若为股骨颈骨折,在C形臂X线机下复位,行多针或加压螺纹钉固定。若为股骨头缺血性坏死,切除关节骨膜,沿股骨颈纵轴方向做一4cm×2cm×2cm的骨槽,并向股骨头下软骨方向挖一1�5cm深的窗,广泛清除坏死骨和硬化骨。将肌骨瓣修成适当大小,紧密嵌于骨槽内,使其跨越骨折并深入股骨头部。一般固定较稳,必要时可用1枚螺钉固定。
5�关节囊不做缝合,逐层缝合切口,切口可放置引流。
五、术后处理
术后髋关节微屈位穿“T”字鞋或皮肤牵引固定4~6周,6周后扶双拐进行不负重活动。9月后扶单拐活动,术后一年可弃拐,注意应定期复查。
六、讨论
1�本手术前应予皮肤牵引或骨骼牵引2周左右,以矫正肢体短缩畸形。术中应维持牵引,患肢应呈外展、内旋位。
2�缝匠肌骨瓣移植具有以下作用:①具有植骨作用:有血供的骨瓣横跨骨折断端,并插入股骨头内,它既是稳定头颈关系的支架,又是沟通骨折断端两侧成骨活动的桥梁;②供血作用:缝匠肌止点较窄,且全系腱性组织,因此附着于肌止点的骨瓣血供较差,但是其骨瓣横跨于骨折断端,为缺血的股骨头和骨折断端提供了新的血供来源,既可改善头部及断端的血运,又可促进骨折的修复。
3�据肖永安等报道,对几种带蒂骨瓣移植疗效比较发现,股方肌蒂骨瓣或旋髂深血管蒂骨瓣移植的疗效优于缝匠肌肌蒂骨瓣移植。然而,如采用股方肌肌骨瓣移植,由于系后路切开,手术难度比较大。更重要的是,后路手术切开会破坏髋关节囊后侧血运,而股骨颈骨折患者骨折端的后侧常有大块缺损,显然,后路切开是不利于骨缺损修复的。如采用旋髂深血管蒂骨瓣移植,由于分离血管较费时,植骨片需留下较多软组织,所取骨瓣大小难以掌握,太小可能损伤血供,太大不易插入,因此,以操作的难度来考虑,此术式并不令人满意。缝匠肌肌蒂骨瓣移植术由于系前路切开,与前两种术式作比较,手术较小,也比较简单,易于推广,更重要的经前路切开,不破坏髋关节囊后方血运,有利于骨折后部骨的修复。
第七节股方肌骨瓣移植治疗股骨颈骨折及股骨头
缺血性坏死
一、适应证
1�新鲜有移位的股骨颈骨折。
2�陈旧性股骨颈骨折骨不愈合,头颈无吸收者。
3�Pethes病及特发性股骨头坏死。
二、体位
患者仰卧于手术台上,患侧臀部垫一扁枕。
三、麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
四、手术步骤
1�将已麻醉的患者俯卧于手术台上,足固定于托足架上,C形臂X线机正、侧位观察患髋(图6-17)。
图6-17股方肌骨瓣移植术示意图
2�取髋关节后方手术入路,切口起于大转子后面8cm,再向股骨头延伸8cm,经过大转子尖端,再沿股骨外侧向远侧20cm(图6-18)。
图6-18手术入路方式
3�切开皮肤、皮下组织及筋膜,显露臀大肌,沿臀大肌纤维走向钝性分开,显露坐骨神经并予以保护,显露股方肌(图6-19)。
图6-19浅层显露
4�分辨股方肌的上、下缘,在股方肌于股骨后方的止点,相当于转子嵴处用一小骨刀将其自止点处凿出―个长方形的移植骨片的标志,按照标志沿长方形四边用手摇钻钻孔,然后用小骨刀将钻孔相连,将此移植骨片周围松动,骨片宽为1�5cm,厚约1cm,位于大转子顶端大约3cm处,包括转子间嵴后外侧,沿着股方肌止点的方向,止于小转子平面。移植骨片准备好后,用骨刀将其凿出备用。注意不能将小转子基底部作为移植骨,移植骨的内侧缘应在股骨颈基底部关节囊的外侧。
5�显露髋关节,于大转子后缘将梨状肌,闭孔内肌,上、下�肌于其止点切断,保留部分附着处,以便术终缝合。将梨状肌,闭孔内肌,上、下�肌翻向内侧,显露髋关节后方。在后关节囊作一“T”形切口,股骨头、股骨颈和髋臼得以显露(图6-20)。
6�显露股骨颈和骨折处后方的骨皮质,必要时调整肢体的体位,通常为增加内旋位以完成骨折的解剖整复,从转子外侧部打入一枚加压螺纹钉或多枚斯氏针,穿过股骨颈到达股骨颈中心。C形臂X线检查,如钉或针的位置满意,则整复固定完成。若为股骨头坏死将骨膜切除。
7�沿股骨颈的后面凿出一个1�5~2�0cm宽槽,深为1�5cm,并向股骨头软骨之间挖一1�5cm深的窗,如为股骨头坏死,可广泛清除坏死骨和硬化骨。槽的一端应接近大转子顶端,用一螺钉固定带蒂骨瓣,不能拧转,将其固定在大转子处,拧紧螺钉。
图6-20深层显露
8�关节囊不做缝合,将梨状肌、闭孔内肌等缝回原处,切口缝合并做闭式引流。
五、术后处理
术后穿“T”字鞋或行皮肤牵引 2~4周,4周后开始床头锻炼,3月后开始扶双拐不负重活动,半年后轻度负重活动,一年后方可弃拐活动。
六、讨论
1�1962年,Judet首先用股方肌骨瓣移植内固定治疗股骨颈骨折,我国王永锡等先后报导治疗经验,使之得以广泛推广。
2�对肌骨瓣的一般要求:①有较大的供区组织面积;②供区无明显的后遗功能障碍;③能与受区手术同时进行,避免手术时间延长;④主要营养血管和神经的解剖部位恒定,并有一定长度能灵活旋转;⑤有血管要有一定口径,以便必要时做游离移植。据上述要求,股方肌完全具备理想的骨瓣条件。
3�行本手术时,股骨颈部上缘的解剖非常小心,避免影响血液循环,在分离股方肌上缘截取骨瓣时,注意保护臀下动脉外旋肌支。在游离其下缘时,要保护旋股外侧动脉横向的股方肌支,使其在移位后血流不在乎阻断通过有血供的植骨作用,促进骨折愈合,激发毛细血管增生,可防止股骨头坏死,而且使坏死的股骨头得以新生。
4�据李嘉寿等研究认为,股方肌骨瓣的血流供应是多源性的,且十分丰富。其小动脉血流量与面积变化的平方成正比,最严重时为1/20,轻时只是 1/2,所以股方肌骨瓣移植是增强股骨头颈血运的有效方法。
第八节带血管蒂髂骨瓣移植术治疗股骨头缺血性坏死
目前对股骨头缺血性坏死尚无理想的治疗方法。据有关资料报道,带旋股外侧动脉升支血管蒂髂骨瓣转移加游离植骨术治疗成人股骨头无菌性坏死具有以下优点:①青壮年患者避免行人工髋关节置换术后假体下沉、关节附近骨破坏等并发症;②彻底清除坏死骨及减压;③重建股骨头血运,形成自体骨的股骨头有利于股骨头的修复与重建。该术式适用于50岁以下股骨头坏死FicatⅡ、Ⅲ期患者,Ⅱ期病例远期效果更佳。
一、体位
患者仰卧位,患侧臀部垫高20°~30°。
二、麻醉
连续硬膜外麻醉。
三、手术步骤
取Smith-Petersen切口并向近端延长5cm,切开皮肤、皮下组织和筋膜。在髂前上棘处下方切断缝匠肌、股直肌直头起始处(有时可不切断),可见旋股外侧动脉的升支及横支,切断横支带一部分肌肉组织向上分离出升支达髂前上棘,用骨锯切取髂前上棘全厚骨质长3cm、宽2cm带血管蒂的髂骨瓣,用盐水纱布保护备用。“T”形切开髋关节囊,将患肢外旋位。在股骨头、颈交界处纵形开1�3cm ×1�8cm× 2�5cm的窗,彻底刮除或用球磨钻清除股骨头内坏死骨至股骨头软骨下骨,可用膝关节镜观察坏死骨是否清除干净,根据股骨头内缺损的骨质腔,切取适量的髂骨骨质,剪成5mm×5mm×5mm的小骨块填充于股骨头空腔并打实,再将带血管蒂的髂骨瓣植入股骨头软骨下及头颈开窗部,嵌插牢固,缝合关节囊、肌肉及各层组织。
四、术后处理
术后皮牵引10~15 天,3周后开始髋、膝关节功能锻炼,并扶双拐不负重行走,3个月后开始逐渐负重行走。
五、效果评价
所有患者均按成人股骨头缺血性坏死疗效百分评价标准进行评价,临床评价60分,其中疼痛25分,功能18分,关节活动17分,X线片评价40分。评价标准:优>90分,良75~89分,可60~74分,差
六、讨论
多种治疗股骨头缺血性坏死的方法效果不理想的主要原因是没有达到正确重建血运的基本要求。目前对股骨头缺血性坏死的治疗主要有三类,即非手术治疗、姑息性手术治疗及人工关节置换术。有文献报道,全髋关节置换并不适用于从事重体力劳动的年轻患者。50岁以上行髋关节置换术的患者中,5年失败率可达15%~20%。同时有关资料报道,长期酗酒和使用激素而致病,是由于酒精和激素具有抑制成骨活性的作用,从而产生相对的骨质疏松区,全髋置换术后可能仍存在“进行性骨坏死”,造成持续骨丢失,这是造成人工关节假体无菌性松动的因素之一。Miyanishi等考虑到力学因素,通过经大转子,股骨头旋转截骨改变负重部位,降低坏死修复区的应力。该术式对坏死病灶位于前内侧及范围较小的病例有效,而对病灶范围超过1/3的病例,远期疗效不理想,因此在采用人工髋关节置换术及股骨头经转子间旋转截骨术之前,应选择各种保留股骨头的姑息治疗以延缓或替代髋关节置换。根据股骨头缺血性坏死的病理改变,治疗方法必须解决三个问题:①改善股骨头内的血液循环;②去除坏死骨,促进新骨成骨;③新骨重建骨小梁,支撑起塌陷的软骨。正确采用显微技术可基本上达到了三个目的,大大提高了治疗效果。近年来采用股骨头髓芯减压术、血管植入、带血管蒂骨瓣或骨膜转移等方法,姑息性手术重建股骨头的血运都取得了不同程度的疗效。但前两种方法有很高的失败率,股骨头坏死常继续加重。
本术式与单纯带血管蒂骨瓣转移而未彻底清除股骨头坏死骨的术式相比有较高的成功率。总结手术经验,两种术式注意要点为:①手术中股骨头内的坏死骨没有彻底清除干净,坏死骨残留导致新的植骨及带血管蒂骨瓣的成活障碍,中间夹有的坏死骨屏障,新植入骨与原股骨头的正常骨不能直接愈合,致使坏死骨继续发展,病情逐渐加重,彻底清除坏死骨是很困难的,最好用�1�0~1�2cm长的球磨钻头伸入股骨头的坏死腔内反复磨削,并用膝关节镜边冲洗边观察坏死骨是否已清除干净;②在已清除干净的股骨头空腔内植入碎骨块时须将其填满填实,并留出带血管蒂骨瓣植入的空间;③植入带血管蒂骨瓣时须将骨瓣植入到达股骨头软骨下骨部位并将骨块嵌入开窗的骨槽内,防止骨块脱出,起到塌陷股骨头的支撑作用和血运到达股骨头软骨下骨,防止松动脱出;④血管蒂要防止扭转和形成直角,保持骨瓣的血供;⑤在切取带旋股外侧动脉升支血管蒂骨瓣的操作过程中,缝匠肌和股直肌起始部,因可影响血管蒂的显露,要根据实际情况判断是否需切断,一般较肥胖或肌肉很发达的患者需要切断,若需切断该两块肌肉,应将其原位缝合牢固,以免该肌力的减弱,影响患肢的功能;⑥本组全部为50岁以上无动脉硬化患者,血管蒂旋转扭曲角度大时亦能保持骨瓣良好的血运,成功率高,与Judet等报道吻合。但50岁以上患者做带血管蒂髂骨瓣转移术,要根据患者有无高血压、糖尿病后再慎重决定。
第九节骨髓间充质干细胞移植治疗股骨头缺血性坏死
据了解,我国每年新增股骨头坏死病例15万~20万人,累计有500万~750万病例需要治疗。目前临床上各种治疗方法效果各不相同,但治疗效果距离患者及家属的要求相差甚远。
采用“干细胞移植”为股骨头坏死的治疗提供了一个有效的、前景广阔的治疗方法,越来越受到临床医生及患者的青睐。
干细胞(stem cell, SC)是一类非特异性的细胞类型,具有自我更新和分化潜能,在一定条件下可以分化成多种功能的细胞。目前,干细胞研究完成了干细胞的临床全套安全性实验,包括急性毒性试验、长期毒性试验、致瘤性试验、致畸性试验、局部刺激试验、发热试验和免疫毒性试验,结果表明,干细胞临床应用是安全、无毒的。现已用于临床的多种疾病,在脊髓损伤、股骨头坏死、肝硬化及多种血液病和风湿病(如系统性红斑狼疮)等方面均得以应用。
干细胞移植的特点在于“干细胞能无限的增殖分裂,可连续分裂几代,也可在较长时间内处于静止状态”,而干细胞的生长通过两种方式,一种是对称分裂形成两个相同的干细胞,另一种是非对称分裂,由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀地分配,使得一个子细胞不可逆地走向分化的终端成为功能专一的分化细胞;另一个保持亲代的特征,仍作为干细胞保留下来。分化细胞的数目受分化前干细胞的数目和分裂次数控制。可以说,干细胞是具有多潜能和自我更新特点的增殖细胞。
利用骨髓干细胞的趋化、分化功能,通过将骨髓干细胞植入骨坏死区域,使血管重建和骨组织恢复,从而恢复股骨头的正常结构和功能。此项技术适合于早、中期股骨头坏死疼痛严重患者,更适合于骨坏死区为大面积空洞,但股骨头外形尚可者。医院利用此项技术治疗的同时,还配合独创的“6+1”特色疗法与物理疗法,以促进干细胞成活及增殖分化。实践证明,干细胞移植对国际分型Ⅰ、Ⅱ期的股骨头坏死患者可以达到治愈的目的,临床显示接受干细胞治疗越早,效果越好。
随着研究的深入,根据治疗需要,经过不同途径注入靶器官,促进细胞再生,修复受损的器官功能,达到治疗的目的。它是目前现代生物医学工程技术用于临床医学治疗方面最先进的手段。
一、股骨头坏死和骨髓间充质干细胞
无菌性非创伤性骨坏死是股骨头缺血性坏死的一种类型,其发病机制还不完全清楚,应用糖皮质激素和酗酒被公认是最常见的危险因素。通过研究观察推测可能的病理生理机制包括脂肪栓子、股骨头血管的微血管被骨髓脂肪填塞、骨髓脂肪的逆行栓塞、小梁骨的微骨折。近来的文献报道,股骨头坏死患者的骨髓间充质干细胞的活性和数量都出现下降,这表明该疾病可能是骨细胞和(或)间充质细胞疾病。
骨髓和股骨头坏死的关系非常复杂,股骨头坏死患者的MRI检查会出现骨髓信号的改变,转子间区的脂肪增多,一些患者骨髓中的成骨干细胞减少。有证据显示,类固醇会导致脂肪形成并刺激克隆骨髓细胞中的脂肪特异基因。另外,骨坏死患者髂嵴的骨髓也显示异常,并且在皮质类固醇治疗后干细胞池减少。有作者报道,类固醇在体外对于克隆骨髓细胞产生脂肪形成和刺激脂肪特异基因效应。脂肪细胞和成骨细胞共有一个干细胞池,因为类固醇刺激骨髓干细胞向脂肪细胞分化,干细胞池减少会导致多能间充质干细胞数量不足,从而不能提供足够的成骨细胞以适应骨重建的需要,导致骨坏死。
在正常胎儿发育过程中,骨髓具有完全造血功能活性,红骨髓向黄骨髓的转变过程一直持续到25岁,直至出现成人分布形态。在正常成人,股骨头不存在造血骨髓,但在股骨干近端还保留红骨髓。股骨干近端分布造血骨髓与各种因素有关并可能发生变化。MRI检查显示在一些股骨头缺血性坏死的患者中红骨髓过早转变为脂肪骨髓,于是髓内血管供应发生改变,这可能是骨坏死的易感因素,因为骨髓中的变化和骨重建相联系。另一个结果是骨原细胞的缺乏,这会影响骨坏死的发病机制中两个不同的方面,即骨坏死本身的发生和骨坏死后的骨修复。在股骨头中的死骨下和转子间区域观察到骨原干细胞的减少,进行全髋关节置换术的骨坏死患者的股骨近端中的骨细胞坏死范围也证实了这一点。髓芯减压后可观察到骨坏死的重建和修复,但通常不完全。爬行替代不充分,股骨头不能获得满意骨重建的原因之一是骨坏死后这些患者的股骨头中祖细胞数量太少。尽管基础和临床研究都表明死骨可被活骨替代,但在骨坏死的情况下起修复作用的成骨能力低下,并且在股骨头未受累区域和转子区域中的骨祖细胞数量较健康个体少。骨祖细胞的减少是坏死的原因还是结果尚不清楚,然而,因为缺乏祖细胞,治疗策略就应该是促进并影响骨重建,通过爬行替代来保持股骨头完整,而运用祖细胞或生长因子是方法之一,因此进行髓芯减压的同时采用间充质干细胞移植是明智之举。自体骨髓移植用于治疗骨坏死源于1990年并获得良好结果,骨髓单核细胞移植的效果和具有成骨特性的干细胞的有效性有关。骨髓移植治疗效果满意的另一个可能解释是骨髓基质细胞分泌成血管细胞因子,导致血管生成增加从而促进成骨作用。
二、骨髓移植治疗股骨头坏死的机制和临床效果
1�骨髓移植治疗股骨头坏死的基础研究
基础研究表明,骨髓移植修复股骨头坏死是从骨质和血管两方面进行的。Prockop研究了骨髓间充质细胞在体内参与组织修复重建的过程发现,将细胞注入破坏骨髓的动物体内后,有近1/3的间充质干细胞起到了重建受体骨髓的作用,并且在骨和软骨组织中都有分布。当雄性鼠骨髓经静脉途径注入未去除骨髓的雌性鼠体内,供体骨髓细胞可参与长骨的形成;骨质中Y染色体阳性细胞具有成骨细胞功能活性,包裹于骨陷窝中,最终分化为骨细胞而成骨。Hou等使用鲑鱼降钙素启动子控制的报道基因,通过静脉注射后,间充质细胞广泛地存在于各种组织中,但只能在骨性组织中检测报道基因表达,形成成骨细胞亚群和成熟骨细胞。Kinnaird等报道培养的人骨髓衍生间质细胞可通过旁分泌机制促进动脉生成,基因编码与动脉生成相关性细胞因子表达增加,如血管内皮细胞生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF-2)、IL-6和胎盘生长因子等。此外,在肢体缺血鼠模型中,肌内注射体外培养的骨髓衍生间质细胞可促进侧支循环的恢复,改善肢体功能,因此旁分泌信号途径是骨髓细胞治疗组织缺血中的重要介质。一项随机对照实验中,采用自体骨髓细胞移植促进肢体缺血患者的血管再生,发现其治疗效果是由内皮干细胞的输入、血管源性生长因子(VEGF、FGF-2)和血管生成素-2的释放所致。其他研究虽然采用的方法不同,但都得出了类似结论,即干细胞通过旁分泌效应促进脉管系统生长。
2�骨髓移植治疗股骨头坏死的临床研究
研究发现,ANFH的发病可能与成骨细胞及骨髓基质细胞的功能下降有关。骨髓基质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)含有包括成骨细胞在内的许多间充质细胞,将基质细胞种植可以直接补充减少的细胞并发挥其活性。Hernigou等的一项前瞻性治疗ANFH的研究纳入了116例189髋,行髓芯减压加自体骨髓移植,经过5~11年的随访,认为BMSCs移植对早期ANFH的疗效较好,适用于Ⅰ期和Ⅱ期患者,且移植的前体细胞数量多的效果好。Gangji等比较了髓芯减压术加BMSCs移植与单纯髓芯减压术治疗早期(ARCOⅠ~Ⅱ期) ANFH的疗效,发现前者疗效明显优于后者(图6-22)。
图6-22骨髓移植后股骨头内骨细胞的变化
三、骨髓间充质干细胞治疗方法(图6-21)
BMSCs治疗ANFH的移植方法主要有三种。
1�髓芯钻孔减压并干细胞注射移植
Yan等在髓芯减压的基础上,经减压通道置入一根硬膜外导管,将自体BMSCs注入,经12个月随访,19个存在股骨头坏死的髋关节治疗后均无股骨头坏死恶化,MRI 复查显示平均股骨头坏死区体积从治疗前的31�88%减小至 13�18%,其中ARCO-Ⅰ和Ⅱ期病例的改善较为明显;接受该疗法的患者,髋关节疼痛一般在3周左右即有缓解,肢体功能在半年左右开始恢复,Harris评分由58�74分升至75�54分。
图6-21骨髓间充质干细胞治疗
2�骨髓间充质干细胞动脉灌注
ANFH具体机制还不明确,但股骨头血液供应遭到破坏而导致坏死是其最终结果。实验研究表明,BMSCs可疏通发生病变的股骨头内血管,改善股骨头坏死区及周围组织血液循环,促进血管再生。杨晓凤等采用超选择性股骨头供血动脉干细胞移植术的方法治疗ANFH患者63例,所有患者髋关节疼痛均有不同程度的缓解,其中5例患者干细胞移植后 6个月数字减影血管造影发现,不仅股骨头区有大量血管新生,原已闭塞的动脉也重新开通,血流速度增快,局部血液循环明显改善;2 例18个月X 射线摄片、CT 扫描显示股骨头坏死区缩小,可见新骨形成。
3�骨髓间充质干细胞的组织工程技术
组织工程的三要素为支架材料、种子细胞、信号因子。Sun等使用纳米晶胶原基骨复合材料作为支架材料,依据仿生原理制备的纳米骨框架材料,有降解与新骨生长匹配,接近自体骨框架以及可供成骨细胞贴附生长繁殖的优点,同时具有较强的诱导成骨能力,适合BMSCs黏附、生长、增殖和分化,并且有较强的组织相容性和适当的可降解性,能在降解过程中逐渐被新骨替代。骨组织工程学的兴起为BMSCs治疗ANFH的进一步发展提供了有力的支持:①为生长因子提供了良好的载体,使得BMSCs在成骨因子的作用下更有效的向目标组织分化;②支架的使用保证了在坏死局部有较高浓度的BMSCs;③在坏死的股骨头内建立有利于植入后为新生毛细血管、血管周围组织和骨祖母细胞长入的三维结构。但就目前而言,所有支架材料还处于研究开发阶段,在临床上的应用有待于进一步的验证。
四、骨髓间充质干细胞移植术步骤
1�骨髓穿刺、采集和分离
患者全麻,取仰卧位,双上肢外展,严格消毒铺单,预防性静脉输入抗生素。双侧髂嵴前方水平做3mm切口。骨髓穿刺针插入髂嵴,用10ml注射器抽吸。注射器内预先加入缓冲液(由400ml磷酸盐缓冲盐水溶液、25kU肝素和100ml人血白蛋白组成)抗凝。抽吸出的骨髓打入骨髓采集包,共采集400ml骨髓。在细胞和分子治疗室,滤过骨髓,去除骨屑、脂肪和细胞碎屑,然后通过一系列连续小直径网眼滤过器进行过滤。运用细胞分离机分拣出单核细胞并浓缩至50ml,常规进行细菌和真菌培养。注射液中粒细胞数量为(2�0±0�3)×109,其中包括(1�0±0�2)% CD34+ 细胞,即为造血细胞前体。采用成纤维细胞集落形成单位作为基质细胞活性的指标,成纤维细胞集落形成单位的平均数量是(92±9)×107。分拣出的骨髓单核细胞包含淋巴细胞样细胞(29±2�2)%、单核细胞样细胞(4±1)%和髓样细胞(64±1�3)%。
2�髓芯减压
在C形臂X线机透视下用3mm环锯进行髓芯减压,环锯到达坏死区,尖端位于关节软骨下2~3mm 。
3�注射骨髓
将50ml单核细胞通过髓芯减压环锯注入坏死区域,注射应缓慢进行,持续数分钟。如注射压力很高可能出现骨髓渗漏,尽管少量骨髓细胞渗漏到股骨近端的循环中,但文献报道通过放射性核素标记发现大部分细胞仍保留在骨坏死区域或股骨头中。
4�术后处理
术后预防性给予抗生素24小时,患肢避免负重3周,术后7天拆线。
五、问题和展望
对股骨头坏死病理生理机制的不断深入了解为寻找更好的治疗方法打下了基础,从现有文献报道分析,自体骨髓间充质干细胞移植操作简便、创伤小,对于早期股骨头坏死(ARCO分期Ⅰ和Ⅱ期)术后近期效果良好。但作为一项新兴的技术,仍有如下不足和问题:①术后随访观察时间偏短(2个月),远期效果不肯定;②仍有部分患者术后症状不缓解甚至出现股骨头坏死的进展。因此,对股骨头坏死机制进行更深入的研究,并对该技术进行探讨及长期观察随访很有意义。
BMSCs治疗ANFH应严格掌握适应证,一般选择病变早期患者。早期病例指具有完好外形的股骨头,根据 ARCO分期,应为Ⅰ期、Ⅱ期病例,不应该有明显的囊性改变。Ⅲ期病例由于有股骨头的塌陷,即使手术后有成骨表现,也难以阻止病变进一步发展至骨关节炎。随着分子生物学和细胞生物学的迅速发展,BMSCs的研究也会更加深入。促进、支持BMSCs生长分化成熟的各种生物因子,模拟体内微环境的细胞外基质,将BMSCs有效地分布在股骨头坏死局部等均将成为研究热点,并将取得重大突破。
第十节生长因子治疗股骨头缺血性坏死
基础及临床研究中利用各种生长因子促进骨折愈合取得了较好的效果,这些因子包括骨形态发生蛋白、成纤维细胞生长因子、转化生长因子β、胰岛素样生长因子、血小板源性生长因子、血管生成素等。最近已有学者提出,骨生长因子在治疗ANFH方面可能具有很大潜能,对于任何一种保留股骨头的手术,生长因子都可以作为一种辅助措施。在这些因子中研究及临床应用最多的是骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP),它能够刺激BMSCs分化成为成软骨细胞和成骨细胞。胡彤宁等通过动物实验证实,BMP对坏死股骨头有骨诱导作用,能刺激新生骨的形成,爬行替代坏死骨小梁,其髓芯减压加BMP骨泥组远较髓芯减压植骨组疗效好。Scully等通过冷冻和股骨颈周围软组织剥离建立狗股骨头坏死缺损模型,比较了单纯带血管腓骨移植与联合应用重组人BMP(rhBMP-2)的带血管腓骨移植的修复作用,结果显示,复合rhBMP-2组8周和12周时,股骨头内的存活骨量明显多于对照组。赵建彬等用髓芯减压自体骨与BMP植入治疗ANFH 36例41髋,结果表明,此术式可有效降低骨内压,改善股骨头血供,适于 Ficat分期0~Ⅱ期的早期患者。BMP在ANFH的治疗过程中应用广泛,在保留股骨头的各种姑息性手术如髓芯减压术、截骨术、骨移植等传统治疗方法均可用BMP辅助治疗,提高传统治疗方式的治疗效果。BMP也存在自身的局限性,其本身并不能促进股骨头的再血管化,并不能修复已坏死的股骨头组织。ANFH的基本病理特征是骨缺血,因此有可能通过刺激血管生成而达到治疗作用。碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)具有促进成骨和诱导血管形成的作用,经 bFGF处理过的移植骨血供重建及骨化较早,因此有可能促进ANFH的治疗效果。骨的形成和修复是一个由多种骨生长因子参与并调节的过程,含有BMP、bFGF等多种骨生长因子的植入物,有可能增加ANFH治疗的有效性。
生长因子治疗ANFH的研究不断深入,应重视以下几点:①获得足够的生长因子,分子生物学和基因工程的发展,人工重组技术可获取足量的生长因子;②单一生长因子刺激新骨生成,不一定能获得满意的结果,复合应用生长因子相信会有更好的前景;③生长因子作用的发挥一定程度上有赖于相宜的载体缓释系统,寻找适宜的载体是必须努力的方向;④生长因子是一个复杂的网络系统,必须弄清骨修复过程各个环节中各种生长因子的相互作用及调节机制,才能有效地对ANFH分子病理学进行纠正。
第十一节髋关节表面置换术治疗股骨头缺血性坏死
青壮年ANFH患者如行人工股骨头、人工全髋关节置换术, 大部分患者须行翻修术;部分患者首次行全髋置换术效果也不佳。双侧ANFH的病例治疗更为困难。髋关节表面置换术为这部分患者提供了一个更好的选择(图6-23~6-25)。
图6-23人工髋关节表面假体
图6-24髋关节表面置换截面图
图6-25髋关节表面置换术
一、髋关节表面置换术的优点
1�最少的骨切除,能保留正常股骨载荷,避免应力遮挡。
2�最大的本体感觉。
3�恢复了正常解剖,脱位率低。
4�手术创伤小、出血少、感染率低。
5�不影响日后翻修效果。
二、适应证
一般认为,对青壮年FicatⅢ、Ⅳ期患者,条件允许下采用全关节表面置换术。
三、局限性
1�股骨头过大囊性变者,局部骨量缺损太多易致术后假体松动或局部骨折。
2�严重骨质疏松者,术后易造成股骨颈骨折。
3�年龄大于55岁。
4�发生严重髋内翻患者。
第十二节股骨头缺血性坏死的疗效评价
一、Harris髋关节功能评价标准
髋关节功能的评价标准,我国曾较多使用Harris标准,该标准由疼痛程度得分、生活能力得分、行走能力得分和关节畸形与活动度得分而组成,对髋的功能进行较详细的分析,比较全面,能体现疼痛的缓解与髋关节功能关系。这个标准适用各种髋关节疾病的疗效评价,但是评价较复杂,在临床应用中不够方便,存在一些问题(表6-1~6-4)。
表6-1Harris疼痛程度评分
程度
表现
得分
无痛
活动正常,无不适感
44
稍痛
偶痛或稍痛,不影响功能
40
轻度
一般活动不受影响,过量活动后偶有中度疼痛
30
中度
可忍受,日常活动稍受限,但能正常工作,偶服比阿司匹林作用强的止痛剂
20
剧烈
有时剧痛,但不必卧床;活动严重受限,经常使用比阿司匹林作用强的止痛剂
10
病废
因疼痛被迫卧床,卧床也有剧痛,因疼痛跛行,病废
0
表6-2Harris生活能力项目得分
项目
日常活动
得分
项目
日常活动
得分
上楼梯一步一阶,不用扶手4
一步一阶,用扶手2
用某种方法能上楼1
不能上楼0
交通工具有能力进入公共交通工具内1
坐在任何椅子上坐1小时而无不适5
在高椅子上坐1个半小时而无不适3
坐任何椅子无不适0
鞋袜穿袜、系鞋带,无困难4
穿袜、系鞋带困难2
不能穿袜,不能系鞋带0
表6-3Harris行走能力得分
项目
程度
得分
项目
程度
得分
跛行无跛行11
稍有跛行8
中等跛行5
严重跛行0
不受限11
行走6个街区8
距离2~3个街区5
室内活动2
卧床或座椅(轮椅)0
使用
辅助
器械
不需11
单手杖长距离7
多数时间使用单手杖5
单拐3
使用双拐2
扶双拐0
完全不能走(必须说明原因)0
表6-4Harris关节畸形与活动度得分
项目
程度和范围
得分
畸形
无下列畸形:①A:固定的屈曲挛缩畸形小于30°;
②B:固定的内收畸形小于10°;③C:固定的伸展内旋畸形小于10°;④D:肢体短缩小于3�2cm
4
前屈(0°~45°)×1�0,(45°~90°)×0�6,(90°~110°)×0�35
外展(0°~15°)×0�8,(15°~20°)×0�3,大于20°×0
伸展外旋
(0°~15°)×0�4,>15°×0
伸展内旋
任何活动×0
内收
(0°~15°)×0�2
注:活动范围指数值由活动度数与相应的指数相乘而得。活动范围的总分为指数值的和乘以0�05
二、1993年北戴河髋关节功能评价标准
1993年9月在北戴河中华骨科杂志编辑部主持的股骨头缺血性坏死的专题研讨会上,专为股骨头缺血性坏死制订了X线分级评定得分标准和根据临床四项结果制订了髋关节功能评价标准(简称93北戴河髋关节功能标准)。该标准100分制,每项6级。主要由四项总分(疼痛、生活能力、关节活动、行走距离)加上X线标准得分来全面分析髋关节的功能。疗效得分为优≥80分、良>60分、可≥40分、差<分。该标准能完全分析髋关节功能情况,有利于治疗前后的对比。其项目全、较精确、疼痛分数占主要地位。但是把临床表现、体征和X线分开,记分零散,比较复杂(表6-5~6-7)。
表6-593北戴河X线分级评定得分标准
级别
评定标准
得分
6
无坏死及囊性变,股骨头无塌陷,髋臼与关节间隙正常
100
5
坏死区及囊性变尚未完全修复,股骨头无塌陷,髋关节正常
80
4
坏死囊性变存在,股骨头塌陷<2mm,髋关节正常
60
3
股骨头塌陷<2mm,关节间隙正常,髋臼无硬化
40
2
股骨头塌陷>2mm,关节间隙轻度变窄,髋臼轻度硬化
20
1
股骨头明显变扁,存在严重的骨性关节炎征象
0
表6-693北戴河不同级别与项目的具体标准
级别
疼痛
生活能力
关节活动度
行走距离
6
无痛
工作生活正常
>120°
不受限制
5
活动后偶有轻痛不用服止痛剂
基本维持原工作,但难以从事重体力劳动
161°~210°
徒步行走
>1000m
4
活动后疼痛较重偶服缓和止痛剂
不能坚持全天工作
101°~160°
徒步行走
>500m
3
限制活动后疼痛剧烈,偶服强烈止痛剂
日常生活、工作需支具
61°~100°
单拐行走
>200m
2
稍活动即疼痛剧烈,偶服强烈止痛剂
下蹲困难,不能穿鞋系鞋带
30°~60°
双拐行走
>200m
1
卧床不敢活动,常服剧烈止痛剂
丧失工作能力,生活完全不能自理
<30°
不能行走
表6-793北戴河四项六项计分标准
级别
疼痛
生活能力
关节活动
行走距离
合计
6
40
25
20
15
100
5
32
20
16
12
80
4
24
15
12
9
60
3
16
10
8
6
40
2
8
5
4
3
20
1
0
0
0
0
0
三、1995年丹东成人股骨头缺血性坏死疗效评价法
1995年8月在辽宁省丹东市,中华骨科学会骨坏死学组召开了首届全国骨坏死学术交流会。经会议充分讨论后,由王岩执笔制订成人股骨头缺血性坏死疗效评价法(百分法),简称95丹东成人股骨头缺血性坏死疗效评价标准。疗效得分,优>90分、良75~89分、可60~74分、差<60分、X线评价40分,临床评价中疼痛25分,功能18分,关节活动度17分,每小项评价细致,有实用价值。但四个大项的差距太大,X线评价占主要地位(表6-8,6-9)。
表6-895丹东成人股骨头缺血性坏死疗效评价法(百分法)
临床评价(总分60分)
得分
疼痛(25分)
A无痛
25
B轻微
20
C轻度
15
D中度
10
E重度
0
功能(18分)
A跛行
a无跛行
7
b轻度跛行
5
c中度跛行
3
d重度跛行
0
B行走距离
a无限制
7
b 500~1000m
5
c 100~500m
3
d屋内
1
e卧床
0
续表
临床评价(总分60分)
得分
C支具
a不需支具
4
b手杖
2
c单拐
1
d双拐
0
关节活动度(17分)A屈曲>90°9
>60°5
>30°2
<30°0
B外展>30°4
>15°2
>5°1
<5°0
C内旋>15°2
>5°1
<5°0
D外旋>15°2
>5°1
<5°0
表6-995丹东X线评价
X线评价(Ficat/Arlet分期)
40分
A术前评价(40分)0~Ⅰ期
35~40
Ⅱ期
30
Ⅲ期
20
Ⅳ期
10
B术后评价(40分)
0~Ⅰ期
40
Ⅱ期A(囊性变或硬化灶部分被新生骨替代)
35
B(无变化;Ⅲ~Ⅱ或Ⅰ~Ⅱ)
30
Ⅲ期A(囊性变,硬化灶,塌陷或死骨部分)
25
Ⅳ期A(关节间隙增宽)
15
B(无变化;Ⅲ~Ⅳ)
10
注:优:>90分;良:75~89分;可:60~74分;差:<60分
第七章股骨颈骨折人工股骨头置换术
第一节人工股骨头置换术
人工股骨头置换术是治疗老年性股骨颈骨折最常用的方法之一,我国于1963年由范国声首先报道应用。近年来,材料与方法又得到了不断改进,已广泛应用于临床。
一、适应证
1�60岁以上的老年人,股骨颈头下型骨折,移位明显,愈合有困难。
2�股骨颈头下型粉碎性骨折。
3�股骨颈陈旧性骨折不愈合或股骨颈已被吸收。
4�不能配合治疗的股骨颈骨折患者,如偏瘫、帕金森病或精神病患者。
5�成人特发性或创伤性股骨头缺血性坏死范围大,而髋臼损伤不重,用其他手术又不能修复。
6�不应行刮除植骨术的股骨颈良性肿瘤。
7�股骨颈原发性或转移的恶性肿瘤所致病理性骨折,为减轻患者痛苦行置换手术。
二、禁忌证
1�年老体弱,有严重心、肺疾患,不能耐受手术者。
2�严重的糖尿病患者。
3�髋关节化脓性关节炎或骨髓炎。
4�髋关节结核。
5�髋臼破坏严重或髋臼明显退变者。
三、体位
侧卧位,患肢在上,患髋屈膝45°,便于术中各方向活动。根据病情需要,须用前外侧显露途径时,则患者仰卧,患臀垫高。
四、麻醉
持续硬膜外麻醉或全麻。
五、手术步骤
1�切口
任何入路均可充分显露,可根据患者情况和术者习惯选择。如有髋关节屈曲挛缩,宜用前侧切口。后侧手术显露途径较简单,损伤小,临床多采用(图7-1)。
图7-1侧俯卧体位,髋关节后侧切口
2�切开关节囊
显露关节囊后,将关节囊“T”形或“I”形切开,向两侧翻开,并推开股骨颈基底部关节囊,即可充分显露股骨头、颈及基底部(图7-2)。
图7-2切开后关节囊
3�探查及切除股骨头
旋转患肢,探查股骨颈骨折处,可见股骨头在髋臼内转动,继续屈曲内旋患肢,使股骨颈远折端旋开,显露出留在髋臼内的股骨头的断端(图7-3)。用股骨头取出器钻入头部,拉离髋臼,用剪刀伸入头臼间剪断圆韧带,即可将股骨头取出(图7-4)。测量股骨头直径,并结合术前拍片,选择大小合适的人工股骨头。如系股骨头坏死,则将髋关节内收、内旋、屈曲90°使髋关节脱位后用摆锯在预定截骨线切除股骨头(图7-5)。清除髋臼内所有的软组织,以纱布填塞止血。将患肢屈曲、内收、内旋使股骨头颈、髓腔显露于手术野(图7-6)。
图7-3内旋股骨,显露股骨颈骨折端
图7-4取出股骨头
图7-5顺股骨颈纵轴凿开,刮除骨质 图7-6取出的股骨头
4�修整股骨颈
切除多余的股骨颈,切线上端起自股骨颈基底上缘。切向内下方,止于小转子上1�0~1�5cm,保留股骨距,截骨面向前倾斜15°~20°,以保持人工股骨头植入后的前倾角。截骨后用湿纱布将股骨颈周围软组织覆盖保护,在截面纵轴刮一长方形孔,相当于人工股骨头的柄的基部(图7-7)。再用特制的髓腔锉扩大髓腔至相当于假体柄的大小(图7-8)。注意在扩大髓腔过程中要掌握方向,切忌从股骨干侧壁穿出。最后插入股骨头柄检查,切除多余的骨质,以保证假体有切实的机械学的安置与骨性支持。
图7-7股骨颈髓腔准备
图7-8扩大、锉深骨髓腔
5�安放人工股骨头
将选用的股骨头直接安放在假体柄上后复位,测试是否合适。应与该头臼大小一致,活动自由,在牵拉髋臼时有一定的负压。国产Ⅱ型人工股骨头的柄上有两个孔供植骨或骨水泥强化固定用。因此,插入髓腔内的假体柄可用填塞植骨或骨黏固剂(骨水泥)两种方法固定。在固定之前,应先将人工股骨头柄试模试行插入髓腔,复位到髋臼中,检查假体安放位置及人工关节活动范围是否合适,如有不当应予补救后再作最后固定。
(1)植骨固定用股骨头把持器固定人工股骨头外侧孔,保持15°的前倾角,将人工股骨头颈部长轴顺股骨颈截骨面长轴安放,用力将人工股骨头插入髓腔,最后的部分应用锤入器将其慢慢捶入(图7-9)。捶入过程中将松质骨块嵌入假体柄的孔内,以期植骨与骨干愈合而固定。最后锤至股骨距恰好托住人工股骨头底面内侧为止。但此法固定不牢靠,在人工股骨头柄周围易发生透明带与硬化带,即为松动的结果,也是术后引起疼痛的主要原因之一。
图7-9用锤入器将人工股骨头捶入髓腔
(2)骨黏固剂(骨水泥)固定将髓腔内侧的松质骨刮除,仅剩皮质骨,使骨水泥可牢固地黏着(图7-10)。冲洗髓腔,清除所有骨屑、血液及凝块,然后用干纱布填塞止血,务必在干燥环境下填入骨水泥。为不使骨水泥与手套上的血、水及骨屑混合,术者应另换干燥并洁净的手套操作。然后开始调制骨水泥,将拔丝期呈黏糊状的骨水泥用手指或水泥枪充填在股骨干髓腔内,下端要超过股骨头柄的下端。最好在柄的远端先置入一团骨水泥栓,这样可避免骨水泥过多地进入髓腔(图7-11);在保持人工股骨头颈部前倾角的位置下,按上述方法最后捶入人工股骨柄。为减少骨水泥单体的吸收中毒,在填入骨水泥前,应在相当于人工股骨头柄下端的股骨干上钻孔,直通髓腔,由此插入一根直径3mm的塑料导管,充满肝素液,使髓腔内气体和骨水泥在聚合过程中释放出的单体从导管排出。假体置入后要持续保持人工股骨头的位置,待骨水泥聚合完成、干固后(需10~20分钟)才能放松,拔出导管。也可从上向下置入一根塑胶管,以便在充填骨水泥过程中,清除血液及气体,随骨水泥填入而逐渐拔出,清除溢出骨外多余的骨水泥。
图7-10用骨黏固剂固定假体
图7-11髓腔内放导管排气
6�复位人工股骨头
图7-12利用滑槽板复位人工股骨头
牵引肢体,用手指推压人工股骨头,当与髋臼相近时,外旋下肢,使头进入髋臼。也可用滑槽板插入臼内,使人工股骨头沿着斜面滑入髋臼(图7-12)。注意外旋股骨的力量不可过大,以防骨质疏松的患者因旋转暴力导致骨折。复位后可外展、内收髋关节测试,注意活动度及有无脱位倾向。
7�安放负压引流
切口彻底止血,用1‰新洁尔灭液浸泡伤口5分钟,再用生理盐水冲净,然后用丝线间断缝合关节囊。在人工股骨头附近置入一根负压吸引管,经就近的皮肤上另戳一小切口将管引出皮外。分层缝合切口。固定引流管,管口连接负压吸引器。
六、术中注意事项
1�假体的选择
目前临床上较常应用的有Austine-Moore型和Thompson型。前者可保留充足的股骨距,有利于防止术后假体下沉和松动;而后者因其颈长,股骨距不能利用,适用于无法保留股骨距的患者。人工股骨头大小的选择,原则上应与原股骨头等大,其直径可以稍小但不能超过2mm。过大易致关节间隙狭窄和骨皮质增生而发生创伤性关节炎;过小则会产生髋臼不均匀地承受压力,并容易磨损髋臼而造成中心性脱位。故术前、术中应仔细测定股骨头的直径,一般应用游标卡尺测量,也可以在术前于患髋同一平面放置假体头摄X线片测量。如选择合适,在术中将股骨头放入髋臼内试验时,应可以自由活动,而在拔除时有一定的负压。对人工股骨头的颈长选择也很重要,不论用何种假体,都必须使小转子上缘至髋臼之间的距离恢复正常。过长易致疼痛和中心型脱位,过短则易发生跛行,同样容易损伤髋臼。
2�防止感染是假体置换术的首要大事
假体置换术后一旦发生感染,多数将被迫取出翻修而后遗严重跛行。因此,手术室的无菌条件和医护人员的无菌技术十分重要。术前要按要求有良好的准备,包括皮肤准备、全身情况的改善,并应在术前2日给予足量抗生素;手术人员体表不得有感染灶;手术室房间最好要有空气净化装置,如无此设备则要求彻底消毒并保持地面干燥;手术室内人员要限制,尽量少走动;术中需严格无菌操作,减少创伤,彻底止血;切口闭合前要用新洁尔灭或洗必泰液浸泡5分钟,然后用生理盐水冲洗干净;正确安放负压吸引,充分有效地引出积液;术后抗生素预防性应用,这都是预防感染的必要措施。
3�修整股骨颈时应将颈的上外侧部分全部切除直达基底部
如此,人工股骨头可放在适度外翻位,内侧可充分填充骨水泥以持重力。轻度外翻位可减少假体的弯曲应力,避免柄的折断。保留股骨距也极重要,股骨距位于小转子上1�5cm处,此处为负重线应力集中外,骨皮质厚而坚固,足以承受人工股骨头颈领的压力,是防止股骨头下沉的主要结构。如选用Moore型人工股骨头可充分保留股骨距,安放较稳定,有利于防止术后假体塌陷、松动等并发症。但保留股骨距也不能过长,否则复位困难。
4�扩大髓腔时应将股骨上端充分显露
仔细观察与测量所选用人工股骨头的颈干角及弯度、长度,并与X线片对照研究髓腔扩大要求。首先扩大入口,外侧须靠近大转子。入口尚需足够容纳假体柄,过少易发生股骨上端劈裂。用与假体柄形态一致的髓腔锉逐渐扩大,锉的尖端指向股骨内髁,以保证外翻位和15°左右的前倾角;扩大时避免皮质穿孔,尤其对二次手术或骨质疏松的患者更需注意。同时应将髓腔内侧的松质骨全部刮除,使假体或骨水泥直接与皮质骨接触,可以增加牢固性。
5�正确应用骨水泥对并发症的预防有重要意义
骨水泥(骨黏固剂)由单体和聚合体合成。单体主要成分是甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate,MMA),为无色液体。聚合体成分主要为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA),是粉末状。两者分别包装,应用时将两者混合搅拌而成。骨水泥聚合过程要经过半流期、黏糊期、面团期、固化期。固化期骨水泥已硬固,无法充填。应掌握在面团期(即分开面团,可拔出许多丝)时迅速充填使用。故在制备骨水泥前应将术野一切准备妥当,包括止血,以免骨水泥聚合超越面团期而失效。室温高时各期历时短,更需妥当配合。再者,骨水泥的单体有一定的毒性,如大量迅速进入血液循环可致血压下降,严重者会导致休克、呼吸抑制、心搏骤停等严重并发症。因此,使用骨水泥前必须做好抗休克的急救准备,术中要保持足够的血容量。应用前也可静脉输入地塞米松10~20mg以减少反应,对有心脏病或老年患者应用时更应慎重。在植入骨水泥前于假体柄端处的股骨干上应钻一小孔,经孔置入一根细塑胶管,这样可使髓腔内的液体和气体随时排出,以减少毒性反应。单体和聚合体混合后可产生高温,可烧伤骨与邻近组织,甚至在术后导致假体周边骨质坏死、大块溶骨而导致骨折。故应用时应予预防,局部可用冰水降温。为了使骨髓腔内全部充填,最好先在柄的远端髓腔内填入一小团骨水泥栓,然后清除骨屑与止血,再用骨水泥枪自基底部一面注入一面拔出,务必均匀充填。若在股骨距处或假体柄远端充填不够或有缺损,术后假体更易发生松动及柄的折断。还应注意使髓腔内保持干燥,切忌与血块混合,其会降低骨水泥的强度。为了预防感染可在骨水泥内混合抗生素将有一定作用。为在术后能观察骨水泥的充填情况,可用混合钡剂的骨水泥。
6�用生物学固定时的注意事项
由于骨水泥的生物相容性差、发热、毒性和过敏反应等,可有多种并发症,尤其是后期的假体松动影响疗效。近年来研究不用骨水泥固定人工假体的生物学固定方法较为理想,具有良好前景。生物型与用骨水泥型假体区别在于假体柄的表面设计和材料上的不同。目前在表面设计上有巨孔型和微孔型两种,欧洲多用巨孔型,国内多用的是微孔型,其孔隙的直径在40~400μm之间,骨组织可以长入微孔内起牢固的固定作用。有时可在髓腔内,假体远端嵌入一块骨栓,愈合后可防假体下沉。生物学固定的假体在设计上应尽量减少非生理性应力,手术时假体的多孔表面必须与骨组织紧密接合,应避免二者之间的微细活动,故术后6周内不能负重。要使假体与骨间密切相接,就要求有合格的假体、器械和严格的技术操作。目前在尚未达到要求时,如能正确使用骨水泥,仍不失是一种好的办法。近年有设计采用有机骨粒骨水泥,可兼有骨水泥固定和生物学固定二者的优点。
7�安放股骨头
应注意必须保持人工股骨头于130°~140°的轻度外翻和前倾15°位,假体颈基座要与股骨颈截面平行而紧贴。击进股骨头时不可用力过猛,如遇有阻力应注意检查方向是否有误,以免穿出皮质骨。有一点必须指出,人工髋关节周围软组织要松紧适宜(具正常张力),过紧易磨损髋臼,过松则不稳,也易损伤髋臼。这也与假体颈长度的选择、安放的位置有密切关系。
七、术后处理
1�术后搬动要小心,保持外展、内旋、伸直位。患肢外展中立位牵引1~2周,防止内收、外旋以免脱位,以后改用矫正鞋于同样体位2~3周。
2�有效的负压吸引极为重要,主要为防止感染,又可观察和记录引流液颜色的改变及引流量。引流管留置不应超过72小时,24小时引流量少于50ml后才可拔管。
3�下地前常规拍X线片,检查人工股骨头在髋臼内的位置,也便于术后随诊比较。
4�术后应即活动未固定的关节,作肌肉收缩锻炼及下肢按摩,以防深静脉血栓。2~3天后可坐起,逐渐增大主动和被动范围。术后10日拆线,术后3~4周可扶拐下地。锻炼过程可辅以理疗。弃拐后仍应注意避免过度活动和损伤。如有疼痛、局部炎症等出现应及时随诊治疗。用生物学固定的患者,在术后6周内宜在床上锻炼,以便骨组织长入表面微孔,然后再持拐由不负重而逐渐加大负重行走。总之,节制负重要时刻注意。
6�严格定期随诊,每2~3个月1次,以便指导锻炼。定期摄X线片检查,以便早期发现并发症,如有疼痛、炎症,应查找原因,及时处理。X线片检查应注意观察有无骨与骨水泥、骨水泥与假体柄间透亮带,有无柄折断、骨水泥折断,注意柄端与髓腔内侧的关系,有无假体下沉、股骨距吸收、股骨上端内侧骨水泥裂开、骨质吸收等。
八、讨论
1�以往人工股骨头置换术均选用髋外侧入路(Watson-Jones)和髋后外侧入路(Gibson),髋前外侧入路(Smith-Petersen)虽为传统入路,但因操作复杂,损伤较大已很少采用。赵敦炎(1987)采用髋关节前外侧入路,置换88例人工股骨头,认为优于其他入路。贾海红(1981)130例手术分别采用了髋外侧、髋后侧和髋前外侧三种入路表明髋前外侧入路为优。Vicar等分别采用了髋外侧、髋前外侧和髋后侧三种入路共行294例,经对比认为髋外侧入路出血少、创伤小、手术时间短、术后血肿及异位骨形成少,强调凡为高龄患者均应选用此入路。
2�作者所选用的入路,不同于传统的入路,既不同于Watson-Jones的外侧入路,又不同于Gibson的后侧入路。体位取Watson-Jones的仰卧位,切口又近乎于Gibson,术中以部分切断臂中肌止点即可达到暴露前关节囊的目的,术中几乎不损伤任何大的知名血管、神经,所以其优于Watson-Jones和Gibson。较之Smith-Petersen,虽然Smith-Petersen能充分暴露髋关节前方,但取出股骨头、扩大髓腔、插入假体有诸多不便,首先因下肢受到外展肌群的阻挡而不能充分内收、外旋,骨折断端暴露受到影响,而此入路正好克服了这些不足。
九、病例
1�患者,女性,85岁,右股骨颈骨折(图7-13~7-15)。
图7-13术前X线片
图7-14术后X线片
图7-15术后功能锻炼
2�患者,男性,76岁,左股骨颈骨折(图7-16,7-17)。
图7-16术前X线片
图7-17术后X线片
3�患者,女性,82岁,右股骨颈骨折(图7-18,7-19)。
图7-18术前X线片
图7-19术后X线片
4�患者,女性,78岁,左股骨颈骨折(图7-20,7-21)。
图7-20术前X线片
图7-21术后X线片
5�患者,女性,71岁,左股骨颈骨折(图7-22,7-23)。
图7-22术前X线片
图7-23术后X线片
6�患者,女性,80岁,左股骨颈骨折(图7-24)。
图7-24术前及术后X线片
第二节人工股骨头置换术前倾角的定位
人工股骨头置换术在国内已广泛应用于临床。近年来报导比较多,对适应证的选择、手术的操作、术后的处理、人工股骨头形态大小的选择及并发症的预防,都进行了较全面的讨论,对临床工作有很大的指导意义。但许多手术学专著和相关论文作者对手术中人工假体的插入前倾角的定位问题都没有明确的描述,而这个问题恰恰也是许多术者遇到最多的问题,所以本文特作一讨论。
人工股骨头置换术前倾角定位很重要,若定位掌握不好,过小或过大均可致下肢内旋或外旋。由于改变了髋关节的受力方向,可以产生疼痛,且增加脱位的趋势。
关于前倾角定位的标志,有人提出以假体的小转子部对正股骨小转子作为插入的方向之标志,还有人提出在股骨小转子上缘凿一小骨槽,使人工股骨头“领”下的“距”镶嵌在槽内。总体来讲,就是说“距”要对正股骨小转子。
宋勋章提出(通过测量),股骨小转子是圆锥形的突起,位于颈与体连接处的后内侧,如将小转子的顶点与股骨上端骨髓腔的中心点作一连线,该线与股骨髂横轴线构成5°~12°的后倾角,即使人工股骨头柄插入时中心轴线在髓腔中心点之后,其后倾角也不小于2°~8°,因此认为人工股骨头内侧颈领的中点位后正对股骨小转子上缘与转子间线水平连线之中点位,此位相当于距小转子上缘之前1�8~2�2cm的位置。
术中定位方法是:膝关节屈曲90°,髋关节屈曲内收,以暴露股骨大转子和骨髓腔插入假体方便为度,设平大转子自内垂直于股骨干和胫骨干为一直线(股骨横轴线),人工股骨头颈的中轴线位在该线前与之构成10°~20°交角,或使人工股骨头内侧颈领的中点位正平小转子上缘之前1�8~2�2cm,即可获得所需的前倾角(图7-25,7-26)。
图7-25术中定位法
图7-26术中定位法的解剖标志
作者通过多年的临床经验,认为以下定位简单、方便、明确,具有推广价值。方法为:屈膝90°,内收患肢,使得股骨小转子和骨髓腔充分暴露,屈髋、尽量使骨髓腔间面对术者,此时髓腔呈一椭圆形,顶向前上,此时触及小转子的顶点,将椭圆髓腔前缘顶和小转子顶点作一连线,连线中点即为人工股骨头柄插入髓腔的方向。
第三节人工股骨头置换晚期并发症
避免人工股骨头置换术后并发症是手术取得良好效果的关键之一。但有些患者由于术后各种原因产生了许多并发症,本文就人工股骨头置换术后常见并发症及预防作一讨论。
一、感染
感染是人工股骨头置换术后较为严重的并发症之一,有一定的发生率,一旦发生常意味着手术失败。深部感染率国外为0�9%~16%,上海4个医院统计为0~4�4%。主要有两个来源:①术中感染或病房内交叉感染;②血源性感染,即体内有原发感染灶。感染一经确诊,假体必须去除,然后把占位器置于髋臼内,保持肢体外展,并牵引,待感染治愈后再行翻修术。
二、股骨干骨折
股骨干骨折主要是人工股骨柄插入髓腔时或复位过程用力不当所致。假体柄插入髓腔时,由于髓腔狭窄,术中没有很好地扩大髓腔,用力过度致使柄穿透骨干或股骨近端劈裂。另外股骨颈骨折多系老年人,骨质疏松,复位牵引用力不当, 或取头时软组织剥离不够,患肢产生扭转力所致。
预防的方法是:①髓腔狭窄应尽力扩大,并试插假体,若阻力较大不能强行插入;②术中若出现肌肉紧张,应将肌肉紧张部切断,充分解除软组织的挛缩。如前外侧入路,应切断臀中肌部分止点和阔筋膜张肌的紧张部,这样可减少或解除脱出和复位过程中阻力。
三、假体松动
假体松动是人工股骨头置换术后主要并发症。Backenbaug报道约2012例Charnley假体置换术的松动率,1年内为4�5%,4~7年为24%。松动原因除与假体的几何形状及操作技术等因素有关外,假体与骨的应变和转移等力学性质不顺应也是一个重要因素。有人通过生物力学方法比较5种不同假体的置换结果,发现假体置入后股骨距部压应变均明显减少,认为假体松动是由于局部骨质的失用性萎缩所致。
松动主要表现为假体周围有透明带,其宽度为1�5~4mm,下沉系假体颈托与小转子的距离变小,下沉距离一般为3~22mm。
预防的方法:根据患者年龄和身体的表现发现有明显骨质疏松者,术中应尽可能多地保留股骨距,同时应用骨水泥,这样既可以尽可能保存距的应力作用而不至于下沉,又可防止假体松动。
四、疼痛
人工股骨头置换术后轻度疼痛较常见,影响不大。重度疼痛应有多方面原因引起。主要为:①选择的假体较大,头径大、放入髋臼,髋关节张力较大,产生张力性疼痛;②股骨距保留较多,超过1�5cm或更多,使股骨颈增长,产生疼痛。另外,髋关节退化严重,髋关节磨损等都会产生疼痛。所以术中应注意:①适度保持股骨颈的长度;②正确选择股骨头假体的大小;③严格掌握适应证。
以上为人工股骨头置换术中较为常见并发症,另外,假体脱位、假体断裂、术后骨化和钙化也常发生,应引起足够的重视。术中严格遵守以下几点要求:①应保留或恢复股骨颈的长度;②假体必须合适的对线;③假体必须置于健康的骨骼内,负重面要宽;④关节囊不要广泛切除,否则可导致假体脱位。
五、病例
1�患者,女性,76岁,假体松动(图7-27,7-28)。
图7-27假体松动术前X线片
图7-28假体松动术后X线片
2�假体断裂(图7-29)。
图7-29假体断裂术前及术后X线片
第八章人工全髋关节置换术
第一节假体置换治疗老年人股骨颈骨折的
术前准备及术式选择
随着社会逐渐老龄化,老年人常见的股骨颈骨折日益增多,目前不少医院多采取人工股骨头置换或全髋关节置换技术治疗股骨颈骨折,而老年人多合并一定程度的重要脏器病变。为使患者安全度过手术关,早日康复,作者从1990―1997年住院治疗的127例老年人股骨颈骨折行假体置换术的病例中,筛选合并其他脏器疾病的病例61例进行研究,对各种并发症处理后可行手术的标准及术式选择提出了我们的意见。
我院1990―1997年收治股骨颈骨折患者127例,其中人工股骨头置换62例,全髋关节置换65例,按照以下标准进行筛选:①头下型或经颈型,陈旧性为骨折不愈合;②年龄>50岁;③入院时合并明确诊断的心脏、肾脏、内分泌、呼吸、神经等系统脏器病变(诊断标准以人民卫生出版社《内科学》第四版教材为准),共选出符合以上标准的病例61例,与各专科合作处理患者并发症,达到预先拟定可行手术的标准后手术治疗,术后常规处理,继续各专科治疗。
一、术前准备
关节置换治疗股骨颈骨折可彻底解决骨不愈合及股骨头缺血性坏死的问题,避免卧床引起的压疮、坠积性肺炎及泌尿系感染等并发症。随着人工关节材料、工艺及医疗技术的成熟和发展,关节置换治疗股骨颈骨折日益普及。发达国家现以全髋关节置换术治疗为主,我国5年前,尤其是地区级医院以下的医生,多以人工股骨头置换术治疗股骨颈骨折,近期则全髋关节置换术的应用逐渐增多。
股骨颈骨折常见于老年人,就诊时多合并一定程度的重要脏器疾病如高血压、冠心病、糖尿病、肾功能不全等,对有其中之一并发症的患者,经过对症处理,然后按以下标准选择手术。
1�心脏功能
①心肌梗死,病情稳定至少超过3个月;②心功能衰竭,病情稳定至少超过6个月;③无严重心律失常或心律失常每分钟异常冲动少于6次;④可步行上3楼。
2�肺功能
①屏气时间>30秒;②吹蜡距离>50cm;③无咳痰、哮喘、气促;④动脉血气 PaO2>60mmHg,PaCO2<45mmHg,FVT<70%。
3�肾功能
包括尿蛋白<(++),尿量>1ml/(kg・h),BUN<80mol/ml,Cr在正常范围。
4�肝功能
指转氨酶不超过正常值的1倍。
5�高血压
血压<160/95mmHg,有脑缺血、脑梗死时,病情稳定至少超过6个月。
6�血糖
糖尿病患者空腹血糖<8�0mol/ml。若病情稳定,尿酮阴性,空腹血糖标准可放宽至<12�0mol/ml。
术后骨科常规处理外,继续各专科治疗。没有1例因手术加重原来病变,与无并发症行假体置换的患者相比,除住院时间稍长外,手术创伤、早期并发症、早期功能锻炼情况等均基本一致。
二、手术方式的选择
回顾人工关节的发展史,欧美发达国家曾经大量采用人工股骨头置换术治疗包括股骨颈骨折在内的髋部疾患,但近年来其全髋关节置换术的应用日益增多,目前美国每年的全髋关节置换术不低于20万人。我国现阶段亦出现这种趋势,究其原因,我们认为主要有以下几个方面:①全髋关节置换后功能恢复优于股骨头置换;②麻醉技术的提高,以往被视为“雷池”的合并重要脏器病变的老年患者(如冠心病、糖尿病等),如今在现代麻醉的配合下已能顺利度过手术关;③手术技术的提高,配套器械的日益完善,使得手术时间缩短,手术创伤减小;④人民生活质量的提高,对术后恢复生活和工作能力的要求提高。
并发症方面,目前尚有争议。有学者认为,人工股骨头置换术不仅与全髋关节置换术同样具有感染、神经损伤、假体松动、深静脉血栓形成等并发症,而且还有其特有的并发症,如髋臼磨损及股骨头中心性脱位,Beckenbaugh、LaBelle、 Whittaker等人的报道说明了这一点。另有学者认为,人工股骨头置换者股骨头长期使用并不造成髋臼磨损及股骨头中心性脱位,而下沉比率很高。
股骨颈骨折常见于老年人,其年龄越大,手术耐受能力越差,并发症可能性越大,手术风险也越大。近年来有学者提出“黄金时间”(gold time)一词,也就是强调把握手术的最佳时机,要在患者体力旺盛时期,提供一切必要手段,使他们战胜疾病,恢复生活和工作能力,故手术年龄下限可适当放宽。
随着我国人民生活质量的提高,对术后恢复生活和工作能力的要求在提高,尤其是老年人,50岁后被誉为“第二个青春”。最大限度地恢复其生活和工作能力,减少并发症的发生,避免再次手术翻修,是我们选择术式的最重要原则。因此,只要患者生命功能基本正常、并发症控制良好,手术年龄上限亦可放宽。
我们认为股骨颈骨折有移位的头下型或经颈型,年龄>55岁,可以考虑关节置技术,此时首选全髋关节置换术;全身情况较差,无法耐受大手术者,才选择人工股骨头置换术。
第二节安全治疗高龄股骨颈骨折
随着生活水平的提高和社会的老龄化,高龄者(≥80岁)股骨颈骨折的发病率逐渐增加。手术是治疗高龄患者股骨颈骨折的首选方法,而人工髋关节置换是治疗老年人股骨颈骨折的有效方法,其主要优点是能较快地重建髋关节功能,提高生活质量,减少骨折后长期卧床导致的并发症,主要包括全髋关节置换和人工股骨头置换。但是高龄股骨颈骨折患者,选用全髋关节置换还是人工股骨头置换仍然存在很大的分歧。
对于年龄大于70岁的高龄患者选择全髋关节置换还是人工股骨头置换,应视病情、年龄、全身情况等综合因素考虑。国内外大量研究表明,全髋关节置换术后功能恢复优于人工股骨头置换,且多数学者报道全髋关节置换后翻修率低。Gebtlard等比较了等人工股骨头置换术者和人工全髋关节置换术者的56个月疗效,发现全髋关节置换在髋关节疼痛、活动功能方面均优于人工股骨头置换。陈广栋等研究也证实全髋关节置换的临床疗效优于人工股骨头置换,全髋关节置换的残余疼痛率比人工股骨头置换低。研究证实,髋关节残余痛与脱位是翻修的最主要的原因。Ravikumar等研究也表明,人工股骨头置换术者术后髋部和大腿疼痛、髋关节功能障碍的发生率和程度明显高于全髋关节置换术者。但全髋关节置换较人工股骨头置换手术时间长、出血量大,并且高龄患者股骨颈骨折手术耐受性差,并发症发生的可能性大,手术风险也大。这无疑对高龄老年患者和手术操作者是一个考验。人工股骨头置换虽然具有创伤小、手术时间短、术中出血量少、操作相对简单、术后可早期活动等优点,但其缺点是有较高的髋臼磨损率、髋关节残余疼痛、假体松动,最后难免因为后遗症翻修或重新选择全髋关节置换,从而导致二次手术,增加患者的经济负担。
一、高龄股骨颈骨折治疗方法的选择
高龄老人由于神经系统的改变而致反应迟钝、步态缓慢或失平衡,同时眼的视力下降,合并内科疾病等,往往行走中易跌跤,即使轻微的外伤也易造成骨折,其主要因素已被大家所公认为骨质疏松所致。对于高龄股骨颈骨折(包括髋部骨折)的治疗,过去多数人认为以保守治疗为主,但时间要达2个月以上,往往导致出现多种并发症,其死亡率可达近50%。近年来多数人倾向于手术治疗,其并发症及死亡率明显降低。作者认为,高龄患者的年龄不应作为治疗方法选择的条件,如果无心、肺、肾、脑等失代偿性病变,均可将手术视为主要的治疗方法,应采取积极的态度,说服病人及家属积极地配合,手术治疗可明显降低患者并发症及死亡率,也便于患者早期功能锻炼及护理。牵引治疗仅适用于术前制动、不能耐受手术或不愿接受手术治疗者。
二、手术适应证
随着寿命的延长和老龄化社会的到来,股骨颈骨折中高龄患者的比重越来越大。在美国大约55%的髋部骨折发生在80岁以上的人群,33%发生在85岁以上人群。而80岁以上的老人往往身体比较衰弱,很多患者伴有心、脑、肺、肝、肾等脏器功能损害。80岁以上的老年人的髋部骨折,既往行卧床牵引保守治疗,其复位固定效果差、卧床时间长、护理困难,长期卧床牵引不仅并发症多,更易引起关节僵硬、骨骼肌肉萎缩等,畸形愈合及不愈合率高,死亡率高。手术治疗可使患者早期活动、缩短卧床时间、减轻护理量、减少并发症、增强患者的生活信心,从而明显提高生活质量。我们强调高龄绝非手术禁忌证。80岁以上老年人,大多存在这样或那样的伴随疾病,是否手术,要根据患者伤前的生活自理能力和并发症的轻重来定。我们选择的手术指征是:①受伤前生活能自理,能在户外和室内活动;②心、肺功能大致正常,谷丙转氨酶小于50U/L,尿素氮小于30mg/dl;③半年内无心肌梗死、心衰及严重心律失常;④纠正贫血,血色素应大于10g/dl;⑤控制糖尿病,尿糖(++)以下,血糖小于160mg/dl;⑥血气分析中血氧分压在70mmHg以下;⑦血压控制在150/100mmHg以下。
三、术前准备
高龄患者术前准备十分重要,由于高龄患者重要脏器功能衰退,并存症也较多。骨折后可加重脏器功能衰退和诱发并发症产生。入院后应进行详细查体和理化检查,积极治疗并发症,术前严格掌握手术禁忌证,维持肝肾功能和水电解质酸碱平衡,将血压控制在150/100mmHg以下,糖尿病患者血糖控制在9mol/L以内(必要时术中使用胰岛素);术前30分钟静脉注射广谱抗生素一次;对于患肢常规需要牵引制动,采用骨牵引安全、省力、便于护理,而皮牵引弊病较多,因老年人皮肤松弛、肌张力小,因而易引起皮肤损伤或腓总神经损伤;锻炼患者的肺功能,拍背、吹气球,预防肺部感染。检查下肢是否有静脉曲张及静脉炎,防止术后出现下肢静脉栓塞。
四、手术步骤
可参考人工股骨头置换、人工全髋关节置换手术。
五、麻醉选择与术后监护
麻醉对高龄患者来说是一个不可忽视的问题,因患者重要脏器功能趋于衰退,储备及应急能力下降,并存症多,故应首选硬膜外麻醉,其安全、可靠、可小量连续给药,即保证了术中镇痛效果,又可保证生命体征的平稳。术中心电、血压及血氧饱和度等监测,也是保证生命安全和手术顺利进行的关键。
六、术后护理与康复
高龄患者术后观察与护理也是同样重要的。因为许多并发症可在术后诱发,也易产生术后并发症,如肺炎感染、压疮等,可以危及生命。故术后3天内应常规监测心率、脉搏、血压等。患者最好睡气垫床,原则上不应留置导尿管时间过长,要注意会阴部清洁及骶尾部压疮的预防护理。患者除患肢要求特殊体位外,不应限制活动太多,应鼓励早期全身活动,如起、坐、上肢牵引、下肢踩蹬及肌肉收缩等锻炼以促进新陈代谢,既预防了并发症,又增强患者体质及信心,也有利于骨折愈合。高龄患者造血功能不足,血色素往往较低,术后因创伤导致消化不良,故术后可采用静脉营养支持疗法,少量多次输入新鲜血液,有利于患者早日康复。
1�关节置换手术应鼓励患者早期下床功能锻炼 ,一般1周左右扶拐或助步器辅助下地。
2�人工髋关节置换及髋部周围骨折手术,容易引起DVT,甚至导致死亡已是骨科界不争的事实。所以应积极预防,术后可用华法林、利伐沙班或低分子肝素钙,连续使用10天左右,同时术后可应用下肢静脉泵。
综上所述,回顾人工关节外科发展史,欧美发达国家也曾经大量施行人工股骨头置换治疗包括股骨颈骨折在内的髋部疾患,但近年来全髋关节置换的应用日益增多。随着中国居民生活质量的提高,对术后恢复自主生活和工作能力的要求也随之提高。最大限度地恢复其生活和上作能力,减少并发症的发生,避免再次手术翻修,是选择术式最重要的原则。在目前手术技术日益完善、手术速度明显提高的条件下,只要患者自身情况允许,选择全髋关节置换对预期生存期较长的老年人可能是更好的选择。而单纯股骨头置换仅适用于全身情况衰弱的高龄患者,但术式选择仍须谨慎。
第三节人工全髋关节置换术
人工全髋关节由人工髋臼和人工股骨头及人工股骨柄组成。过去均用金属,实践证明并发症多,现已不用。目前国内外均用超高分子聚乙烯制成的髋臼,低强度模量金属制成的人工股骨头。人工全髋关节的类型和设计较多,主要是股骨头的直径和与骨固定的髋臼面的设计。较厚的髋臼、直径相对小的人工股骨头组成的全髋,头臼摩擦力小、人工髋臼稳定、局部反应小。
人工全髋关节置换术的并发症除有人工股骨头置换的并发症外,尚有人工髋臼的松动、脱位及负重区的超高分子聚乙烯面磨损后引发的局部反应。
一、适应证
1�年满50岁以上具有下列适应证者,可行人工全髋关节置换,对50岁以下者应慎重。髋臼破坏重或有明显退变,疼痛重,关节活动受限明显,严重影响生活及工作。
2�类风湿髋关节炎,关节强直、病变稳定,但膝关节活动良好者。
3�股骨头无菌性坏死和陈旧性股骨颈骨折并发股骨头坏死,并严重变形、塌陷和继发髋关节骨性关节炎。
4�人工股骨头置换术、人工全髋关节置换术、髋关节融合术失败者。
二、禁忌证
1�年老体弱,有严重心、肺疾患,不能耐受手术者。
2�严重糖尿病病人。
3�髋关节化脓性关节炎或骨髓炎。
4�髋关节结核。
三、术前准备
1�全面体格检查,了解心、肺、肝、肾功能,并适当治疗以适应手术。
2�股骨颈骨折者应于术前皮肤牵引或胫骨结节骨牵引,先纠正骨折远端的向上移位和解除髋关节周围肌群挛缩,以便术中复位及减少术后并发症。
3�术前1~3天常规给予抗生素,禁忌在患处注射,以防感染。
4�常规备皮3天,术前当夜灌肠,术前12小时禁食。
5�选择大小相近的人工股骨头,放在患髋同一平面摄X线片,据此选择、准备合适的人工股骨头及较之大、小各一号的备用。
6�备特殊器械,如髓腔锉、人工股骨头锤入器、股骨头取出器、股骨头把持器、骨水泥等。
四、麻醉
多用连续硬膜外麻醉或全麻,类风湿患者如穿刺失败可用椎板钻孔插管或全麻。
五、手术步骤
1�体位
图8-1体位及切口方向
以选择不同切口而定。用后外侧切口时,患者侧卧,患侧在上;外侧或前外侧切口,患者平卧,患侧臀部垫高(图8-1)。
2�切口与显露
切口选择应依据髋关节畸形、软组织挛缩、术者的经验和习惯而定。选择原则应能便于软组织松解、关节充分显露和假体置入。临床多用后外侧、前外侧切口显露途径(见第四节人工全髋关节常用手术入路)。本文以前外侧切口为例叙述(图8-2)。
图8-2皮肤切口显露
3�切除关节囊,脱位髋关节
显露髋关节囊后,分离关节囊外的粘连,充分显露其前方、上方及下方,上至髋臼周边,下至大转子基底,切除关节囊及滑膜。将髋关节外旋、内收,使股骨头脱位,切除髋关节后方残留的关节囊和滑膜。如髋关节强直,应先截断股骨颈,然后取出股骨头。脱位后应结合术前畸形仔细检查软组织挛缩情况,并给予松解,直至髋的各方向活动无阻碍为止。
4�切除股骨头,修整股骨颈,扩大髓腔
见人工股骨头置换术。用干纱布塞紧髓腔止血,暂勿置入假体,以免影响髋臼的处理(图8-3)。
图8-3股骨颈切除
5�清理髋臼
在髋关节周围软组织中有坐骨神经、股动静脉和股神经,为避免损伤,应用带尖或带齿拉钩,尖齿钩在髋臼缘外的骨上,向外倾斜即可拉开周围软组织,这样可避免滑脱,并可满意显露髋臼。切除关节盂唇、圆韧带、所有臼内软组织及软骨面。如果骨质很硬,可用圆凿切除一层软骨下骨;如髋臼缘有过多骨赘,应予适当切除;如头臼融合,应先用平凿在头臼间刻痕,再用髋臼凿将头部凿除,形成一个假臼(图8-4)。用与人工髋臼大小适合的髋臼锉加深加大髋臼,直至能完全容纳人工髋臼后,再适当扩大,因人工髋臼缘最多不能超出原臼缘0�5cm,还必须留出充填骨水泥的空间。用髋臼锉时应注意方向,即外倾40°~50°,前倾10°~15°,以便人工髋臼的安置。同时注意髋臼外缘顶部的骨质不能去除太多,以保持术后人工髋臼的稳定;又臼的内壁较薄,锉时注意不要穿透,对骨质疏松病人尤需注意(图8-5)。然后在髂骨、耻骨、坐骨上各刮一0�8cm直径、1cm深的骨孔填入骨水泥后可以强化骨水泥的黏固强度。最后用生理盐水冲洗,清除所有血液、凝块和骨屑,用干纱布压迫、彻底止血,必要时可用电凝、双氧水或止血纤维止血,然后保持干纱布压迫直至应用骨水泥充填。
图8-4髋臼的准备
图8-5磨髋臼
6�安放骨水泥人工髋臼
术者换手套,待助手混合骨水泥到不粘手套时,即用手指将骨水泥均匀充填到干燥的髋臼内,3个强化孔也必须注意充满。然后把人工髋臼压放在髋臼床的黏固剂上,一般多将臼帽先下斜贴紧臼的后下缘,然后迅速用髋臼调位加压器向前上方挤压使之与臼床紧密均匀贴附,并利用调位器的两臂,根据体位调整保持人工髋臼于外倾45°和前倾10°~15°位;同时,将人工髋臼周围溢出的黏固剂去除,
但不能损坏骨与臼帽间的骨水泥。维持加压直至黏固剂固化后,才可去掉调位加压器。如在骨水泥开始硬化后,移动臼帽的位置,势必将骨水泥从骨
或臼帽上拉开而松脱,必须避免。如果发现臼帽安放位置不当,则应果断地在骨水泥尚未完全固化前取出帽与骨水泥,重新安放。冲洗干净后,再重
复上述步骤,用加压器挤压人工髋臼。
如有血色液体自骨水泥与骨或臼帽间溢出,说明固定不好,也应取出重新安放。如果固定牢靠,即可检查并清
除骨赘、多余骨水泥及散在软组织中的骨片等。若使用生物型髋臼,则不需要填充骨水泥,置入髋臼假体后用螺钉固定(图8-6~8-8)。
图8-6髋臼杯尺寸的选择
图8-7植入髋臼杯
图8-8 固定骨螺丝
7�人工股骨头置换
见人工股骨头置换术,骨髓腔的处理如图8-9~8-12。
图8-9准备股骨髓腔
图8-10试配股骨颈长度及髋臼内
图8-11装入髋臼内
图8-12植入股骨柄
8�缝合用1∶1000新洁尔灭液冲洗、浸泡5分钟后,用生理盐水冲洗伤口。彻底止血,在人工关节附近放入负压吸引管,经切口外皮肤上另戳一小切口引出皮外,然后分层缝合切口,加压包扎。
六、术中注意事项
1�人工股骨头安放注意事项同人工股骨头置换术。
2�髋臼清理与整修成合格的,够深、够大,方向准确的人工臼帽床,对臼帽安放后的稳定性极为重要,软骨面必须全部切除,露出软骨下骨质。但又不能将臼修得过深、过大,更不能将髋臼外上缘切除太多,以免臼帽固定不牢,发生松动。也不能将臼底穿透,如有穿透应加补金属网及骨片,以防骨水泥进入盆腔。
3�骨水泥应在恰当时候黏固臼帽,最佳阶段是骨水泥表面稍发皱而不黏手套时,其中心仍未干,可以充分压入松质骨间隙中,起到牢靠的固定作用,轻轻锤击臼帽有利于达到目的,但臼床必须干燥、无血、无软组织。臼帽必须维持均匀适当压力,固定于正确方位,直至骨水泥固化为止。但又不能压之过重使臼底无骨水泥连续,臼床如有突起,也会影响骨水泥的充分填充。
七、术后处理
1�术后搬动要小心,保持外展、内旋、伸直位。患肢外展中立位,防止内收、外旋以免脱位。
2�术后应用抗生素。
3�有效的负压吸引极为重要,主要为防止感染,又可观察和记录引流液颜色的改变及引流量。引流管留置时间不应超过72小时,24小时引流量少于20ml后才可拔管。
4�下地前常规拍X线片,检查人工股骨头在髋臼内的位置,也便于术后随诊比较。
5�术后应立即活动未固定的关节,做肌肉收缩锻炼、下肢按摩,以防深静脉血栓。2~3天后可起坐,逐渐增大主动和被动范围;术后10天拆线;术后3~4周可持拐下地;半年内应在持拐保护下行走,锻炼过程可辅以理疗。弃拐后仍应注意避免过度活动和损伤,如有疼痛、局部炎症等出现应及时随诊治疗。用生物型假体固定的患者,术后6周内宜在床上锻炼,以便骨组织长入表面微孔,然后再持拐由不负重而逐渐加大负重行走。总之,节制负重要时刻注意。
6�严格定期随诊每2~3个月1次,以便指导锻炼。定期拍摄X线片检查,以便早期发现并发症,如有疼痛、炎症,应查找原因,及时处理。X线片检查应注意观察有无骨与骨水泥、骨水泥与柄间透亮带,有无柄折断、骨水泥折断、假体下沉、股骨距吸收、股骨上端内侧骨水泥裂开、骨质吸收等。
八、病例
1�患者,女性,右股骨颈陈旧性骨折(图8-13)。
图8-13术前及术后X线片
2�患者,女性,58岁,右股骨颈骨折(图8-14)。
图8-14人工全髋关节置换术前及术后X线片
3�患者,男性,68岁,左股骨颈骨折(图8-15)。
图8-15术前及术后X线片
4�患者,男性,74岁,左股骨颈骨折(图8-16)。
图8-16术前及术后X线片
5�患者,女性,70岁,左股骨颈骨折(Garden Ⅳ型)(图8-17)。
图8-17术前及术后X线片
6�患者,女性,64岁,左股骨颈骨折(Garden Ⅳ型)(图8-18)。
图8-18术前及术后X线片
7�患者,男性,62岁,右股骨颈骨折(Garden Ⅳ型)(图8-19)。
图8-19术前及术后X线片
8�患者,女性,76岁,左股骨颈骨折(Garden Ⅳ型)(图8-20)。
图8-20术前及术后X线片
9�患者,女性,67岁,右股骨颈骨折(Garden Ⅳ型)(图8-21)。
图8-21术前及术后X线片
10�患者,女性,70岁,股骨颈骨折后行空心钉内固定术后股骨头坏死2月(图8-22)。
图8-22术前及术后X线片
11�患者,女性,82岁,左股骨头坏死(图8-23)。
图8-23术前及术后X线
12�患者,女性,81岁,左股骨颈骨折(图8-24)。
图8-24术前及术后X线片
九、术后并发症
1�感染
全髋关节置换术后的感染是毁损伤性的并发症,需要较长时间处理,并且对绝大多数患者来说至少需要进行一次以上的手术。因为有一定的发病比例,所以预防感染是非常重要的。
2�脱位
脱位仍然是THA手术中最常见和最让人头痛的并发症之一。发生脱位患者的死亡率要高于从未发生脱位患者的死亡率。手术3个月以内的为早期脱位,多数是由于软组织松弛造成的。但是,6周甚至是1个月也被认为是关节周围软组织愈合的时间点。总体上来说不稳定是排在无菌性松动后关节翻修的第二大原因。75%~90%的脱位发生于后方,即使髋关节置换采用的是前外侧、外侧直切口或经股骨转子入路,仍有超过60%的脱位为后方脱位。60%的脱位仅发生一次。不同的研究报道63%~83%的脱位非手术治疗成功。
3�肢体的不等长
肢体长度不等长是导致THA术后患者不满和法律纠纷最常见的原因之一。THA最基本的目标是恢复肢体长度、股骨的偏距和旋转中心,这样步态和功能正常,髋关节稳定。术前对肢体长度不等的正确认识有助于手术中正确处理。肢体长度不等有两个基本原因,一是由于髋关节本身的几何形状改变导致的真性的肢体长度不等,另外一个原因是继发于髋关节周围软组织屈曲外展挛缩或固定性的脊柱退行性畸形引起的骨盆倾斜而产生的功能性不等长。
4�假体周围骨折
与THA相关的骨折是一个严重的、受多种因素影响的问题,需要有深入的预防、认识和治疗方面的知识,骨折可以按术中和术后骨折来分类。髋臼周围骨折少见,但因为需要进行初次或翻修的患者数量在增加、骨质疏松的老年患者在增加、强调使用大号假体压配固定的非骨水泥固定方法的出现和最近发展的小切口显露技术,其发生率可能正在升高。股骨骨折比髋臼骨折常见,根据Mayo关节临床登记(Mayo Clinic Joint Registry),骨水泥型假体初次关节置换术中骨折率为0�3%,非骨水泥型假体初次关节置换术中骨折率为5�4%,骨水泥型假体在翻修术中骨折率为3�6%,非骨水泥型假体在翻修术中骨折率为20�9%。术后骨折在假体使用期内的发生率据估计在0�1%~2�5%。瑞典国家关节登记(Swedish National Joint Registry)的数据强调了术后股骨假体周围骨折的严重性,超过70%的患者在骨折时有股骨侧假体的松动,30%的患者至少需要一次翻修,39%在翻修术后随访中无疼痛发生。
第四节人工全髋关节置换术常用的手术入路
一、前侧(Smith-Petersen)入路
1�体位
患者仰卧于手术台上,患侧臀部垫一扁枕(见图4-1)。
2�麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
3�手术步骤
图8-25前侧入路切口方向
(1)自髂嵴中点向前下方至髂前上棘,在缝匠肌与阔筋膜张肌之间向下延伸,稍弯向后到大腿中上1/3为止(图8-25)。
(2)切开皮肤、皮下组织及深筋膜,显露股外侧皮神经、阔筋膜张肌、缝匠肌和股直肌。
(3)将股外侧皮神经牵向外侧,由髂前上棘开始,分离阔筋膜张肌和缝匠肌,显露股直肌和髂腰肌。
(4)切断臀中肌及阔筋膜张肌在髂嵴上的起点,用骨膜剥离器由髂骨外侧面骨膜下剥离臀中、小肌,向下牵开臀肌瓣,并切断股直肌向下翻转。结扎、切断旋股外侧动脉、静脉,显露关节囊(图8-26~8-28)。
图8-26切开大转子、臀小肌之间滑囊
图8-27切断臀小肌并作以标记
图8-28显露关节囊
(5)在关节囊外侧壁横行或“十”字形切开关节囊,一部分关节囊保留在髋臼缘上。
(6)切开关节囊后,分离关节内粘连,显露股骨头及骨折部,髋关节稍屈曲、外旋,将剪刀顺股骨头插入,剪断股骨头圆韧带,用股骨头拔出器取出股骨头(图8-29)。
图8-29切除股骨头
图8-30切除关节囊
(7)切除肥厚的关节囊及滑膜,然后用髋臼锉加深并扩大髋臼至能够容纳人工髋臼为止。冲洗创面,清除碎骨屑,测试人工髋臼安装位置理想后,用骨钻朝坐骨、耻骨和髂骨方向钻3个骨孔深约1cm,创面用纱布填充压迫止血(图8-30)。
(8)患肢屈曲、内收、外旋,显露股骨上端,用线锯在股骨颈基底部与股骨干呈45°斜向外上锯断股骨颈残端,使股骨颈基底部呈一斜坡状的平台,平台内侧低点应高于小转子上缘1cm。
(9)用蛾眉凿凿出股骨颈断面中心骨质,选用由小到大的髓腔扩大器扩大髓腔。将人工股骨头假体柄试模插入髓腔,使其保持在125°~130°颈干角,10°~15°前倾角,位置理想后取出假体试模,用纱布填充髓腔压迫止血(图8-31)。
图8-31髓腔的准备
(10)彻底冲洗净髋臼,拭干后,在骨水泥粘合期置入髋臼内,随即置入人工髋臼帽,用髋臼压迫器扣压,并将人工髋臼帽调整在45°外翻角、10°~15°前倾角的位置。待水泥凝固后,去除压迫器,安装人工髋臼内衬。
图8-32假体的插入
(11)取出股骨髓腔内纱布,冲洗拭干后,将搅拌的骨水泥用加压注射器注入髓腔,随即将人工股骨头柄插入髓腔内,用股骨头把持器将人工股骨柄假体保持颈干角125°~130°,前倾角10°~15°缓缓打入,使之紧密牢固。待水泥凝固定型后去掉把持器,凿除溢出的多余骨水泥(图8-32~8-35)。
(12)再次冲洗创面,牵引患肢外旋、内收、内旋,用手推压人工股骨头使之复位,测试关节活动范围和稳定性,满意后彻底止血,在创面上安放负压引流管,由切口后外侧戳口引出固定。逐层缝合切口,加压包扎。
图8-33假体稳定性评估
图8-34髓腔的最后准备
图8-35假体的安装
4�手术演示如图8-36~8-47。
图8-36切口图
图8-37患者体位
图8-38切开筋膜,显露外旋肌
图8-39切开关节囊
图8-40取出股骨头
图8-41处理髋臼
图8-42髋臼的磨造
图8-43测量股骨头直径
图8-44植入髋臼假体
图8-45股骨侧处理
图8-46安装股骨侧假体
图8-47复位并缝合
二、外侧(Watson-Jones)入路
1�体位
患者健侧卧位,患侧朝上(见图4-1)。
2�麻醉
采用持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
3�手术步骤
以股骨大转子为中心,沿股骨干轴线做7~8cm切口,沿切口方向切开阔筋膜(图8-48,8-49),骨膜下切开上方的臀中肌及下方的股外侧肌,同时外旋患肢,由股骨大转子前方进入前关节囊(图8-50),切除关节囊,患髋前屈、内收、外旋将关节脱位,如不易脱位,可先行截骨(图8-51,8-52)。
图8-48外侧入路切口线
图8-49浅层切开
图8-50阔筋膜切开后
图8-51大转子截骨
图8-52显露髋关节
在股骨小转子上方1~1�5cm处截骨,切除所有关节囊、髋臼盂缘和增生的骨赘,先完成髋臼杯的植入,在锉髋臼和放入臼杯座时要注意外展角和前倾角。然后完成股骨颈截骨,扩大髓腔和植入假体柄的时候要注意前倾角的位置和下肢等长。假体安装复位完毕后检查其活动度及有无脱位情况,充分冲洗后放置引流管,将臀中肌及股外侧肌完整缝回原位,关闭切口。
术后患肢置于外展中立位,麻醉过后指导患者行踝关节屈伸活动、股四头肌收缩锻炼。手术次日可坐起于床上行功能锻炼,骨水泥型患者术后3天下床负重行走,非骨水泥型患者术后7天拄拐下床活动。
外侧切口(Watson-Jones)是经典的髋外侧入路,髋外侧入路比前方、后方入路并发症少。只需切断部分臀中、小肌及髂股韧带,再由前方切开关节囊,即可进入关节,且上述组织术毕可良好地重建,具有切口小、出血少、显露良好、手术时间短、术后并发症少、患肢功能恢复好等优点,不失为一种较好的入路选择方法,值得临床推广。
三、改良Gibson入路
1�体位
患者侧卧于手术台上,健侧髂部垫一个扁枕。
2�麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
3�手术步骤
自髂后上嵴与大转子弧形连线中、下1/3起,经大转子并向下沿股骨做一长约15cm切口(图8-53)。切开皮肤、皮下组织后,沿肌纤维方向钝性分离臀大肌。将臀中肌、梨状肌拉向外上方。切断上�肌、闭孔内肌、下�肌、股方肌及坐骨韧带后,切开关节囊,无需再切断髋关节外、前、内侧肌肉韧带(图8-54)。
图8-53改良Gibson入路切口线
图8-54显露股骨头
继续内旋下肢,于股骨小转子上1cm处切断股骨颈,取出股骨头,用髋臼拉钩将髋臼暴露,修整髋臼、股骨髓腔,放置假体(图8-55)。
图8-55显露髋臼
据有关文献复习,臀中肌的作用主要为髋关节的外展,在髋关节后伸和旋前动作中亦起作用。梨状肌的作用主要为外旋髋关节,有人通过模拟实验,认为还有助于伸髋作用 。
Gibson系第一个描述髋关节后外侧入路的学者。该入路无需从髂骨处将臀肌剥离,也不妨碍胫束的功能,所以手术后恢复较快。Gibson入路在梨状肌腱之上钝性剥离,臀中肌、臀小肌、梨状肌在其止点、大转子附近处切断。根据需要可沿关节线的前面和沿转子间将关节囊做足够的切除 。
改良Gibson入路,继承了Gibson入路的优点,在此基础上进行了改良:①切口小、创伤小;②不切断臀中肌、梨状肌及髂股韧带等前、外、内侧韧带、肌肉,使髋关节功能恢复更快、更好。
由于术野的缩小,对术者也提出了更高要求,这就是:①解剖熟悉,术中准确分辨关节囊周围各结构;②操作熟练,必须对髋关节手术,特别是后侧入路有丰富经验;③配合默契,助手能协助在有限空间中,达到最好显露术野;④使用专用工具,可使手术在小角度下完成操作。
四、后侧入路
1�体位
患者取伸直侧卧位,前后用支捧垫固定骨盆于真正的侧卧位,肩胛部用垫支撑。
2�麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
3�手术方法
触及大转子前后中间位置,以大转子顶点为中心行纵向切口,切口从大转子下4cm向近端延伸,总长度约12cm。切开皮肤、皮下组织、筋膜。向上以大转子尖为中心沿臀大肌肌纤维方向将其钝性劈开,不超过5cm;向下沿股外侧肌与股二头肌间隙钝性分离,显露臀中肌、股外侧肌及梨状肌、上�肌、闭孔内肌、下�肌。沿股骨颈后方切开外旋短肌在股骨大转子的附着点。肌肉紧张时可切开臀中肌在大转子附着点的后缘,以利于髋关节脱位。用电刀沿股骨颈基底切开关节囊,继续向后上和后下方向切开直到髋臼唇。切断股方肌的上半止点,用电锯截断股骨颈,显露股骨颈断面,保留股骨距0�5~1cm。屈髋屈膝并内收内旋大腿,使髋关节从后方脱位,用电锯修整股骨颈残面。然后直视下切断圆韧带,用股骨头取出器取出股骨头,切除髋臼盂唇及圆韧带残端,显露髋臼窝并将其磨平,于外展45°、前倾20°位行髋臼扩大,放置假体试模,确认后置入人工髋臼假体。贴大转子侧插入髓腔锉,塑造髓腔,合适后充分冲洗髓腔及关节腔并吸尽,查无碎骨片后置入人工股骨头假体,顺利复位。活动患侧髋关节无异常后伤口最低处引出引流管1根于体外。修复后方软组织,逐层缝合。下肢加压包扎,常规留置负压吸引,按层关闭切口(图8-56)。
图8-56后侧入路示意图
4�手术演示
如图8-57~8-59。
图8-57后侧入路切口线
图8-58浅层切开
图8-59深层切开,显露髋关节
5�术后处理
术后患肢外展30°中立位固定。术后24~48小时拔除引流管。第一天开始进行踝部活动、股四头肌和臀肌等长收缩等练习。术后3~5天可坐位或半坐位。骨水泥假体术后第3天即可步行练习;非骨水泥固定型假体,则术后6周才开始步行练习。
五、改良Hardinge手术入路(外侧前入路)
1�体位
患者健侧卧位。
2�麻醉
持续硬膜外麻醉或全身麻醉。
3�手术方法
常规消毒铺巾,以大转子为中心沿股骨干下轴线14cm长直切口,大转子上、下各7cm(图8-60)。将皮下游离,暴露阔筋膜张肌及臀大肌,并在两肌之间纵行切开(图8-61)。牵开臀大肌及阔筋膜张肌见臀中肌及股外侧肌。在股骨大转子上4cm处的臀中肌中后1/3交界处分开肌纤维。用电刀向远侧及腹侧切开附着于大转子上的腱性部分,并继续向远侧于股外侧肌的中央纵行切开(图8-62)。臀中肌的前2/3及股外侧肌的前1/2作为一个整体向前牵开。而臀中肌的后1/3及股外侧肌的后1/2仍附于大转子。这时即可暴露臀小肌及关节囊。切开关节囊前上部(图8-63),于转子间及中上部保留一边长约1�5cm的三角形关节囊附着,以利术后缝合。此时置下肢外旋位以扩大显露,将股骨头从前方取出。置患髋轻度屈曲、内收、外旋位,即可满意地暴露髋臼,完成臼杯置入。再置患髋于充分屈曲、内收、外旋位,可满意地暴露股骨颈和转子部,完成股骨颈截骨、髓腔扩大和假体置入。复位后缝合切口时应尽可能缝合关节囊,因此处有较强的髂股韧带,能有效地防止髋关节前脱位。因为保留一三角形关节囊附着,使关节囊缝合变得容易;又因为系“T”形切开关节囊前上部,故术后较易复位。将前2/3臀中肌、前1/2股外侧肌与后1/3臀中肌及后1/2股外侧肌完整、牢固地缝合,遇张力大时可略内旋、外展下肢,以利下肢外展功能迅速恢复。
图8-60改良Hardinge入路切口线
图8-61阔筋膜张肌及臀大肌之间切开线
图8-62股外侧肌的中央纵行切开
图8-63关节囊前上部“T”形切开线
4�该手术入路的优点
(1)暴露好、利于假体定位、固定该入路是于臀中肌中后1/3及股外侧肌中央切开入路,不同于原始Hardinge切口的臀中肌中央切开入路,亦不同于近几年报道的臀中肌前中1/3及股外侧肌中央切开入路。在做髋臼及股骨侧处理时不需过度牵拉即可获得良好的暴露,有利于假体安装。Hardinge主张切口上端向后弯曲,便于假体安装。赵宝成认为切口上端向前或向后弯曲,会造成髋臼前缘或后缘的暴露困难,更重要的是直切口便于延长。
(2)操作简便、创伤小、安全该入路无需劈开股骨大转子,亦不经过重要血管、神经结构。该切口将臀中肌的前2/3与股外侧肌的前1/2作为一个整体向前牵开,不同于以往报道的将臀中肌止点及股外侧肌起点切断的入路。该切口不剥离臀中肌的后1/3与股外侧肌的后1/2部分,当向腹侧切至关节囊基底后,即可进入关节囊外的无血管区。此时钝性剥离即可暴露关节囊前上部。该入路采用“?”形切开关节囊,不同于传统的“⊥”形切开和“∩”形切开,使其不影响暴露的同时,利于术后缝合。因为是切开关节囊前上部,故利于术后复位。整个暴露过程简单、出血少,一般暴露时间10~15分钟,术中输血20~400ml。该切口不会损伤臀上神经,有学者解剖了6具尸体11个髋关节,发现臀上神经位于大转子上10~12cm。也有学者解剖了14具尸体,测量了臀上神经最下支距大转子上的距离,认为4cm是安全的。通过赵宝成82例研究随访结果显示:臀中肌肌力均≥Ⅳ级,并有阔筋膜张肌收缩,无一例1/3臀中肌和后1/2股外侧肌的连续性损伤,且术后将其与前2/3臀中肌和前1/2股外侧肌完整、牢固地缝合。因此患者术后3周后可扶拐行走,大部分患者术后4~6周即可弃拐行走。早期随访结果均为优良,疗效满意,这与髋关节外展肌力恢复快有直接关系。
5�原始Hardinge手术入路的局限性及改良方法
(1)原始Hardinge入路上段向后弯曲,虽便于安装假体柄,但增加了髋臼前缘的暴露困难,且不便于延长。我们将其改为直切口,优点是既便于髋臼前缘的暴露,又可根据需要延长。我们采取侧卧位,使所有手术人员均能看到手术情况,利于手术配合,且侧卧位时可减轻腹腔内容物对腔静脉的压迫,减少术中出血。
(2)原始Hardinge入路是在臀中肌中央分开肌纤维。根据Brash(1955)的解剖资料提示,臀上神经在这一部分分支最多,故在这一部分分开肌纤维对臀上神经的影响最大。文献报道,Hardinge入路有损伤臀上神经导致外展肌力减弱等问题。我们将其改为臀中肌中后1/3交界处分开肌纤维,且根据国人资料确定大转子顶点上方4cm内分开臀中肌的安全区。优点是暴露更好、更安全。
(3)过去常采用“⊥”形切开关节囊,主要问题是手术后不易缝合。以后又有将其改为“∩”形切开,虽利于术后缝合,但增加了暴露上的难度。我们采用“?”形切开关节囊,使其在不影响暴露的同时,又利于术后缝合。且因为是切开关节囊前上方,故利于术后复位。
至今已有很多入路被应用于人工全髋关节置换术。其中臀中肌止点切断的侧方入路在暴露方面被认为优于臀中肌前方或后方入路。1954年麦氏解释了下肢外展功能的结构基础,并设计了不切断这一结构的侧方入路,从而避免了干扰外展功能的缺点。自此以后,一些基于这一理论设计和改良的手术入路如Hardinge(1982)、 Mclauchlan(1984)和Dall(1986)相继问世。其中Hardinge入路在近几年已得到广泛重视和应用,国内已有这一入路改良的报道,在此基础上作者将其进一步改良,认为此入路有暴露好、操作简便、创伤小、安全,髋臼及股骨近端处理容易、术后髋关节功能恢复快等优点。
六、四种常用的微创入路
1�前外侧微创入路
微创人工髋关节置换前外侧入路步骤(图8-64~8-79)。
图8-64前外侧微创入路体位
图8-65浅筋膜切开
图8-66显露深层
图8-67显露关节囊
图8-68关节囊切开
图8-69显露股骨颈及其截骨线
图8-70取出股骨头
图8-71显露髋臼
图8-72处理髋臼
图8-73植入髋臼
图8-74安装髋臼衬
图8-75股骨侧安装体位
图8-76显露股骨侧
图8-77处理股骨侧髓腔
图8-78安装股骨侧假体
图8-79缝合关节囊
2�后路微创入路
(1)体位患者侧卧位于手术台上,健侧在下,屈髋30°(图8-80)。
图8-80后侧微创入路切口线
(2)麻醉采用持续硬膜外麻醉。
(3)手术步骤通常以如下程序进行。
图8-81浅层切开
于股骨大转子尖端下2cm处做与股骨长轴成45°的前下至后上、后外侧手术切口,长度6~8cm(图8-81)。
切开皮肤、皮下组织、后将髋关节置中立位,在股骨中轴稍偏后自远向近切开阔筋膜,沿臀大肌纤维方向切开臀大肌筋膜,钝性分离臀大肌,屈膝内旋患髋,暴露髋关节外旋肌群,仔细电凝梨状肌下缘的臀下动脉分支及位于股方肌上缘的旋股内侧动脉分支,自股骨止点处1cm缝扎切断梨状肌、上�肌、闭孔内肌、下�肌和近端1/3~1/2的股方肌,拉开后暴露后方关节囊并切除,暴露髋关节(图8-82,8-83)。
图8-82深层切开
图8-83显露关节囊并切开
用电动摆锯于小转子上1�5cm处做与股骨颈长轴垂线45°方向截骨,取出股骨头,测量股骨头直径并选择假体。拉钩显露髋臼,切除髋臼盂唇和前方残余的关节囊,用髋臼锉磨除髋臼软骨至软骨下骨点状出血,钻孔后填入骨水泥,髋臼假体放于外展 45°,前倾15°左右的位置(图8-84~8-86)。在股骨侧,开槽扩髓,股骨髓腔扩髓到合适大小时,用平台锉锉平截骨断端,堵塞纱布止血,完成股骨颈截骨(图8-87)。
将股骨试模打入股骨髓腔,选择颈长合适的假体,装上股骨头,安置试模,尝试复位髋关节,检查下肢长度、臀中肌张力、髋关节活动度和稳定性,复位髋关节,试活动屈髋 90°,内收 45°时保持稳定。如肌张力较大及患肢过长可通过再次截骨解决,满意后再装上骨水泥和股骨假体,复位髋关节。仔细止血后修复外旋肌群,放负压引流管一根(负压瓶具有刻度,计术后引流量),逐层缝合切口(图8-88~8-90)。
图8-84显露髋臼
图8-85处理髋臼
图8-86安装髋臼假体
图8-87股骨侧显露
图8-88处理股骨侧假体
图8-89安装股骨侧假体
图8-90缝合关节囊
第五节微创人工全髋关节置换术
一、概述
全髋关节置换术(THR)的历史是一个不断发展的过程,早期的假体设计及手术技术有较高的并发症,促使人们对其不断改进。这些改进逐步被人们接受,最终为骨科界所公认,THR成功率逐渐提高,手术量也随之上升。手术技术的提高最终使得整个治疗流程不断进步,患者住院时间缩短,康复及功能恢复更加迅速。
随着外科学的发展,目前所有手术技术的进步都是朝微创的方向发展,手术切口的选择更为准确,术中组织的切开、牵拉游离更为精确,大范围显露的必要性不断下降,微创是手术技术发展到一定高度的标志。
微创THR可减小手术创伤及疼痛,加快康复。微创THR有单切口、双切口两种技术。小切口前外侧入路、小切口后外侧入路是传统入路的变化与改进;而微创双切口技术则是新提出的手术入路,其中一个切口用于髋臼处理及假体置入,另一切口用于股骨处理与股骨柄的安装。在双切口技术中,髋臼、股骨处理及假体置入的全过程都通过肌间隙完成,不切断任何肌肉及韧带。特殊的手术器械及术中影像指导,对术中许多步骤有帮助作用,确保假体位置良好、对线正确。
在阅读、分析有关微创手术技术文献时,要认识到微创THR并非仅仅减小常规入路的皮肤切口那么简单,此点非常重要。目前有,将来也还会有一些文献会宣称,微创手术与常规手术相比并无优点可言,但这些研究介绍的是“小切口”手术,并非真正意义上的微创手术,前者对深部肌肉、肌腱的创伤仍存在。为将微创手术康复迅速的优势变为现实,需要加快传统THA围术期处理的全部流程。
微创全髋关节置换术是目前治疗股骨颈骨折和中老年髋关节疾患最常见的一种手术。微创切口全髋关节置换术是自20世纪50年代以来许多骨科医师和学者反复研究、改进的结果。该手术自开展以来,由于解除患者病痛彻底、术后关节功能恢复好而被广大临床医师接受并推广应用。
二、优点
微创人工髋关节置换手术具有小型切口、失血量少、减少手术后疼痛、缩短住院时间、加速康复时间、加快回到日常生活和工作岗位的时间、增加患者对手术的满意度的优点。
1�微创手术切口入路简单,术区附近无重要神经血管,从肌间隙暴露,软组织损伤小,显露快。因术中对软组织损伤较小,术后异位骨化率低。术中由于切口远离坐骨神经,因此直接损伤坐骨神经的概率较小。
2�微创手术切口能明显减少手术创伤,使患者更快的康复。微创切口由于有组织损伤小、出血少、患者术后切口愈合快、可早期下床等优点而逐渐被患者接受。我们发现术中及术后输血较传统手术切口入路明显减少,其相当多的病例完全在不输血的条件下进行,这不仅能有效减少患者的住院费用,而且还避免了因输血所引起的排斥反应及相关疾病的传播。
3�全髋关节置换术的并发症与手术入路有一定关系,微创手术入路由于术中臀大肌不切断而是劈开并牵到两旁、避免损伤股四头肌,术后髋关节更稳定。由于没有破坏髋关节的前后方结构,患者能早期行关节功能锻炼,减少了下肢深静脉血栓形成、关节周围软组织挛缩致功能障碍的发生率,使关节功能恢复得更好。在术后减少了关节前、后脱位发生的可能性,由于术中损伤的组织少,术后致痛的炎症介质释放相应也减少,可增强患者主动功能锻炼的信心,迅速恢复劳动力。
4�微创手术能降低手术切口感染率。全髋关节置换的术后感染通常是灾难性的,患者关节疼痛、功能障碍,甚至丧失劳动力,且常需将假体与骨水泥一起取出,治疗费用巨大,报道的死亡率在7%~62%。我们采用微创手术,目前尚未发现有术后感染的发生,考虑原因为本手术入路术中对肌肉破坏较小,因此对关节周围的软组织平衡干扰小;手术切口由于远离会阴部,便于护理,污染机会较少,降低了手术切口感染率。
有学者认为因小切口微创全髋关节置换手术能明显减少手术的创伤,对手术质量没任何有害的影响,是一种值得推广的手术方法。当然,术后并发症的多少,与医师对此病的认识程度,完善的术前准备及术后处理、手术入路及手术技巧的掌握程度均密切相关。小切口微创全髋关节置换术后可早期行功能锻炼,增加患者康复信心,对于假体松动、假体下沉等远期并发症,由于本手术方式开展时间较短,目前无法得出正确结论,有待于今后工作中进一步随访、观察。
三、手术技巧
微创人工髋关节置换手术的关键就是切口小型化,要达到这一点,精确的暴露、习惯手术方法的改变、特制手术器械最为关键。
1�精确的暴露
原有的切口暴露是采用在一个视野下,同时暴露髋臼部分及股骨部分,因此所需切口较大。MIS手术是在一个视野下,不同时期暴露髋臼及股骨部分,但必须保持切口位置的精确性。
MIS手术的切口可分一个手术切口和两个手术切口两大类。这里我们要集中讨论一个切口的方法。一个切口办法中最常用的、最易掌握的是外侧切口,外侧切口分前外和后外两个切口。
(1)前外皮肤切口(图8-91)患者侧卧位,位置务求正确而稳定,否则就达不到“精确”这个要点。然后标出大转子顶点及大转子的前后缘。自大转子顶点开始,沿前后缘之间的中线画一条线,在这条线的近端2cm处取一个点,由此点沿股骨纵轴30°做一皮肤切口。切口一半应在标记点前下方,另一半刻在标记点后上方。切口长7~9cm,可由前下方切向后上方(切口内的暴露方法见Zimmer的《微创人工全髋置换术前外侧切口的技术手册》)。
(2)后外皮肤切口(图8-92)患者侧卧位,位置务求正确而稳定,否则就达不到“精确”这个要点。标出髂骨后外部外侧缘与骶棘肌交会点作为骨盆最高点,在最高点后方二横指处作为第二点,由第二点出发指向大转子顶点的中心方向画直线,直向股骨干,在此线的方位上取7~8cm做切口。70%的切口应在大转子顶点的远端,30%的切口应在大转子顶点近端(切口内的暴露方法见zimmer的《微创人工全髋置换术后外侧切口的技术手册》)。
图8-91前外侧切口
图8-92后外侧切口
2�习惯方法的改变
原来手术方法有两个特点,①在一个手术视野中,同时看到髋臼及股骨部进行手术操作,双方吻合度可同时掌握。在本手术中,视野中只看见髋臼部或股骨部,因此在操作时,要估计双方吻合度的准确性;②原手术操作动作每个步骤都是由近端向远端或远端向近端的纵向操作动作。本手术中操作方向是尽量由外侧向内侧的横向操作,如安放模型肩及模型头等。此外要熟悉用长柄器械中做深暴露的操作。
3�特制手术器械
少数医生在进行本手术时,虽用了MIS的手术切口与暴露,但却不使用 MIS特殊手术器械,而仍用常规器械。由于常规器械不是按MIS手术特殊要求设计的,因此手术中会产生不少困难,而且手术创伤反而大,出血多,手术时间也相应延长。这样既达不到MIS手术的效果,而且适得其反。所以进行MIS人工髋关节置换手术,一定要施行MIS手术特制手术器械。
小切口手术暴露可用于大部分初次全髋关节成形术的患者,值得注意的例外包括以下情况:①患者原先就有必须用长切口才能取出的植入物;②患者患有需转子下截骨的先天性髋关节脱位等。当你开始进行侵袭小的全髋关节置换术时,逐渐缩短皮肤切口是很重要的。从身材小的、肌肉不发达的、尽可能无畸形和少量骨赘的患者开始。再一次说明,要逐渐缩短切口尺寸直到你能完成真正小切口的全髋关节置换术,遵守这点是很重要的。
四、 术后处理
术后当天麻醉恢复后即行股四头肌等长收缩锻炼,屈伸踝关节锻炼,同时使用抗凝药物以防止深静脉血栓的发生,常规术后预防感染治疗。术后3天时行髋、膝关节主动屈伸锻炼,1周后逐渐下床行走。
第六节非骨水泥人工全髋关节置换术疗效分析
近几年来非骨水泥人工全髋关节置技术已在国内大中型医院广泛开展,近期收到了颇为满意的临床效果,长期临床效果如何是医生和患者关注的热点问题,虽然国外已有不少报道。为得出我们国人自己的临床资料,近年来国内许多医生对所做非骨水泥人工全髋关置换术的临床结果有所报道。
一、临床资料
黄相杰等1993年6月~1997年12月对86例106个全髋关节置换进行观察,男性52例64个关节,女性34例42个关节,平均年龄49(21~69)岁,经过平均56(36~90)个月的随访观察。所用的材料有:Harris-Galante非骨水泥人工全髋关节(美国Zimmer公司生产),Depeuy非骨水泥人工全髋关节,Landos 非骨水泥人工全髋关节,Howmedica非骨水泥人工全髋关节 。根据Harris评分方法进行评分,术前平均52分,术后平均97分,优良率 94%。术后24小时练习股四头肌舒缩活动,并可取半坐卧位,术后4周可床上做髋膝部功能练习,术后8周扶拐离床活动,术后12周2/3的患者可弃拐,生活完全自理,并自由行走。术后半年身体其他条件允许可步行达500m以上,术后10~12个月能做一般体育活动,如跑步、打太极拳、跳老年Disco等,行走步态完全正常,髋关节屈曲90°~ 120°,平均107°,髋关节功能恢复良好。有8例术后3~6个月出现股骨中部轻度疼痛,9~18个月后逐渐缓解消失。1例年龄为55岁女性髋臼发育不良引起的双侧骨性关节炎患者,因身体耐受能力问题,仅手术一侧关节,Harris评分较低为85分。有15例18个下肢深静脉血栓形成,经及时用药处理1~3周后痊愈,无术后感染等其他并发症。
X线观察,股骨侧:人工关节柄与股骨结合紧密,无1例假体松动、下沉,全部羟基磷灰石涂层人工关节术后4~6个月、微孔人工关节术后6~8个月在1~7区开始显示骨小梁增粗变大,假体与股骨之间无1mm以上的透亮带出现。髋臼侧:人工髋臼外展角为32°~50°,平均38°。前倾角0~17°,平均9°。术后6个月开始显示2、3区骨小梁增粗变大,与髋臼接触紧密。在髋臼外上缘植松质骨骨块8例,术后6个月植入骨块均与髋臼愈合良好,但其中1例术后1年髋臼缘植骨处与人工髋臼之间有轻度骨吸收现象,其他区域无异常所见。3个髋关节在术后6~10个月出现Ⅰ型异位髋臼骨化,但髋关节功能测定良好。
二、讨论
目前应用于临床的非骨水泥人工全髋关节大致可分为羟基磷灰石涂层和微孔两大类。黄相杰等使用的人工髋关节前两者属微孔类,后两者属羟基磷灰石涂层类。羟基磷灰石涂层和微孔人工全髋关节的设计初衷是通过人体骨长入并在其内相互愈合而达到假体固定的长期稳定,即所谓的生物固定。动物实验表明,各种不同的微孔关节均有骨长入。文献报道在人体活检中微孔骨长入量不如动物实验高,但临床观察中却显示了良好的效果,其原因可能是由于人体活检之假体,主要来自各种原因的少数松动病例,并不能反映其真正结果。在临床中发现,假体的初期稳定是骨长入的重要前提,羟基磷灰石涂层和微孔人工全髋关节具有多部位负重和安装精确及紧密匹配等特点,提供了可靠的初期固定,为获得长期的生物学固定提供了条件。
非骨水泥人工全髋关节应用范围广,尤其适用于非老年患者,既可用于解剖结构比较正常的关节病变,也可用于解剖结构相对异常的关节病变,如髋臼发育不良、髋臼外伤及人工全髋关节术后翻修等。对于髋臼发育不良或髋臼缺损的病例,通过切磨髋臼,可将人工髋臼大部分放入其间,在人工髋臼的裸露部分植入切下的股骨头松质骨骨块,用松质骨螺丝钉固定,术后髋臼同样愈合良好。仲克己等对56例髋臼发育不良患者采用髋臼上缘植骨的方法,修复髋臼后再安装人工髋关节,仅有2例髋臼发生轻度骨质吸收现象,其他髋臼愈合良好。本组有6例10个髋臼发育不良患者,2例翻修患者使用上述方法进行手术,术后6~9个月髋臼愈合良好,获得颇为满意的效果。
在翻修病例中,髋臼和股骨上段常有不同程度的骨缺损,较严重者再次使用骨水泥关节十分困难。而使用非骨水泥人工全髋关节进行翻修术,可将髋臼和股骨上段修整后,植入松质骨充填骨缺损,安装非骨水泥人工全髋关节通过生物学固定方式来固定人工关节。Harris等报道了 60例采用非骨水泥人工全髋关节所进行的翻修术,术中髋臼侧植骨率 86%,股骨侧植骨率 57%, Harris评分84分,优良率73%,患肢疼痛率4%,无感染及松动病例。本组5例为翻修者,有2例髋臼和股骨侧均采用了植骨术,分别经过18个月和26个月的临床观察,髋臼和股骨侧人工关节固定可靠,植入骨质无吸收现象,末次随访Harris评分分别达90分和93分,可以讲非骨水泥人工全髋关节在翻修术中具有一定的优点。
非骨水泥人工全髋关节是通过骨长入来达到生物学固定的目的,对手术技术要求较高,同时需要配备专用的手术器械才能达到“紧密匹配”的原则而获得良好的初期固定,通过骨长入来达到生物学固定的过程类似骨折愈合的过程,患肢负重需8~12周。作者认为高龄及严重骨质疏松的患者,不宜使用非骨水泥人工全髋关节,以使用骨水泥人工全髋关节为好。
非骨水泥人工全髋关节虽然临床使用与观察时间还不够长,但是可以肯定,非骨水泥人工全髋关节是青壮年患者和二次翻修患者的理想替代物。
第七节抗生素骨水泥在人工全髋关节置换术中的应用
感染是人工关节置换术灾难性的并发症,尽管随着手术无菌技术的逐步提高,人工关节置换术感染率降低到0�3%~2%,但由于全髋关节置换术的绝对数量的增加,相应的术后感染病例数也在增加,故如何控制感染是近年来的研究热点,利用抗生素骨水泥是抗感染的主要方法。自1970年,Buchholz等发现抗生素掺入骨水泥中可形成抗生素缓释系统,并通过浓度梯度向周围长时间持续释放。由于细菌在异物材料表面的黏附和抗生素在感染骨内的有限分布等因素,人工关节置换术后一旦发生感染治疗相当棘手,所以抗生素骨水泥在临床和实验研究方面都备受关注,本文就此作一扼要综述。
一、对骨水泥中抗生素的要求
掺入骨水泥的抗生素必须能耐受热聚合作用,在体内能以治疗浓度被释放出来,并具有针对不同病原体的恰当的抗菌谱。骨水泥的化学组成有粉剂与液料两部分,二者混合后在常温下发生聚合反应,聚合反应是一放热过程,球形聚合物的核心最高温度可达115℃。加入适量的抗生素,模拟临床厚度在1cm或以下的骨水泥聚合时,实验模型所测到的温热不会影响温度峰值。由于骨水泥不能被吸收,血管也不能长入,其中包含的抗生素必须溶于组织液才能逐渐被释放出。几乎所有的微生物都可导致人工关节的感染,所以应参照感染病原体的药敏实验选择抗生素的种类,预防性的应用最好采用广谱抗生素。除此以外,抗生素缓释系统对抗生素的基本要求还有:①变态反应率低;②良好的组织相容性;③没有全身毒副作用;④不影响切口愈合;⑤抗生素稳定性高,不会因接触血、脓或纤维素等生物物质而失去活性。
氨基糖苷类抗生素,对所有需氧菌都有较强的抗菌作用,抗菌谱广、吸收迅速、耐热性好,是掺入骨水泥最合适的抗生素,其中以庆大霉素和妥布霉素最常用。由于近年来庆大霉素耐药菌株逐渐增多,很多学者倾向于应用妥布霉素。葡萄球菌是人工关节感染最多见的病原体,而迄今为止仍未发现一株对万古霉素耐药的葡萄球菌。虽然体外实验万古霉素自骨水泥中释放的效果不及妥布霉素,但因其高效的抗菌活性,释放出的万古霉素仍足以杀灭金黄色葡萄球菌,故万古霉素骨水泥对人工关节感染有广阔的应用前景。此外,青霉素类、头孢类、呋西地酸、红霉素和多黏菌素等也有掺入骨水泥内的报道。
二、复合抗生素后对骨水泥的影响
适量抗生素加入不影响骨水泥的抗压强度。Chohfi等将3g万古霉素混入60g骨水泥中,抗压强度为95MPa,优于标准抗压强度70MPa,与无抗生素或庆大霉素骨水泥相似。吕厚山等研究表明,40g骨水泥中庆大霉素、妥布霉素和西力欣0�5~1�5g的添加比例不影响骨水泥的抗拉强度和弹性模量,而且还会有所增加;多于 2g后,抗拉强度和弹性模量开始下降。庆大霉素、新青霉素Ⅰ和先锋霉素Ⅰ掺入骨水泥,40g骨水泥加入少于2g的抗生素对其压力强度和张力强度没有明显影响;然而在40g骨水泥中加入4�5g以上的庆大霉素时,骨水泥抗压强度明显下降。水剂抗生素可明显降低骨水泥的抗拉强度和弹性模量,明显降低骨水泥的机械强度,使其脆性增加,颜色改变,临床上不宜采用。骨水泥力学性能下降也与应用的抗生素种类有关。先锋霉素Ⅰ和链霉素掺入骨水泥与单纯骨水泥力学性能类似,而骨水泥中加入庆大霉素后切面强度则显著降低。利福平掺入骨水泥,能够抑制骨水泥单体的聚合。
掺入抗生素对骨水泥影响方面的研究比较局限在骨水泥的力学性能方面,抗生素对聚合反应、聚合温度、面团时间、固化时间和骨水泥的赋形性等方面的研究很少,对不同种类的抗生素骨水泥还需按骨水泥的国际标准进行评价。
三、抗生素的缓释特点
Bayston认为骨水泥中抗生素的释放可能是通过浓度梯度的弥散作用实现的,释放浓度随时间逐渐降低。扫描电镜下观察,骨水泥断面可见到不规则、大小不一的散在孔隙,形状各异,彼此连接,使骨水泥成多孔状。加入庆大霉素后除上述结构外,还可以在孔隙中观察到颗粒,集成圆球状、大小不等、直径40~250μm,这种结构是抗生素缓释的基础。庆大霉素从骨水泥中的缓释分为7~10天的快排和慢排两个阶段。Weisman等在骨水泥中加入庆大霉素和先锋霉素Ⅴ,将骨水泥做成小圆片状,置于琼脂细菌培养基中培养和浸泡于磷酸盐缓冲液(PBS)中洗提抗生素,培养基中骨水泥周围有明显的抑菌圈形成。洗提液中抗生素含量第一个24小时释放最多,以后显著下降,但在9天以内均大于金黄色葡萄球菌的MIC,抗生素释放集中在最初的7~10天。抗生素从骨水泥中的释放是一缓释过程,慢排阶段持续的时间可达数月,甚至数年。Chohfi等测定,6个月以内万古霉素骨水泥周围骨内万古霉素平均含量保持在最小杀菌浓度的4倍,6个月以后骨内含量才显著下降。庆大霉素骨水泥植入人体内,5~5�5年后其周围组织中的庆大霉素浓度仍有抗菌活性。Powles等甚至发现 10年后的庆大霉素骨水泥可测到低浓度的庆大霉素释放,而将骨水泥粉碎后洗提可得到高浓度的庆大霉素,并足以抑制敏感细菌。
尽管抗生素自骨水泥中释放的时间很长,但骨水泥的结构不利于抗生素的完全释放。以庆大霉素骨水泥为例,通常被释放的庆大霉素不足 25%。将妥布霉素1�2g混入40g骨水泥中,PBS提取12周只能释放12%的妥布霉素。临床上有一些数据也证明了骨水泥中抗生素的有限释放。Innes等应用头孢呋辛钠骨水泥后,发现在血、尿、引流液中只有5%释放出来。因为头孢呋辛钠在体内不能被转化,也不能从其他途径排泄,故95%仍保留在骨水泥中作为预防感染的资源。骨水泥表面积的不同,对抗生素释放有明显的影响,增加表面积-体积比会造成最初7天内妥布霉素释放量的显著增加。
不同种类的抗生素掺入骨水泥,虽然缓释的特点类似,其效果并不相同,多种抗生素掺入的抗生素之间也会产生交互作用。万古霉素从骨水泥中的释放不如妥布霉素。Masri等将妥布霉素和万古霉素同时加入骨水泥,妥布霉素量的增加会促进万古霉素的释放,而万古霉素量的增加不影响妥布霉素的释放,一定范围内也不增加其自身的释放。
四、人工关节置换术中抗生素骨水泥的应用
抗生素骨水泥在人工关节感染中能起到重要的预防和治疗作用。人工关节感染通常是缺乏血供的局限性的组织感染,应用抗生素骨水泥不需血流将抗生素携带至这一区域,而是直接在局部缓释抗生素,使其迅速达到药物浓度并能长时间维持,形成几十甚至几百倍于全身用药的药物浓度;用药总量及进入血液循环的药量少于全身用药,避免了长时间全身用药的毒副作用。
1�首次置换时预防感染
术中污染是造成人工关节感染的最重要的原因,骨水泥中抗生素的释放集中在最初的7~10天,这对术中的细菌沾染尤其有效。防止细菌在植入材料表面的建群是消除人工关节感染的关键。Kendall等为感染人工关节清创后置入抗生素骨水泥,以后在骨水泥表面测不到活菌,周围组织培养也无活菌。然而,他们又在体外实验中发现,抗生素骨水泥片置于葡萄球菌的肉汤培养基中,24小时和96小时后骨水泥表面能检测到活菌。故认为虽然骨水泥中包含抗生素,但其表面仍可有细菌生长。这与临床应用骨水泥的观察结果相左,可能与观察的时间、细菌的数量或模型有关,还需要进一步的研究。
实验研究认为,抗生素骨水泥能有效地预防早期术中污染所造成的感染,却不能预防晚期的血源性感染。兔半髋关节置换术后股骨的髓质部分注入1×103cfu的细菌就能使所用的假体周围感染,而应用庆大霉素骨水泥后,造成感染所需的细菌数量是不用的60倍。而Blomgren等模拟晚期的血源性感染,将兔髋关节置换,庆大霉素骨水泥固定,6~8周后静脉接种金黄色葡萄球菌,25天后1/3假体还出现感染。
临床研究方面也已证实,抗生素骨水泥具有预防人工关节感染的作用,这也是1970年以来抗生素骨水泥常用不衰的重要原因。Espehaug等统计10 905例抗生素骨水泥的预防作用,发现全身用药联合抗生素骨水泥最有效,感染率39/5804,单独使用抗生素骨水泥是其感染率的6�3倍,仅全身用药是4�3倍,不用抗生素为11�5倍,而一定范围内总的全身用药数量不会影响统计结果。
2�在翻修术中治疗感染
在感染部位骨水泥中抗生素的缓释具有自动清创作用,广泛应用于人工关节感染翻修。在清创取出人工关节后立即进行再置换术被称为Ⅰ期翻修,几周或数月后进行再置换术为Ⅱ期翻修。 Callaghan等报道全髋关节置换感染Ⅰ期翻修后经过平均10年随访,仅8�3%再感染。吕厚山为8例人工全膝关节置换术后深部感染清创后Ⅰ期翻修,平均随访2年,无感染再发生。他们均认为利用抗生素骨水泥是Ⅰ期翻修控制感染的关键方法之一;而单纯的骨水泥或不用骨水泥,Ⅰ期翻修的成功率则远低于Ⅱ期翻修。
Ⅱ期翻修中抗生素骨水泥的应用,除了抗生素骨水泥固定假体以外,着重强调清创取出假体与再植入的间隔内置入间置器(spacer)控制感染。感染人工关节取出清创后,会遗留较大的组织空腔,将掺入抗生素的骨水泥在面团期制成人工关节的形状,完全固化后塞入空腔,此即所谓的间置器,又称为抗生素骨水泥髓内假体(prosthesis of antibiotic loaded acrylic cement,PROSTA-LAC),它具有保持组织的解剖结构、防止软组织挛缩和肢体短缩、髓内支撑防止骨折、抗生素缓释和允许适度的活动等优点。间置器在人工关节再置换时需要取出,其力学性能相对次要,可以在骨水泥内加入较大量的抗生素,以加强抗感染效果。Hofmann等将 40g骨水泥粉剂中加入 4�8g妥布霉素制成间置器,在膝关节Ⅱ期翻修中取得了良好的效果。
实验和临床研究均已证实抗生素骨水泥具有预防感染的潜力,而在治疗人工关节感染方面只是理论推测和临床资料的片面观察,尚缺乏相关的动物实验和临床对照实验。尽管如此,抗生素骨水泥在人工关节置换中仍被广泛应用,故有必要对其作用做进一步的实验观察,有必要对抗生素的种类、剂量等进行前瞻性研究。
第八节预存自体输血在人工全髋关节置换术中的应用
人工全髋关节置换手术出血较多,常需输血治疗。尽管管理水平和检测手段不断提高,异体输血仍然会引起许多不良反应和并发症,其中输血引起的艾滋病和肝炎非常可怕。虽然异体输血的病毒污染已大大减少,但患者和外科医生仍然推崇自体输血。
一、自体血采集方法
通过病史、查体及血常规、凝血功能、心肺肝肾功能检查,评估患者健康状况。对无自体采血禁忌的患者一般每次采血400ml,两次采血时间间隔不小于3天,最后一次采血在手术前3天完成。采集血以CPDA液保存于4℃环境中,最长可保存35天。对自体采血患者应补充铁剂,口服硫酸亚铁300mg,每天3次,直至手术前。
二、输血情况
根据患者年龄、一般状况、出血量、血红蛋白、血细胞比容等因素决定是否输血。全部预存自体血均按计划在手术结束前输回,部分患者补充异体输血。
三、 记录每次采血量、采血及输血后不良反应及严重并发症
采血前、后第4天分别检测患者红细胞(RBC),血细胞比容(HCT)、血红蛋白(HGB)。
四、分析
接受人工全髋关节置换手术者年龄较大,或因自身免疫性疾病长期贫血,部分患者还合并有内科疾病,对失血耐受性差,而人工全髋关节置换手术出血较多,因此输血成为人工全髋关节置换手术的常规治疗。异体输血在拯救生命的同时,也有一定的危险性,如发生溶血、过敏、发热、免疫抑制等。尽管检测手段不断提高,因输血引起肝炎、艾滋病已逐渐减少,但是人们还是非常担心因为输血而感染病毒。自体输血具有避免病毒感染和血型亚型不相配而发生溶血反应,减少与输血相关的疾病如过敏反应、免疫抑制、输血引起的肺损伤、移植物抗宿主反应,还能很好地解决RH血型阴性患者的血源问题。自体输血一般分为三种:①预存自体输血;②血液稀释法自体输血;③术中、术后血液回输。
1�血液稀释法
自体输血技术复杂,必须有严密监测及麻醉师协助,手术麻醉时间延长,接受人工关节置换手术者很多是老年患者,手术卧床时间长,术后肺部感染风险增大。人工全髋关节置换手术基本不采用这种自体输血方式,多为心脏体外循环手术使用。
2�术中自体血回输装置
该装置操作步骤繁琐,回输装置售价2000元左右,费用高。单侧全髋关节置换术中出血一般在400ml。即使翻修手术,输血量一般不会超过800ml。与回收血量相比,回输装置比较昂贵。人工关节置换术后关节腔引流血与正常血液成分有一定差异,引流血的纤维蛋白原、抗血小板活性下降,纤维蛋白降解产物FDP含量明显增加,短期内大量输入未洗涤回收血可能引起凝血异常。引流血过滤回输还有细菌污染、脂肪栓塞等危险。人工关节置换术后关节腔引流血一般在300~600ml,单套引流血回收装置售价在1800元,效价比仍然不高。术中自体血液回输多应用在没有预存自体采血或同期双侧髋关节置换手术患者,应注意无菌操作,引流血回输应控制在800ml以内。
3�预存自体输血
不需要特殊设备,采血及回输方法简单,不延长手术麻醉时间。其费用较低,这种方法可以减轻患者及社会经济负担。由于大力提倡成分输血,全血血源紧张,预存自体输血较好地解决了血源紧张这一矛盾。在过去20多年,西方国家较普遍地将这一技术应用到人工关节置换手术中。
(1)预存自体输血的适应证国内外文献一般都将血红蛋白>110g/L,血细胞比容>33%作为预存自体输血的标准。临床实践中具体的适应证为:①健康状况好,无心、肺、肝、肾功能不全;②无感染征象;③无凝血机能障碍;④非恶性肿瘤患者;⑤HGB>110g/L,HCT>33%;⑥估计术中出血及术后引流血> 600ml。
(2)预存自体输血的安全性及有效性据李宗科研究,患者采血后很少有不适反应,偶因精神紧张等因素出现头晕、恶心、呕吐、出汗等,卧床并饮用糖水后均能缓解;一过性低血压反应如头疼、晕厥只用输入 5%葡萄糖盐液 500ml即可消失;对于预存自体输血有发生输血反应,如出现寒战、高热、荨麻疹、过敏性休克等,相关报道很少,可见能保证预存自体输血的安全性。国外作者对一组患心脏疾病、>70岁或<18岁、孕妇等“高危人群”进行预存自体输血,全部患者没有发生严重并发症。
如果在门诊或血站从手术前1~2周采血,平均每人预存800ml,除不具备预存自体输血条件者外,人工全髋关节置换手术完全可以不用异体输血。
总之,预存自体输血安全、简便、经济、有效,易于在基层推广。只要做好了预存自体输血,人工全髋关节置换手术基本可以不用异体输血。
第九节髋臼缺损的全髋关节置换术
初次全髋关节置换(THR) 或翻修术时经常会碰到髋臼有骨缺损,它可能是先天性畸形、外伤性骨折、后天感染损伤及医源性造成的。髋臼骨缺损处理不当常导致髋臼假体松动。据文献报道,若应用骨水泥及超高分子聚乙烯髋臼假体,其界面机械失败率高达17%~60%,而通过随访可以发现,应用非骨水泥微孔髋臼假体重建的方法所取得的结果比较令人满意。作者在THR手术中采用后者方法,且审时度势地采用髋关节运动中心适当上移、加深髋臼、配以小型髋臼假体及不同植骨措施,共162例平均5年以上的随访,仅失败3例。
一、资料和方法
1989年6月至2002年3月共178例(215个髋)THR或翻修术中髋臼骨缺损行非骨水泥髋臼假体重建。女116例(133髋),男62例,平均年龄50岁(22~79岁)。继发于先天性髋关节发育不全的骨性关节炎85例(96髋)、陈旧性感染6例、扁平髋畸形42例(68髋)、髋臼骨折8例、原关节成形因假体松动需翻修的37例。215个髋之非骨水泥假体臼由钛金属背壳和超高分子聚乙烯组成,前者前面钛丝、珠粒或羟基磷灰石涂层。用1~3枚钛金属松质骨螺钉固定,其外径40~60mm不等。凡应用直径40~44mm者内衬之内径为22mm,以保证足够厚度超高分子聚乙烯材料,其余为28mm或32mm。
每一患者摄一标准骨盆正位片,必要时加摄斜位,以便观察髋臼前、后柱情况。严重髋臼畸形者应CT扫描,甚至三维重建,进一步评价骨缺损。阅片时特别注意泪滴、髋臼下缘、髂坐线(Kohler线)、运动中心的变化。然后应用术前模板技术,找到正常运动中心应在部位并估计新臼覆盖的程度,确定重建的方法。 髋臼骨缺损常分为 3种情况,或称为3度,①Ⅰ度:通过各种方法,假体臼与宿主骨完全接触,无须植骨,这常需将原髋臼加深;应用小型髋臼假体,以加大对宿主骨的依附面,将髋关节运动中心上移,以充分利用较厚部位的髂骨或增生的骨赘,但上移不应超过2cm,以免过多增加髋关节受力而造成假体松动;②Ⅱ度:假体臼与宿主骨虽不能完全接触,但已获得稳定,尚需填充填骨;③Ⅲ度:假体臼与宿主骨接触不仅不能完全接触,而且不稳定,需大块植骨以稳定假体。215个髋中Ⅰ度106例(124个髋),Ⅱ度60例(74个髋),Ⅲ度12例(17个髋)。
均采用髋关节后外侧入路。26髋截断大转子以便显露。60岁以下患者,常采用非骨水泥假体柄,60岁或以上者用骨水泥假体柄,第2代骨水泥技术居多。金属背壳的安装应用压配原理。填充植骨来自异体干燥骨大块结构性植骨块,以自体股骨头最佳(多用在初次THR)或经处理的异体股骨头(多用于THR翻修术)。植骨块用螺丝钉固定,术后处理同常规THR,大块植骨病例,下地延迟到3周,完全负重在术后3个月以后。
二、结果
178例中162例(198髋)获得随访,即定期拍片门诊检查或电话书信反馈信息。其余13例失去随访或资料不完整,3例无关死亡。162例随访1~10年,平均随访62个月,根据Merle D’ Aubigne评分标准,三项相加17或18分为优;13~16分为良;9~12分为中;8分以下为差。X线片注意假体位置变化,如果它与泪滴和髂坐线之间进行性位移,属假体臼松动;金属背壳与骨界面2/3出现X线透亮区,且宽度超过2mm,说明髋臼松动。此外,注意金属壳的微孔珠粒有否断裂、固定的螺钉有否位移、其周围出现X线透光带或断裂,这些阳性征象也是髋臼假体与宿主骨之间愈合情况和愈合时间的影像学特征。另外,是否出现骨块移位、骨块吸收溶解等也是诊断指标。162例(198髋)Merle D’ Aubigne得分8~18分,平均 14分,其中优40例,良69例;中50例;差3例。失败1例为高位CDH性骨关节炎,植骨块不稳定,髋臼进行性移位,3个月后重新脱位。一般髋臼与骨界面早期可出现间隙,随着时间的延长,逐渐消失,即骨长入。按有5个髋出现X线透光线,未超过2/3界面,结构性植骨未见吸收现象,均愈合。162例未出现切口感染,但下肢深静脉栓塞有6例,因牵拉造成坐骨神经和股神经不全损伤共3例,经药物治疗后治愈。
三、讨论
髋臼骨缺损分类方法很多,其中以 AAOS方法应用较广,它将骨缺损分为两大类:洞状缺损和节段缺损,可是又将骨盆不连续和髋关节融合也包括在其中。这种分类方法给骨缺损以精确的命名,但它与髋臼的重建方法和新髋臼的稳定性并没有直接的关联,这是种缺憾。作者更接受髋臼X线分类方法,观察泪滴、髋臼下缘、髂坐线和髋关节运动中心,特别是运动中心上移的程度,若小于或等于2cm,假体与宿主骨的接触可达60%以上,缺损处以碎骨填充植骨处理;而运动中心上移2cm以上,假体与宿主骨接触明显减少,常常要结构性大块植骨,才能使假体获得稳定。
应用非骨水泥髋臼假体是由于本组患者中主要是两部分组成:①CDH造成骨关节炎,这部分患者比较年轻;②髋关节假体失败后翻修术,而它的病理特点是髋臼松动后导致它周围球形骨硬化,其表面覆盖一层纤维膜,故壁很薄,缺乏正常松质骨组织。而骨水泥只能起到填充剂嵌合作用,它不是黏合剂。当缺乏健康松质骨时也就失去了骨水泥嵌合交锁作用,所以有不少报道应用骨水泥固定髋臼假体失败率高,甚至术后立即拍片,在骨水泥和骨界面上100%出现透光线。本组非骨水泥髋臼假体成功是因地制宜地应用加深髋臼技术,配以小型髋臼或上移运动中心以加大宿主骨的接触得到稳定。翻修THR中,对运动中心上移在2cm左右者,应用大型髋臼假体填充缺陷,虽然髋臼后上方仍有缺损,但能压配得很紧,并且将上移的运动中心下移,缺损处碎骨填充即可。上述这些方法都避免了手术中结构性植骨,又能维持髋臼假体的稳定。对于结构性植骨我们则强调植骨块牢固内固定、植骨床贴合和丰富血循环,与假体接触面控制在 40%以下,否则植骨块容易吸收。
髋臼缺损后人工全髋关节置换时重建方法没有统一的模式,有文献报道,采用碎松质骨压紧植骨的方法,即先用金属网垫入骨缺损处,再用碎松质骨压紧植入,然后再用超高分子聚乙烯臼。其优良率达90%。对于严重髋臼缺损者,年轻患者主张异体全髋臼植骨加骨水泥假体,老年患者应用防内突金属环植骨加骨水泥假体。
第十节髋臼缺损重建及骨水泥和非骨水泥
人工全髋关节置换术临床观察
全髋关节置换是髋关节重建手术中最为有效的手术。随着人们生活水平提高,此手术已明显呈上升趋势,其原因应归于人工关节的材料和制作工艺的进一步完善,也因外科技术提高。大多数学者倾向采用全髋关节置换技术以代替单纯股骨头置换。而采用切下的股骨头保留软骨重建缺损的髋臼是一种理想的方法。因此,本文就谈谈人工关节对髋关节骨关节病、股骨头缺血性坏死、陈旧性股骨颈骨折和类风湿性关节炎进行了全髋关节置换术(髋臼缺损行自体股骨头重建)的临床观察情况。
一、骨水泥和非骨水泥适应证
非骨水泥运用于60岁以下者,但陈旧性股骨颈骨折、骨质疏松、骨肿瘤、类风湿性关节炎例外。70岁以上各种疾病均适宜骨水泥置换术。非骨水泥置换术后大腿疼痛较多,而骨水泥置换早期并发症较多。有学者对60~70岁患者采用髋臼非骨水泥,股骨干部用骨水泥置换并认为可避免大腿疼痛。
二、关节置换适应证和禁忌证及手术年龄
适用于初发和继发的髋关节骨性关节炎、风湿性和类风湿关节炎、股骨头缺血性坏死、新鲜或陈旧性股骨颈骨折、骨肿瘤等。而全身感染性疾病、骨关节感染性疾病、极度衰弱等则认为是禁忌证。手术年龄国内报道最小为18岁,国外不少青年患者接受全髋关节置换,但更多学者提出禁忌滥用。作者持相同观点,同时认为随着人工关节材料和制作工艺的提高,年龄可提前至55岁,类风湿关节炎、先天性髋关节发育不良可提前至30岁。
三、 手术技术及术后处理
制订术前方案需要参照骨盆和髋部透明模片以选择假体型号。手术采用仰卧位,外侧纵型切口,分开臀大肌,切断臀中肌并向近侧翻转,切除关节囊。首先小心勿切除髋臼横韧带,用内径比股骨头小4~5mm的髋臼锉在髋臼的后、底部研磨,直到软骨下层裸露出来,最后选择臼杯型号与最后一个锉的型号一致,将髋杯置于髋臼中,注意前倾10°~15°,倾斜45°。选择一个普通式或抗脱位式的内杯,将其装在相应的打入器上打入。
在小转子上方0�5~1�0cm处从颈上窝起45°倾斜截断股骨颈。在大转子部用峨眉凿扩大髓腔,关键在于冲击松质骨,不要用刮匙除掉,而是用髓腔锉冲击髓腔,依次用不同规格充分扩大直到能插入合适型号假体柄为止。测试股骨颈长度,选择合适试头固定在髓腔锉并试行复位,合适后植入假体、换上合适的假体头。
术后4天内患者卧床,将患肢置于CPM机上进行功能锻炼,防止任何旋转运动。第4天允许在床边站立,第5天开始部分(20kg)借助双拐逐步负重直至术后6周,第12周去除双拐全负重。
四、髋臼缺损的处理
髋臼缺损为全髋手术中经常碰到比较难处理的问题,尤其是陈旧性股骨颈骨折合并骨质疏松、骨肿瘤。香港学者等报道用金属环加异体骨植骨的方法重建髋臼获得较好效果,但一般医院将因无金属环或异体骨而妨碍手术。作者则采用切下的股骨头保留软骨修成帽状重建髋臼获得理想的效果。优点是就地取材,应用方便,疗效确切。
1� 髋臼骨缺损的分类
目前髋臼骨缺损的分类主要有AAOS分类法、Paprosky分类法、GIR分类法等。其中AAOS分类法被广泛应用,它将骨缺损分为节段型、腔内型和混合型,各型又按骨缺损的位置和大小进行详细分类,为了完整分类,又加入了骨盆不连续与髋关节融合两项。Paprosky分类法对髋关节中心的移动程度和方向、耻骨溶解程度以及泪滴是否破坏等进行了详细分析,能较好地指导临床,但该分类较为复杂。GIR分类是由意大利翻修置换协会(The Italian Society for Revision Arthroplasty, GIR)通过对过去各种分类法进行总结后提出的。其突出的特点是分类简单明了,同时对各型分类都制定了相应的外科策略,其具体分型:①Ⅰ型:假体松动,髋臼扩大变形,无骨缺损;②Ⅱ型:假体松动,髋臼扩大变形,全臼1个柱损毁;③Ⅲ型:假体松动,髋臼扩大变形,全臼大于2个柱损毁;④Ⅳ型:严重的髋臼及所有髋臼边缘骨缺损。我院常用的分类方法较为简单,将髋臼骨缺损分为边缘型、中央型和混合型三种,便于记忆及术前制定相应的手术方案(图8-93)。
图8-93髋臼骨缺损的分类
2� 髋臼骨缺损的骨移植
移植骨根据来源可分为异种骨、同种异体骨和自体骨三种,同种异体骨目前应用最广泛,它的最大优点是数量充足、起始强度好、可以被修整成适合任何骨缺损的形状,但它较为昂贵,且具有免疫源性;自体骨优点为不具有免疫源性,并能诱导宿主的新骨形成,主要缺点是骨源有限,并且其强度和形状常不能满足髋臼骨缺损部位的需要。根据移植骨的形态又可分为颗粒性移植骨和结构性移植骨。颗粒性移植骨主要用于包容性缺损,起充填支架作用,它可允许血管快速长入,以进行再血管化和再塑形,能更快、更好地与宿主骨融合而无机械薄弱点,并且其强度随时间推移逐渐加强。采用颗粒骨移植修复缺损,强调应将缺损区填满压紧,而移植颗粒骨颗粒直径应为5~10mm(图8-94)。有关研究表明,颗粒移植骨的优点有:①颗粒骨表面积增大而有利于更多地释放出移植骨中的生长因子,从而发挥骨诱导作用;②将移植的颗粒骨锤紧,使之相互挤压,可使宿主骨更容易向移植骨爬行替代;③移植骨顺应性或弹性在载荷作用下可产生形变,刺激骨生长。结构性移植骨多用于节段性骨缺损或非包容性骨缺损,主要适应于AAOS分类的Ⅲ型和Ⅳ型以及Paprosky分类的Ⅲ型,偶尔对AAOS分类的Ⅰ型和Ⅱ型也非常必要。其优点在于它能对假体提供结构性支持,缺点是再血管化和重新塑形可导致其被吸收或塌陷,随时间的延长其强度逐渐减弱。
图8-94髋臼骨缺损的骨移植
3� 髋臼骨缺损的重建
在髋臼重建技术方面有着许多不同的经验。有学者应用特制带三翼髋臼假体加颗粒骨移植重建髋臼。带翼加强杯主要用于髋臼的边缘性缺损或混合型缺损,包括髋臼粉碎性骨折的患者。假体分为左、右侧,术中要配合结构植骨或和打压植骨,配合使用骨水泥臼杯,配合使用的螺钉与钢板螺钉相同,翼可在术中再塑形。
有学者应用髋臼加强罩或各种定制假体支托异体植骨重建髋臼,髋臼加强杯用与髋臼骨质缺损的翻修手术,配合骨水泥型臼杯使用。对于髋臼局限性的腔隙性骨缺损还可采用钛网修补髋臼缺损,使用时将钛网剪成条状并围成弧形置于髋臼缺损处,两端挂在髋臼缘上,配合结构植骨和打压植骨,可选择性使用专用螺钉。目前还有学者用计算机辅助设计与计算机辅助加工技术定制假体重建髋臼(图8-95~8-98)。
a边缘型缺损
b用截下的股骨头重建髋臼外形
c在安装好的加强杯内
置入水泥臼杯
图8-95边缘性缺损带翼加强杯的使用
a混合型缺损
b用截下的股骨头重建髋臼外形
c在安装好的加强杯内
置入水泥臼杯
图8-96混合型缺损加强杯的使用
a中央型缺损
b臼底钻孔
c打压植骨
d安装臼杯
图8-97中央型缺损加强杯的使用
a
b
c
d
a�中央边缘混合型髋臼缺损,个体化塑形钛网以覆盖髋臼边缘缺损;b�钛网植入前第一步是用压配器将移植骨
打压到缺损处;c�钛网杯覆盖于�臼中央缺损,并打压植入, 钛网杯用螺钉固定;d�常规植入臼杯并用螺钉固定后,在钛网内用
压配器植入骨。由于髋臼的条件不同,也可以先在臼底用钛
网封闭,并进行打压植骨,然后在安放钛网杯,并用钛螺钉
固定
图8-98钛网及钛网杯的使用
五、Merle D’Aubigne的评价标准
1�无或轻度疼痛,关节活动正常,步行正常,X线检查正常为5~6分。
2�频繁疼痛,关节活动<20°,轻度跛行,X线检查髋臼假体或假体柄有松动为3~4分。
3�疼痛需服止痛药,关节活动<50°,明显跛行,X线检查髋臼假体和假体柄均有松动为1~2分。
经比较本组骨水泥和非骨水泥全髋置换术后疗效无显著差别。这与文献报道的相类似。
第十一节人工全髋关节置换术中猝死的原因及机制
人工髋关节置换术最危险的并发症是死亡。单纯由于手术出血或麻醉意外引起的死亡是很少见的,而更多的是术中由某些特定的因素导致的猝死。
一、猝死与骨水泥应用的关系
早在20世纪70年代就有个案或小样本的报道指出,在骨水泥人工髋关节置换手术中出现突发心血管衰竭后的猝死,发病具有瞬时性,救治上极为困难,无法明确发病的原因及机制。许多报道指出,只有在使用骨水泥时才出现患者的猝死,因此推测骨水泥的使用是死亡的重要原因。
Ortega等报道了5例人工髋关节手术中猝死病例,均为使用骨水泥后出现血液动力学的改变,从低血压发展到心衰,最后猝死,认为猝死的病因是肺栓塞。
Parvizi等研究了Mayo医院1969―1997年的27年间的29 431例患者38 488个髋关节置换术,术中共发生23例猝死(死亡率0�078%),平均年龄在80�9岁,女性15例、男性8例。所有死亡均发生在骨水泥型假体植入时(11例全髋关节置换,12例股骨头置换)。研究的同期12 551例患者15 411个非骨水泥人工髋关节手术中,无猝死发生。13例猝死患者尸检,11例患者在肺循环中有骨髓组织的微小栓子,13例病人有甲基丙烯酸树脂栓子微粒。这一研究表明了骨水泥及其使用是术中猝死的重要因素。
二、猝死的临床表现
早期报道注意到1/3或更多的患者在术中突发轻度低血压,推测这是引起进一步心衰、猝死反应的前奏。典型的死亡过程为伴有心动过缓的血压突然下降,导致不可逆的心肺功能障碍,最终患者死亡。在Mayo 的研究中,有2例患者在手术时都及早发现了这种短暂的低血压发作。第一次低血压发作后均被抢救过来,但是都死于随后更严重的低血压。
三、猝死的高危因素
1� 骨折
研究发现,髋部骨折做全髋关节置换术与脂肪栓塞及猝死之间明显相关。Duncan报道了 52例股骨颈头下型骨折行骨水泥型髋关节置换时死亡6例(死亡率11�5%),另2例患者在用骨水泥固定股骨假体时的数分钟内发生了严重的致死性的心动过缓与低血压,经抢救治疗才恢复。
Patterson等报道做骨水泥型长柄股骨假体的患者,在术中有7例发生心搏骤停,其中4例死亡。尽管作者在术前认识到使用长柄股骨假体的潜在危险,但忽视了这7例患者均有股骨骨折,2例合并转移性肿瘤。Mayo 的研究中,23例猝死患者中(13例为急性髋关节骨折,4例为病理性骨折,1例为股骨颈骨折不愈合,4例骨关节炎,1 例为风湿性关节炎),骨折患者做非骨水泥的假体置换未出现死亡患者,甚至对于那些术前全身情况差、合并疾病多,基本不能行走、需要日常家庭护理的超龄老年患者也如此。
2�超高龄老年女性患者
研究发现,人工关节手术中猝死的病人多为80岁左右的超高龄老年患者,骨质疏松,并且女性发病率高。
3�术前合并心血管疾病
Mayo 的研究发现,在23例猝死患者中18例术前有明确的心血管疾病史,缺乏心肺储备能力。
因而,术中猝死的高危患者常为老年女性患者,术前存在心血管疾病史,以骨水泥型髋关节置换来治疗有关的股骨颈或髋部骨折。
四、猝死的发病机制
猝死的直接病因为骨水泥的应用,而潜在的病因包括甲基丙烯酸单体的直接毒副作用、外周血管扩张、心肌抑制、血栓、肺栓塞和纤溶酶的激活,以及空气、脂肪和其他骨髓腔组织的栓塞。早期对这些死者做尸检时,常发现肺循环中的脂肪和骨髓微粒,提示了这种猝死时的生理反应特点。但是在心肺复苏时,同样也出现这样的肺部病理生理变化,因而对这一结论尚有疑问。
1�甲基丙烯酸树脂的毒性作用
在全髋关节置换手术普遍开展后,即研究了骨水泥的潜在的直接毒副作用,特别是液体的丙烯酸酯单体。Channley在他的经典著作中对丙烯酸骨水泥单体引起全身反应做了详细阐述,他认为其毒性低,对呼吸而不是心肌有影响,并且认为致死剂量很大。
Mclaughlin等对狗做髋关节置换时,研究了带放射性的甲基丙烯酸酯单体的吸收,发现肺部血液净化非常迅速,只有超过正常人髋关节置换时允许剂量的35倍时,才出现肺功能的下降。
Modig等研究了全髋关节置换术的过程,发现在股骨假体植入时,组织中促凝血产物释放进入肺循环,导致血压和动脉氧饱和度的下降。其研究认为,肺栓塞的脂肪微粒和在血液中发现的丙烯酸单体的释放,在这一病理过程中无明显作用。
骨水泥不是引起症状发作的必要的先决条件,因为相同的病理不仅发生在髋关节置换手术中,也出现在其他手术过程中。在股骨和颈骨骨折扩髓和植入髓内针时,也产生栓子微粒。任何骨的扩髓、加压及植入内固定,均能够产生明显的脂肪和骨髓组织的栓子。有报道在初次全膝关节置换手术使用骨水泥固定长柄时,出现2例猝死,均是使用骨水泥和放松止血带后发生。脂肪栓塞也发生在全膝关节翻修手术时的股骨扩髓。在股骨髓腔内植入定位杆时,出现明显的氧饱和度和二氧化碳张力的下降,这些变化可以通过扩大进针点而消除。
基于这些研究,如今人们将注意力从骨水泥单体的直接效应转移到研究在骨床准备和加压时导致的骨髓组织及一些化学介质因子释放导致的肺栓塞。
2� 骨髓组织导致的肺栓塞
在人工髋关节置换手术时脂肪和骨髓组织引起的栓塞已有详细的报道。一些研究方法已作了介绍,如检测髋部近端的静脉血、实验动物肺组织的组织学研究,以及在术中将超声探头置于股静脉。
近来,已有研究使用经食管的超声心动图直视通过心房的栓子。使用这种高敏感的方法,Ereth等发现了髋关节置换手术过程与从骨组织中释放栓子数量的关系。在所有研究的患者中均发现由于手术导致的静脉栓塞,但是骨水泥组明显高于非骨水泥组。在股骨假体植入后的最初2分钟内,右心房回声颗粒的总量、回声的持续时间、最大回声颗粒的大小和总的静脉栓子计数均明显高于平均水平。回声的持续时间及总的栓子计数在骨水泥组患者髋关节复位时明显增高,可能是由于在脱位时下肢旋转而股静脉受压,复位后储存栓子的释放引起骨水泥患者出现心输出量下降与肺动脉压和肺血管阻力升高。
尽管观察到栓塞的高峰在植入股骨假体时,但在准备髋臼骨床及植入时也有明显的回声组织出现。这与 Mayo 报道的2例患者在髋臼植入时出现明显的低血压,导致术中死亡是一致的。这2例死亡中的1例患者,发作后稳定下来,但当植入骨水泥型股骨柄时发生致死性的心力衰竭。另外1例患者在髋臼植入后,出现低血压和心动过缓,发展为肌电分离,尽管做了心肺复苏,但是无效。
最近的研究显示,同样的回声颗粒能够在做全膝关节置换术的患者术后放松止血带时出现。使用经食管超声心动图,在右心房和心室可看到回声颗粒,在放松止血带后的10~15秒后出现,栓塞持续3~5分钟。
在股骨与胫骨扩髓植入髓内针时,同样能够看到栓塞组织。提示可能是肺功能不全的一个原因,也是导致ARDS的一个潜在因素。当髋臼或股骨的骨间隙的压力上升时,可以发现静脉中由髓腔内容物组成的栓子。在扩髓、挫髓及将假体植入髓腔时,可以导致空气、脂肪、骨髓成分和髓腔内碎片等挤入骨的静脉腔。骨水泥型全髋关节置换时产生的髓内压力可达到575mmHg。
Breed报道了其动物实验的结果。在兔的股骨髓腔注射入盐水或血液,发现随注射剂量的不同,可在肺部有脂肪和骨髓的栓子,以及出现低血压甚至猝死的表现。
Orsini等在对犬的试验中,比较骨水泥假体与非骨水泥假体以及将假体植入已充填骨蜡的髓腔,目的是消除在加压时甲基丙烯酸树脂单体的作用。检测间隔10秒的最大及平均髓内压力,在骨水泥组远远高于其他组,其次是骨蜡组,最低是非骨水泥组。在肺的病理组织切片上发现的脂肪栓子数量与产生的髓腔内压力呈一致性。在骨水泥组及骨蜡组可观察到明显的心肺功能的改变,而在非骨水泥组未发现。这些心肺改变包括动脉氧分压的下降、肺动脉分压的升高,以及肺内分流的增加。
显然,回声组织可能就是脂肪、骨髓组织、空气和骨的碎片的复合物,而在人工全髋关节置换手术中的表现程度不一。增加这种回声组织的因素有髓内压的增加、使用骨水泥(这是增加髓内压最明显的情况)以及在植入假体或骨水泥前未将髓腔清洗干净。目前还不清楚导致低血压和猝死的回声组织内的关键成分。然而,似乎骨水泥单体不是直接的明显因素。尽管对脂肪栓塞已引起极大关注,但是在骨床受损时的一些生化介质释放后作用于肺以及心脏毛细血管床,引起快速的生理反应,这可能是更重要的因素。现在正集中研究肺栓子的激活、纤维蛋白溶解作用和血管活性物质如缓激肽、激肽酶的释放,但是确切的反应过程仍未明确。
第十二节人工全髋关节置换术后疼痛的原因分析
一、病史
对患者的病史应做较详细地追问、分析,可能会提示诊断。例如,有肿瘤或夜间疼痛病史能提示是否存在肿瘤性疾病,因而将之考虑为疼痛的潜在病因;新近的细菌性感染或能导致菌血症的操作提示我们患者的髋关节疼痛可能与假体感染有关;腰背部疼痛病史可提示脊柱可能是髋关节疼痛的病因;代谢性骨问题或严重的骨质疏松症能使医生警惕患者发生应力性骨折的危险;外周循环疾病有时也会表现在髋部或大腿区的不适。另外通过患者的主诉,可提示髋关节置换术后疼痛的程度、部位、发作时间等各种特点,使下一步的检查具有针对性。
二、疼痛的时间特点
在术后早期,出现的超过预料的疼痛应考虑为急性感染、异位骨化和假体早期不稳。当髋关节置换术后几个月后出现髋关节疼痛,更需要考虑的原因有假体松动、慢性感染、软组织问题(如肌腱炎或滑囊炎)以及应力性骨折。由于假体长期使用后导致的磨损颗粒反应,能导致假体周围骨溶解,引起假体松动。磨损颗粒引起的滑膜炎能引起髋关节的疼痛。
三、疼痛的定性
髋臼松动常导致臀部或腹股沟区域的疼痛,与其相似,单极或双极人工股骨头假体,如髋臼有问题,其疼痛也常反应在腹股沟部位。如果股骨柄假体松动,则通常表现为大腿痛。一旦股骨柄假体失败,特别是长柄假体,某些患者疼痛可表现在膝关节部位。对一个稳定的非骨水泥股骨柄假体,如出现疼痛,则常在大腿部位。
四、疼痛发作的特点
突然改变体位而引起的疼痛,如从坐位到站起,或行走时开始的几步 (“开步痛”),是假体松动的典型表现。
由于髋关节不稳或者半脱位引起的髋关节疼痛,常在髋关节极度不稳或脱位位置时出现;在休息或夜间出现的疼痛,应多考虑与感染或肿瘤有关;术后存在与术前一样的疼痛应考虑关节外的病因;患者夜间如以术髋侧卧,出现髋关节疼痛,则应考虑股骨大转子滑囊炎。
五、体格检查
步态有助于识别髋部疾病的特殊表现,如 Trendelenburg征阳性,则示髋关节疾病;沿脊柱或骶髂关节的触痛,可提示这些部位有病理变比;在大转子、坐骨的�绳肌起点、臀大肌止点以及梨状肌区域的触痛,可提示这些部位的软组织炎而引起局部的疼痛。任何髋部运动范围时出现敏锐的疼痛,提示疼痛与急性滑膜炎有关,也要重视是否有髋关节的感染。而疼痛出现在髋关节活动时,特别是在髋关节极度内旋时,通常与假体松动有关。
六、排除感染
可参考人工全髋关节置换术后慢性感染的诊断和治疗一节。
七、影像学研究
1�骨水泥型全髋关节置换
(1)普通 X线片Hodgkinson等使用一种较为精确的方法在翻修术中判定髋臼假体的稳定性。研究表明,100%有移动的髋臼假体有松动,94%有完整透亮带(不管带的宽度)的髋臼假体有松动。而无髋臼迁移、无放射X线透亮带或者仅在髋臼Ⅰ区有透亮带的髋臼,只有5%在术中发现假体有松动。当髋臼Ⅰ区和Ⅱ区均有透亮带时,则79%髋臼假体有松动。
然而,有相当数量的患者仅依靠普通X线片仍不能做出诊断。O�Neil和Harris将髋臼假体迁移或者完整透亮带并在某些部位宽度>2mm,定义为髋臼松动。他们发现普通X线片只能发现37%髋臼假体松动。Miniack 等使用相似的松动标准发现,普通X线片的敏感性为81%,特异性为86%。而Lyons等研究分别为敏感性63%、特异性89%。
对假体外侧与骨水泥之间的透亮带,通常称之为股骨柄假体的“脱胶”,其意义尚有争议。一些作者认为这是股骨柄假体松动的可靠证据。在Lyons等的研究,有这一透亮带的94%患者在翻修手术时见假体松动,而 John Charnley等不认为这一透亮带与股骨柄松动出现髋关节疼痛存在必然联系。在Mayo临床医疗中心,对 299例 Charnley全髋关节假体做的20年随访研究表明,股骨假体外侧的“脱胶”引起的假体-骨-骨水泥的<2mm的透亮带,并不与股骨柄假体的远期松动明显相关。而且,如果没有松动的其他征象,统计学表明其不与髋关节疼痛相关。对光滑、无领、楔形挤入到假体柄,其有较高的这种“脱胶”现象,而这与临床上股骨柄假体失败无关。
(2)关节造影术与普通X线片比较,关节造影术提高了骨水泥髋臼松动的检出率。O�neill和Harris发现关节造影术的敏感度从普通 X线片的39%提高到89%。Maus等报道对髋臼其敏感性97%,特异性68%。然而,并非所有作者都发现关节造影术有这样高的敏感性,如Miniaci等发现关节造影术对髋臼假体松动的检出率为68%。
Lyons等研究显示,牵引下的关节造影能提高股骨柄松动的检出率,其敏感性从普通X线片的84%提高到96%。因而,虽然大多数股骨柄松动均能通过普通的X线片发现,而关节造影术也不提高其诊断的总的敏感性,但是关节造影术能偶尔检出X线片漏诊的病例。有报道认为,运动后的关节造影术、牵引下的关节造影术及核素关节造影术相对于常规关节造影术具有一些优点。
(3)锝骨扫描(99mTc骨扫描)早期的研究表明,99mTc骨扫描对假体松动检出具有较好的敏感性,但没有特异性。UtZ等发现, 10%的全髋关节置换术患者在术后1年行99mTc骨扫描,在髋臼、大转子、股骨柄远端均有异常的核素摄入。Jensen和Madsen发现,99mTc骨扫描在评估全髋关节置换术疼痛时无明显价值,在35个人工髋关节,他们发现骨扫描在松动检出率的敏感性仅77%(研究中X线片为97%),特异性仅46%(X线片为70%),99mTc骨扫描的假阳性为23%(基于99mTc骨扫描的结果做手术探查,发现并无松动)。Leiberman等通过对54例患者的研究发现,相对于 X线片,99mTc骨扫描不增加松动的依据。他们提出,骨扫描仅用于临床高度考虑关节松动,但X线片没有表现的患者。
2�非骨水泥型全髋关节置换
非骨水泥型全髋关节置换的广泛应用使得对术后髋关节的疼痛处理更为复杂。对骨水泥假体松动的标准并不适用于非骨水泥型假体。而且,对于非骨水泥假体,尽管没有松动的影像学上的依据,但术后髋关节的疼痛发生率较骨水泥型假体高。对其术后持续大腿痛的发生比率,各家报道不一,但是有高达30%的术后2~4年大腿痛的发生。
Heekin报道,对于微孔解剖型全髋关节置换(porous-coated anatomic,PCA)的患者,术后疼痛的发生率为7年内15%~26%。大多数这样的患者术后疼痛表现为大腿痛。所以,大腿痛不仅发生在假体松动的患者,也发生在假体固定牢固及一些固定很好的骨长入型假体的患者。Campbell等随访研究148例PCA患者,发现大腿痛与假体下沉、珍珠面的脱落及远端周围骨膜反应有关。他们认为,柄的松动是大多数患者大腿痛的原因。Vresilovic等发现在柄稳定的患者,大腿痛与柄直径较大有关,他们认为在有些患者,假体与周围骨的弹性模量不一致是大腿痛的根源。
(1)普通X线片进行性的髋臼迁移和髋臼位置改变表明髋臼有松动,髋臼固定螺钉的折断也表明髋臼松动。进行性的珍珠面从微孔表面的脱落,与髋臼迁移有一致性,可以预期髋臼将会发生松动。
柄松动和大腿痛有很好的相关性,而发生率也较髋臼松动高,判断柄松动的标准是由Engh等基于对髓腔解剖自锁型假体(anatomic medullary locking,AML)的广泛研究而制定的。显示骨长入和假体稳定性的依据有:①无下沉;②在骨与假作微孔表面没有放射线密度增加。稳定的假体固定提示:①无进行性的下沉;②在柄微孔表面骨与假体之间,广泛的不透X 线的带形成。不稳定假体的特点有:①假体的进行性下沉;②在柄周围散开偏斜的X线密度增强带。
对假体柄尖端的硬化骨基座形成的意义,目前判断不一。一些人认为其说明假体有松动,而有些研究则不赞同。 Engh等经过研究认为,这种硬化骨与假体的紧密接触,表明假体稳定,而如果局部有X线透亮带,则往往表明假体不稳。
(2)关节造影术Barrack 等报道了对一些非骨水泥型全髋关节置换后关节造影术的结果,在16例非骨水泥髋臼中,他们发现关节造影术的敏感度为 29%,特异性为 89%,准确率达63%。在股骨柄假体,他们发现假阳性和假阴性的例数均较高,准确率为 67%
(3) 锝骨扫描(99mTc骨扫描)Oswald 等发现,72%的非骨水泥假体在术后2年,在假体尖端有异常的锝同位素摄入。目前尚缺乏对于非骨水泥假体的骨扫描与假体稳定性的相关性临床研究,非骨水泥假体的骨扫描对评估假体稳定性的意义尚令人质疑。
八、诊断性穿刺并局麻
对髋关节疼痛做全面评估后,仍不能确定疼痛的原因,在荧光屏的引导下,对髋关节注射一定量的利多卡因。如果髋关节疼痛有相当长时间的解除,则提示疼痛原因来自髋关节。
九、动力电子计算机成像
Donaldson等报道运用动力CT来分析发现非骨水泥假体的旋转不稳定。在检查中,髋关节的被动极力内旋和外旋,使得股骨对松动的假体柄有移动。这种股骨柄假体的不稳能在髋关节的极限内外旋的动力CT片上看到。
第十三节人工全髋关节置换术后松动问题的研究进展
由于人工全髋关节置换术(THR)疗效的确切性及可预期性,使更多的患者乐意接受THR。人工关节长期使用导致的无菌性松动是THR失败的最主要原因,患者关节疼痛,最终需要做翻修术。由于初次THR病人增长迅速,翻修的总人数明显增加,防治假体松动是目前人工关节外科最重要的课题。
一、松动的机制
人工髋关节无菌性松动机制较为复杂,与假体设计、患者自身因素,如年龄、性别、体重、活动量及置换手术前原发关节疾病和骨骼的质量以及全身状况如原发和继发性骨质疏松等有一定关系,但目前学者公认的导致假体松动的两个最主要的因素是机械性因素和生物性因素。
1�假体松动的机械性因素
人工全髋关节置换术后的假体松动与假体和周围骨组织之间以及假体本身内在的多种不良机械学因素有关,其中包括假体材料学特性、假体-骨界面的结合强度以及假体对周围骨的应力遮挡作用都是参与松动形成的重要环节。
(1)界面微动从广义上看,人工关节设计中除用于功能活动的关节负重表面(bearing surface)以外,任何发生在关节内部或关节表面界面上的微小的相对移位均可视为微动。然而,由于组合式假体(modular prosthesis)各部件连接处的微动更主要是与人工假体的磨损有关,所以临床上所定义的微动多指与假体松动有直接关系的、发生在骨-假体或骨水泥-骨界面之间的微小的活动。
在人工全髋关节置换的后期,生理负重下几乎所有的股骨侧的人工假体都会出现不同程度的相对位移(即假体下沉),这种位移不随负重的解除而恢复,代表了假体的进一步的着位过程(settling)。通常,非骨水泥型股骨假体的早期位移在术后的即刻康复过程中表现得最为明显,随着负重的增加人工假体下沉的位移量逐渐减少,一旦患者恢复了正常的功能,假体与骨界面之间的活动量就局限于负重与非负重时二者的弹性变量差异之间,故不会导致进一步的假体松动。Charnley认为骨水泥型假体固定早期也有着位过程,骨水泥在体内的聚合热反应以及股骨髓腔扩髓时所造成的损伤,可使与骨水泥接触的骨组织表层发生坏死并形成一层纤维膜,后者构成了假体早期微量活动的基础。随着负重增加,上述的纤维膜又可以在合适的应力刺激下转换为骨组织,从而形成与假体新的骨整合。
在假体着位后,由于假体与骨组织弹性模量的不同,两者的变形量在负重时也不一致,加之它们之间的紧密程度的差异而出现假体-骨或骨水泥-骨界面出现相对微小的界面活动。我们已经知道从界面的应力来分析假体对骨界面的力可分解为两部分,一部分为法向应力成为正应力,一部分为切向应力称为剪切力。由于假体与骨的剪切模量并不相同,人工假体的剪应变小,剪切模量大;骨的剪应变大,剪切模量小,因此在同样的应力下两者在界面处的变形量不同使得两者发生相对移动。界面的微动可抑制假体表面的骨长入从而可以影响假体的生物固定效果,150~220μm的微动时可以引起假体周围纤维组织形成而导致假体失败。骨的形成量和微动程度是成反比的。由于负重时髋关节的受力不是纯轴向压缩而是含有扭曲和弯曲的受力,因此微动不是一致性地分布在股骨柄上,许多因素如负荷的类型和强度、假体柄的设计和刚度、假体周围骨的特性、界面的厚度等都会影响到微动的分布,导致界面出现异常高的压应力和剪切应力。临床随访结果显示,坚强的假体固定可以使骨溶解发生的可能性降至最低。牢固的假体固定要求假体具有与骨组织较接近的弹性模量和极佳的初始稳定性,尽可能与骨组织表面形态相对应,从而才能达到假体与骨的紧密压配。Noble报道即使应用现代人工髋关节假体,仍有大约70%的假体表面与骨组织的表面存在大约有1mm的间隙。为此,非骨水泥型的股骨假体大多以将股骨髓腔某一部位作重点紧贴区域作为设计思路,形成以股骨近端内锁为主(metaphyseal-locking)或股骨远端骨干内锁为主(diaphyseal-locking)两类产品。通常股骨干内锁假体柄与股骨干皮质有1~3cm的接触,假体近端仅与股骨上端的松质骨相接触。股骨近端内锁假体近端与股骨上端骨质的接触更大,由于其上端前后向呈锥形设计,假体近端不仅能与股骨干骺端的内侧皮质紧贴,而且还可与前内或后内方的皮质接触,但该类型人工假体与股骨干皮质的接触面积较少。近年来的研究显示,无论是假体近端还是远端,任何一端的紧贴欠佳均可引起另一端的微动增加。有学者指出,当远端假体与股骨髓腔之间相差0mm、1mm、2mm时,近端假体与股骨间的横向位移量可达到分别为150μm,两者之间的旋转移位也会逐渐增加。因此,早期股骨假体近端和远端的共同稳定比单一处的稳定更能有效减少假体的微动。
手术器械和技术与假体紧贴与否、微动量的大小有密切的关系。从理论上讲髋臼锉或股骨的髓腔锉应与其所锉出的骨的腔隙完全吻合,然而由于手术操作的技术或锉齿压缩或带出松质骨过多会导致骨量丢失,从而使与股骨髓腔锉同形状的假体植入后不能与扩髓后所形成的骨腔隙完全吻合导致间隙产生,假体出现微动。手术中采用略比实际假体小的锉刀(股骨侧小0�5~1mm,髋臼侧小2~3mm)已被证实能够显著提高假体的紧贴度与稳定性。就股骨假体的旋转位移来说由于骨界面-假体至股骨中心的距离与其抗旋转阻力成正比,因此初始股骨颈的截骨位置的选择具有重要的意义。有研究显示,股骨颈的截骨水平抬高10mm就可以降低假体的微动量大约45%。
(2)不同界面的假体磨损人工全髋关节的假体磨损是导致人工全髋关节后期松动的重要因素之一,其临床意义不仅在于假体本身被破坏所引起的机械性失败,还在于磨损可产生大量具有诱导假体周围骨溶解生物反应的颗粒状物质,因而也是连接机械因素与生物因素的重要环节。近年来有关假体磨损方面的研究越来越多,对磨损产生的机制、类型、损伤程度、影响因素及发展规律等均已有较详尽的了解,这些研究成果正在或已经影响到了人工关节在材料、设计、生产、消毒及应用等多方面的改进。
关于股骨头假体与髋臼假体界面。对于固定良好的稳定假体,人工股骨头与髋臼假体关节面的磨损是释放各种磨损微粒、诱导骨溶解的启动因素。临床上金属头对聚乙烯杯的组合最为常见,对其磨损的表现也了解最多。Amstutz等报道Charnley型老年全髋关节置换术后的患者中聚乙烯髋臼杯的线性磨损率为每年0�1~0�2mm,相当于每年要释放20×106~40×109个直径小于10μm的磨损微粒。与此同时,通过对取出的人工假体观察发现,金属股骨头表面也有明显磨损。Bankston比较了不同金属材料的股骨头对聚乙烯的磨损影响,结果显示钴铬合金股骨头、不锈钢股骨头和钛合金股骨头的聚乙烯内杯磨损率分别为每年0�05mm、0�06mm和0�08mm,三者之间无显著性差异。由于聚乙烯材料的抗磨损能力不能满足人工关节长期使用的要求,一些新材料被逐渐开发并应用于假体关节负重面。Muller观察了金属股骨头对金属臼杯(metal on metal)的人工关节的磨损情况,发现其磨损率仅为金属对聚乙烯假体磨损率的1/40,每年线性磨损约0�005mm,远远低于金属头对聚乙烯髋臼的磨损率。另外陶瓷对陶瓷人工关节(ceramic on ceramic)亦显示出较好的抗磨损性能。
关于骨水泥界面与金属柄。股骨假体柄与骨水泥鞘之间的微动构成两者之间的相互磨损,各种骨水泥型假体取出后检查可以发现假体表面某些区域的抛光现象(polishing),一些假体与骨水泥间尚有一层50~100μm厚的纤维膜,这说明两者之间确实有摩擦存在。骨水泥与假体柄之间的不良结合是造成该界面磨损的根本原因,骨水泥在填充时假体柄表面混有血液或存在气泡,或者假体柄在负重时骨水泥产生的蠕变量均可使两者之间产生较小的裂隙从而出现相对活动。Carlsson研究提示,骨水泥与假体柄之间的裂隙每年以20~50μm的速度变大,长期的周期性的负重最终会导致骨水泥鞘纵形开裂,后者一方面促使假体柄磨损与松动,另一方面为磨损微粒进入股骨髓腔提供通道。
关于骨界面与骨水泥。骨水泥与骨的磨损是基于两者界面之间的微动量,微动量过大会使界面骨的形成受到抑制,取而代之以纤维膜形成,X线摄片显示为骨水泥与骨交界处出现放射带状透亮线,此时虽然可能没有临床症状,但假体的松动其实已经开始发生。一旦松动出现,骨水泥与骨界面的微动与磨损加剧,所产生的各种磨损颗粒既可诱发局部的骨溶解,也可导致假体进一步松动,有的微粒能被泵出骨-骨水泥间隙外,参加关节面的三体磨损。
关于骨界面与假体表层:多孔表面的人工假体已被广大主张生物固定的骨科医生所接受。从理论上讲这种类型的假体依靠界面骨长入不应该产生微动及假体柄与骨之间的磨损,然而大量的临床研究证实,多孔表面的假体有着自己独特的磨损机制。由于假体表层与下方金属基层之间弹性模量的不同,在负重时表层与金属底层之间出现微小的活动,这样两者之间发生反复摩擦,最终产生金属磨损颗粒。另一个产生磨损颗粒的可能机制是假体表层的钛丝所受到的载荷是不断被压缩和拉伸,表层的金属小珠、钛丝网及离子喷涂层被磨掉而形成金属磨损颗粒。值得注意的是喷涂表层也可从假体上分层脱落,参加关节面的三体磨损。一些翻修手术病例就是因为假体表层钴铬小珠脱落致金属磨损及组织锈变(metallosis)而发生早期失败,翻修手术取出的假体可以见到分层脱落的金属碎片嵌入聚乙烯杯的内面当中。虽然近年来生物活性物质HA涂层假体(hydroxyapatite coating)得到广泛的应用,但HA涂层物质一样存在着磨损的可能,其磨损机制和磨损微粒的性质正在被进一步研究。组合式人工关节是关节假体设计发展过程中的趋势之一,其最主要的优点就是显著提高了患者的可适用的范围,使假体在形态结构上最大程度上符合患者骨骼解剖的需要。然而新的研究显示,组合式假体所增加的部件的连接界面在适应不同患者的骨骼的同时也提供了新的界面微动以及磨损颗粒的来源。
(3)应力遮挡在自然状态下,髋关节受力是通过股骨头来传递到整个股骨上的,关节置换术后假体和股骨构成了一个新的力学系统,髋关节受力的传递改由植入的人工假体与股骨来共同完成,这样两种或两种以上的材料组成一个机械系统时弹性模量较大的材料会承担更多的负荷。早在20世纪70年代研究人员就发现,固定良好的生物型股骨假体可以导致假体周围失用性的骨萎缩。假体柄插入股骨髓腔改变了股骨近端的正常应力分布,使得原股骨近端所承担的部分应力经过假体柄直接传递到股骨远端,从而造成了股骨近端的应力遮挡。Molfetta认为股骨一区和七区丢失的骨密度最为明显,在术后4个月内丢失为12�7%,二区和六区在术后7个月内丢失的骨量为5�4%,三区和五区术后7个月增加的骨量约为5�0%,四区在整个两年随访中的骨量无明显变化。Dujovne指出,钛合金或钴铬合金与股骨本身的相对刚度决定了骨吸收的程度,当选用假体柄直径小于12mm时,无论时钛合金假体还是钴铬合金假体的远端柄的弯曲刚度均低于股骨干,所以相应部位的骨吸收程度就较轻。当假体柄的直径达15~18mm时钴铬合金的假体柄的弯曲刚度明显高于股骨干,钛合金假体柄弯曲刚度仍然低于或接近股骨干,因此,钴铬合金假体致使股骨干骨吸收的程度较钛合金假体更为明显。在股骨的干骺端由于两种材料假体的刚度均显著高于股骨,骨吸收更容易发生。一系列的关于低弹性模量材料假体与高弹性模量材料假体对骨吸收的研究表明,低弹性模量材料的假体比高弹性模量材料的假体能减少30%~50%的骨吸收。股骨人工假体植入后的应力遮挡效应仍然符合Wolff定律。根据Wolff定律异常应力会引起骨组织的重新塑形和自我调节,骨的生理应力刺激增加会使得骨的应变量增加,骨代谢中骨形成的成分增加;骨的生理应力刺激降低会使得骨的应变量减少,骨代谢表现为以骨吸收增加为主,导致骨重建出现负平衡。这种因假体应力遮挡而引起的周围骨组织的重新塑型其最典型的改变就是股骨近端骨的质量会变得较为疏松,而假体柄的远侧则会出现骨质硬化或增生。人工假体植入早期由于假体材料的弹性模量较高,加载负荷时原来骨骼所承受的应力转而由人工假体来承担,这会减少骨的应变量,当骨的应变量少于维持骨代谢平衡的最小有效应变时,骨组织就开始出现骨吸收并发生结构性的变化,这些变化包括骨髓腔的扩大、骨皮质变薄等骨结构改变来促使骨的弹性模量下降,骨应变随之而发生新的变化,从较低的数值向最小有效应变值接近,最后恢复到平衡的阈值,于是,骨重建找到了新的平衡。
关于人工假体与应力遮挡的关系。一般认为,应力遮挡的发生主要与人工假体周围界面的结合特性和假体的刚性有关,特别是人工假体的刚性,除此之外,还与人工假体周围结构的力学性能、髋关节的负荷特点、人工假体的几何形状、人工假体在股骨内的位置、有无颈领设计、人工假体植入时间等有关。根据人工假体的界面烧结特性将假体分为紧密嵌插型、骨水泥型和骨长入型,其中骨长入型根据表面喷涂物的部位又可分为近端喷涂型、环形喷涂型、前后喷涂型和全部喷涂型,也可根据表面喷涂物的不同分为微珠喷涂型、匀浆喷涂型和纤维金属丝喷涂型。全部喷涂型的应力遮挡最大,近端喷涂型次之,用骨水泥最小,而紧密嵌插型则难以预料,可能与人工假体的外形关系更大,但上述各型都在股骨距部位引起应力遮挡。有些学者认为,近端喷涂型固定不够牢固时,假体的远端可能与骨质发生微动,因此近端喷涂型假体的长度应合适,既要保证远端不发生微动又要保证应力遮挡达到最小。一般来说,最为合适的涂层的范围以全部的5/8为佳。此外,研究表明前后喷涂型和环形喷涂型的应力遮挡效应相当,而且喷涂物种类的不同并不影响应力遮挡的程度。而假体材料的刚性与柄的形状、截面面积和弹性模量有关,增加两者中任何一个都会增加应力遮挡的效应,但如果假体的弹性模量太小又会使假体与界面结合性能较差,从而造成微动,增加磨损碎屑,所以假体的刚度必须刚刚合适。为达到骨组织长入的效果,设计非骨水泥型假体要求最重要的一点就是假体柄能很好地充填髓腔,紧密嵌插,达到良好的初始稳定效果,这使得非骨水泥固定型股骨柄的外形大多较骨水泥固定型粗大,无形中增加了假体刚性。
关于如何减少应力遮挡。改变假体的刚性从而减少股骨近端应力遮挡的程度,尽可能地减少假体松动、延长假体的使用寿命通常有以下三种方法。
首先是改变人工假体截面的几何形状。通过改变人工假体截面的几何形状来减少假体本身内在刚性。即使假体的截面面积一致,但由于截面形状的不同,由同种材料构成的假体柄其结构刚性也不同。在弯曲应力作用下材料越集中在假体柄的中心轴周围,假体的面积惯性矩就越小,刚性也就越小。同一材料同一截面面积的物体其结构刚性依次为:工字形>圆柱形>柱形。有些设计通过假体柄远端1/3表面开槽或采用中空柄体来减低人工假体刚性,但同时也降低了假体的抗疲劳程度,增加了假体柄体发生断裂的可能性。
其次是降低假体柄的弹性模量。假体柄体采用低弹性模量材料如钛金属材料,它的弹性模量只相当于钴铬钼合金的一半。有限元分析表明,钛金属人工假体置换术后股骨近端应力遮挡程度明显小于不锈钢、钴铬钼合金类人工假体,其中钴铬钼合金组股骨距的骨丢失程度平均为钛合金组的两倍,但这种差异并未在临床实际疗效上得到充分验证。
第三是缩减假体的横截面积。假体柄的刚性与假体柄半径四次方成正比关系,假体柄的远端为16mm的假体其刚性是10mm假体的7倍。一般来说非骨水泥固定型人工假体柄均较骨水泥固定型更粗大,这也使得非骨水泥型假体的应力遮挡更严重,容易出现假体柄远端部位疼痛(术后大腿痛)。而骨水泥固定型假体截面面积相对较小,外层又被弹性模量较低的骨水泥所包围,这样不但减少了人工假体柄的刚性,也有利于股骨近端的应力传递,减轻了应力遮挡的程度。股骨与假体的刚性差异决定了骨吸收的程度,两者的差异越大骨吸收的程度就越严重,因此对合并有骨质疏松的高龄、有骨缺损的患者翻修手术中不宜选择刚性较大的非骨水泥型假体。
关于颈领设计和应力遮挡。载荷应力正常传递到股骨上十分重要,它可提供生理性的刺激来维持骨量的正常,防止失用性骨质疏松的发生。研究表明,植入无领设计的假体股骨近端的应力载荷会明显减少,造成术后股骨距的骨吸收。带领的钛合金假体柄能使术后股骨距的载荷量恢复到正常的80%左右,而带颈领的钴铬钼合金假体只能达到正常的67%左右。如果采用无颈领假体置换术后股骨距的承载量就会下降到正常的40%左右。因此,假体的颈领设计有助于维持正常的应力环境,保持骨组织的纵向载荷,但是颈领设计阻止了随着负荷增加假体继续下沉而获得二期稳定的效果,相反以坐落在股骨距上的颈领为支点假体柄的远端在髓腔内出现轻微的摆动现象,从而进一步加快了假体的松动。也有人认为,无颈领假体柄的近端比有颈领者粗大,插入髓腔后股骨近端承受的放射状应力、界面剪切力和环形应力会明显增加,而符合生理结构的轴向应力却明显减少,股骨近端骨结构会因为这种非三类状态的应变和应力而引起重建,容易出现股骨干骨折和骨水泥层断裂。
临床上有关应力遮挡所导致股骨骨吸收的资料多来源于解剖型髓腔内锁假体(AML)的X线片研究。Engh与Bobyn报道了一组411例第一次行AML人工假体置换的股骨骨吸收状况,随访2年总体的骨吸收率约占18%,其中患者年龄、假体柄的直径、假体喷涂层的范围等情况与骨吸收明显有关,直径小于12mm与大于13�5mm的骨吸收率分别为10%与44%,人工假体柄近端喷涂层与人工假体柄全长喷涂层的骨吸收率分别为19%与35%。由于老年病人的股骨髓腔较大,所选用的人工假体的直径普遍偏大,导致骨吸收的程度更严重,可见,假体柄的直径越大,喷涂的范围越广,骨吸收程度越重。通过对假体周围的骨组织的骨密度的测量,Engh等做了应力遮挡所致股骨骨吸收的定量分析,结果显示假体固定侧较对侧的骨密度显著降低,骨丢失在股骨近端最明显(平均可达到45%)。不同性别的患者在假体置换时骨密度的差异是造成两者骨吸收差异的重要因素,而女性患者的骨密度较低,这使得假体周围股骨的骨吸收更严重。Sumner等通过动物实验进一步对非骨水泥型假体喷涂层及喷涂层的范围、类型导致骨吸收的程度做了研究,研究发现光面假体柄的假体与全长表面喷涂的假体在诱导假体周围骨吸收时具有明显的时间差异性,术后早期6个月时光柄假体组的骨吸收程度明显低于全长表面喷涂组,但2年后的结果显示两者的骨吸收率都较高。光面柄假体后期的骨吸收率较高的原因被认为是由于以下两点:一是假体下移过程中受阻于股骨远端的狭窄处,应力集中于此,股骨近端受到应力保护;二是假体与股骨间纤维膜的形成阻碍了应力向股骨近端传递。各种不同喷涂的表层(如离子喷涂、金属小珠喷涂、HA喷涂、钛丝喷涂等)对骨吸收与骨重建的影响并没有显著的差异。然而有研究指出,在不同的股骨区域所诱导的骨吸收表现并不一致,假体柄近端股骨以外骨膜下的骨表面吸收为主;假体柄中段以骨内膜下的骨吸收为主;而骨皮质哈弗管表面虽然也有骨吸收,但仅占较小部分。Bobyn等测量了不同范围和不同形状的喷涂层对区域性股骨骨吸收的影响,结果显示没有任何形状与单位的多孔喷涂表面的假体的近端骨吸收程度相似,骨吸收均为15%~20%。柄中段骨吸收程度则与喷涂层范围呈正相关,喷涂层范围大者骨吸收亦大。
2�假体松动的生物学因素
(1)关于界膜的研究界膜是骨对假体和磨损微粒的一种组织学的反应,界膜的组成主要有非组织细胞(包括巨噬细胞及异物巨细胞)和纤维细胞,是一种非特异性的炎症反应性组织。20世纪70年代Charnley J等首先在临床人工关节翻修手术中发现了松动的人工关节假体周围有一层界膜组织,其中含有大量的巨噬细胞及异物巨细胞,并且发现X线片上的透亮带与这层界膜所产生的部位相对应。Li TF等以松动关节的界膜进行研究发现,局部甲状旁腺激素相关蛋白上调引起假体周围骨溶解和无菌性松动,通过诱导炎性因子上调等间接途径或直接作用来完成。Sch KT同样以无菌性松动关节翻修术中取出的界膜进行研究发现,诱导型一氧化氮合成酶(iNOS)、TNF的表达均上调,他们认为iNOS及TNF的表达上调在人工关节术后松动的机制中发挥重要的作用。松动假体界膜组织的组织代谢非常活跃,可以产生许多与炎症反应相关的细胞因子,其中诱导骨吸收的因子主要包括TNF-α、IL-1、IL-6、IL-11、GM-CSF、PGE2、M-CSF、MIP-10(单核细胞活化蛋白)、MCP-1(单核细胞趋化蛋白)和OPGL(护骨素配体)等。Mandelin J等以松动关节中界膜组织研究发现,成纤维细胞能够产生RANKL(Receptor activator of NF-κB)护骨素(osteoprotegerin, OPG),能够通过间接途径或直接途径引起导致松动人工关节中的骨破坏。此后,越来越多的学者致力于松动假体生物学反应的研究。研究结果显示,松动假体周围的结缔组织膜含有颗粒并具有异物肉芽肿的特征,这些磨损颗粒的存在为假体的磨损提供了肯定的证据,磨损微粒的主要来源是高分子聚乙烯髋臼。在没有出现假体周围骨溶解时,标准的高分子聚乙烯髋臼每年磨损0�11mm。用扫描电镜研究松动的人工关节周围软组织中的磨损微粒时发现,超过70%的聚乙烯磨损微粒直径小于1μm,大多数形状为球形。关节活动产生的周期性压力使得磨损微粒可随着关节液移动到有效关节腔的各个部位。无机的磨损微粒是不能被消化分解的,被吞噬的颗粒最后被排出到细胞外重新开始被吞噬→巨噬细胞被激活→磨损微粒被排出到细胞外的再次循环。磨损微粒不断产生并在局部聚集,吸引越来越多的成纤维细胞和巨噬细胞,由于机体的细胞对磨损微粒产生生物反应,而在骨和假体、骨和骨水泥之间产生滑膜样的组织――界膜。
界膜组织除了可能在假体周围骨溶解过程中起着重要作用外,其本身也可有多种转化方向。①增生:在金属颗粒的刺激下界膜中、外层胶原纤维组织大量增生并分泌胶原,界面纤维组织的增生增加了骨与假体之间的阻隔作用,使两者之间的生物性结合更加困难,假体的稳定性受到进一步的削弱,从而使假体的松动发生率大大增加。②坏死:吞噬细胞颗粒的巨噬细胞引起凋亡有大小依赖性和颗粒浓度,每个巨噬细胞吞噬超过150个聚乙烯磨损颗粒或硅,即达到其吞噬峰值并导致细胞凋亡。另有学者认为,此现象可能与金属磨损微粒的细胞毒性有关。虽然骨-假体界面组织细胞的坏死使局部溶骨性细胞因子的产生减少,但可导致细胞内溶酶体酶的释放增加,所以该过程对于假体松动的作用尚不能明确。③骨化:磨损微粒在骨溶解和骨-假体界面骨重建中起着不良的作用,如果没有这些磨损微粒的存在,界面组织中的间质细胞仍然具有向骨组织分化的趋势和能力,这对于人工关节达到稳定的生物学固定具有重要意义。
(2)关于磨损与磨损微粒主要涉及以下诸方面。
第一是磨损界面及磨损类型。关节磨损产生的常见部位为人工股骨头与髋臼界面、骨水泥与骨界面、骨水泥与假体柄和假体-骨界面,其中人工股骨头与髋臼的界面磨损最多。Mckellop通过体外模拟实验总结了在四种不同的力学环境下的磨损损伤类型:①Ⅰ型为两个负重关节面活动(如股骨头与髋臼摩擦)的功能活动磨损,这种仅产生微小颗粒,磨损率低;②Ⅱ型为一个非负重关节面与另一个负重关节面的磨损(如金属头磨透聚乙烯髋臼而与骨水泥、骨或金属髋臼底相摩擦),属于磨损损伤的最严重阶段;③Ⅲ型为两个负重关节面的相对活动,关节面中间夹有第三体颗粒(如骨碎屑、金属颗粒或水泥颗粒)的磨损,这种三体磨损所造成的损伤程度远大于Ⅰ型磨损,不仅磨损颗粒大,磨损率高,较大的磨损颗粒夹杂在负重面中进一步加重了三体磨损;④Ⅳ型磨损为两个非负重面的摩擦(如骨水泥与髋臼杯之间的磨损)。
第二是磨损微粒。成年人全髋关节置换术后每年步行(0�9~1�0)×106步,活动量较小的老年人的人工关节置换术后聚乙烯髋臼的磨损率每年为0�1~0�2mm,年轻活动量大的患者可以达到0�5mm,磨损产生直径为0�5μm大小的聚乙烯磨损微粒可多达5×1011,相当于每行走一步就会产生5×105个聚乙烯微粒,同时还产生其他的磨损颗粒。无论人工假体采用何种固定方式或采用何种材料,随着人的行走活动,人工假体与骨、骨水泥之间的关节摩擦和微动是不可能避免的,将产生各种磨损颗粒。关节置换后关节中的主要磨损颗粒可分为四类,即金属颗粒(metal debris)、聚乙烯颗粒(polyethylene debris)、骨水泥颗粒(cement debris)和陶瓷颗粒。
金属颗粒包括钛合金和钴合金颗粒。Savio等报道光镜下金属微粒多为不规则状、粒状、杆状及多边形等。关于微粒直径的大小报道从0�1~400μm,但大多数作者认为小于3μm,只有极少数报道大于100μm。在扫描电镜下金属微粒的大小为0�1~1μm,钴铬合金、钛合金和不锈钢微粒之间无明显差异。Shanbhag等报道有92%的非骨水泥假体周围的金属微粒直径Kaufer认为聚乙烯颗粒是造成假体周围骨溶解的主要因素。Savio总结了200篇文献得出聚乙烯微粒为片状和针尖样等外形,直径大小从10μm。随着扫描电镜在这一领域的应用对磨损微粒的描述更加精确,用强酸强碱或木瓜蛋白酶消化取出的界膜组织,对分离的微粒进行单个观察。Campbel等把电镜下生物微粒分为纤维状、粒状和球状,在25个全髋关节置换的患者中纤维状微粒占33%,粒状微粒平均占42%,球状微粒占10%,并注意到使用陶瓷股骨头假体的患者中纤维状颗粒数量明显较少。Kobayashi等翻修18例无菌性松动的人工关节并用超高速离心的方法提取超高分子聚乙烯颗粒,用扫描电镜观察发现所有微粒直径在0�40~1�15(0�70±0�05)μm,每克组织中磨损微粒的数量为5�2×108~9�17×1010(1�42×1010±5�41×109)个。Moloney等用扫描电镜观察界膜组织发现聚乙烯磨损微粒的平均直径为0�5μm,每克组织中含有约17亿个。在全髋关节假体中的微粒数量还可以通过测量微粒的大小和平均磨损量来估算,如果微粒的大小为0�5μm,28mm髋臼每年的磨损量约为30mm3,每年大约能产生5000亿个磨损微粒,而在整个假体的使用过程中将产生几万亿个磨损微粒。
由于骨水泥微粒在常规的组织切片中极易被有机溶剂所溶解,目前尚无可信统一的方法对骨水泥微粒的大小和形态进行研究和报道。Yoshinori等对骨水泥微粒进行了大致的描述,即使在已经松动的骨水泥假体周围组织中骨水泥磨损微粒也很少被发现,即使存在,它们的分布和数量也极为有限,大多数的骨水泥微粒直径相对较大,外观呈卵圆形或圆形,通常会被外源性的巨物巨细胞包绕而不是被巨噬细胞吞噬。在它们的报道中没有对骨水泥微粒大小的具体描述,因为目前的水平尚不能检测到直径小于10μm的骨水泥微粒。
Lerouge等对15个无菌性松动的陶瓷-陶瓷全髋关节假体磨损微粒进行认真的观察并采用两种方法来检测磨损微粒,对假体周围界膜进行半定量的组织学分析并行HE染色切片,对分离的分能X线分析、微粒性SEM、图像分析发现三种主要的微粒:矾土、钛合金和骨水泥中二氧化锆,与磨损率较低的陶瓷-陶瓷关节相一致,其中出现率较低的是矾土,为12%,二氧化锆微粒高达76%。在组织切片中,细胞对矾土颗粒的外源性反应表明这些微粒在陶瓷-陶瓷髋关节假体的无菌性松动中扮演了重要的角色。
(3)细胞因子与人工关节无菌性松动细胞因子(cytokine,CK)是指人体细胞所产生的活性高、多功能的诱生蛋白。细胞因子的活性很高,一般在PM水平就可表现出明显的活性。细胞因子一般可区分为白介素类(interleukins,IL-s)、肿瘤坏死因子类(tumornecrosis factors,TNFs)、生长因子类(growth factors,GFs)、干扰素类(interferons,IFNs)、集落刺激因子类(colony stimulating fzctors,CSFs)、趋化因子类(chemokines,CHKs)。细胞因子的作用较为广泛,可参与机体的抗病毒、抗肿瘤、调节免疫、促进造血功能和参与炎症反应,如TNF、IL-1可参与类风湿关节炎,IFN-α可用于治疗肝炎、癌症,GM-CSF治疗粒细胞减少症等。同时,骨的形成和代谢也受各种细胞因子如TNF 、转化生长因子、IL-1、IL-6和激素的共同调节。假体-骨或骨-骨水泥界面存在微动就会造成假体磨损,产生的磨损微粒被释放入关节腔及间隙,被巨噬细胞吞噬后诱导细胞因子释放,巨噬细胞被激活可以导致局部组织损伤,引起细胞毒T淋巴细胞介导的细胞溶解,吞噬颗粒后的巨噬细胞失去了正常表面形态而变为抗原呈递细胞,产生IL-1,吸收辅助T淋巴细胞。辅助T淋巴细胞有MHC受体和磨损颗粒,它与抗原呈递细胞相结合可释放干扰素-γ和IL-2,IL-2促进T细胞和NK细胞增殖,干扰素-γ可以激活细胞毒性T细胞释放穿孔素,导致吞噬磨损微粒的抗原呈递细胞凋亡(巨噬细胞演变)。金属假体可产生半抗原(其实上是半抗原变性自身蛋白),特别是位于体液中的非骨水泥型金属假体的多孔喷涂表面提供了巨大的腐蚀表面面积,可导致局部淋巴细胞介导的反应。Arora等发现界膜中的T淋巴细胞存在T细胞受体重排现象,这表明单克隆抗原性T淋巴细胞在反应中辅助T淋巴细胞产生干扰素-γ,从而可以刺激假体周围导致骨溶解。Takayanagi等应用微量淋巴细胞毒试验来测定人白细胞抗原表型,结果发现与假体结合牢固组相比,假体松动组人白细胞抗原HLA-CW1、HLA-B40、HLA-A31、HLA-A11和HLA-DR6呈明显增加趋势,可能与假体周围骨溶解有关;在无菌性松动病例中都发现有异物反应,而免疫反应仅仅局限于少数病人。当磨损微粒的活性表面暴露在血浆中的时候,血清中所含有的高浓度补体C3以及它裂解生成的C3a、C3b对于旁路途径补体系统的活化就显得极为重要。C3a可以诱导单核-巨噬细胞、嗜碱性粒细胞和多核巨细胞释放炎性介质;C3b促使巨噬细胞吞噬和聚集,使其黏附于细胞与颗粒表面,降解酶和活性氧簇生成,这些都可能促进假体周围的骨溶解。Deheer等采用绵羊红细胞溶血测定发现补体活性成分吸附在聚乙烯磨损微粒上,并经酶联免疫吸附实验证实补体活性成分C3b和C3a。原位双抗体免疫过氧化物酶染色测定术中取出的界膜组织也证实存在补体活性成分C3a、Bb、iC3b和SC5-9。Noordin等放射免疫显像法测定显示,人血浆中的C3a在钛金属微粒、骨水泥微粒、聚乙烯微粒的刺激下明显升高。以上研究结果均表明了补体系统参与了假体周围骨溶解的过程以及巨噬细胞的增殖、聚集和活化。Horowitz等指出肿瘤坏死因子α(TNF-α)是巨噬细胞释放的最重要的炎性介质,究其原因是因为它能影响周围其他细胞释放其他的后续炎性介质。
肿瘤坏死因子(TNF)是由肿瘤细胞所产生,它可以明显增加破骨细胞的数量,通过成骨细胞的介导从而具有明显促进骨吸收的作用,并可以减少矿化骨基质的量,抑制骨胶原的合成,导致骨形成下降,骨吸收亢进。TNF-α和TNF-β均已证实为骨吸收刺激物,但仅TNF-α在无菌性松动中获得较深入的研究,可能是相对于TNF-β,TNF-α在导致骨吸收和骨溶解中的作用更大。TNF-α通过激活天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(caspase)、核因子(NF-κB)和c-J氨酸末端激酶(JNK)3条信号通路,实现其抗病毒、细胞毒性、免疫调节和细胞凋亡等生物学功能。NF-κB存在于细胞质中,有p65、p50两种异源二聚体组成。NF-κB在细胞质中通常与其抑制因子IkB结合,以非活性状态存在。在接受TNF-α刺激后,IkB(尤其是IkBa)被降解从而活化核因子(NF-κB),这是NF-κB激活的经典模式。c-J氨酸末端激酶属于促细胞分裂原活化蛋白激酶家族(MAPK),TNF-α在刺激细胞形成TNF-α复合体后,就通过一系列的蛋白磷酸化,即MAPK激酶(MAPKK)的激酶(MAPKKK)来激活MAPKK,MAPKK进而激活JNK的信号通路。Caspase-8激活是在TNF-α或死亡受体Fas与TNF或相应的配体CD95结合后,通过Fas相关死亡结构域蛋白的接头蛋白procaspase-8发生聚集,聚集后的procaspase-8通过相互之间或自身的切割作用产生成熟的caspase-8,后者可激活下游的效应caspase(caspase-3、6、7),这样通过caspase-8蛋白酶的级联放大效应就可以激活caspase的信号通路。
早在1977年就有学者提出这样的假设,即人工关节置换术后的无菌性松动是局部的巨噬细胞对磨损微粒的生物反应所导致。现有研究证实,人工关节周围组织中的巨噬细胞吞噬磨损微粒后释放溶骨性的细胞因子,诱导了炎症反应和OC性骨吸收。其中TNF-α在该炎症型骨吸收的过程中起到了最为关键的作用。巨噬细胞是产生各种细胞因子最早且最主要的细胞,即使它与磨损微粒没有直接接触,关节液中的磨损微粒也可诱导巨噬细胞释放各种溶骨性的细胞因子。巨噬细胞被激活后首先会释放TNF-α,然后刺激成骨细胞(OB)释放其他细胞因子如IL-6、前列腺素E2(PGE2) 、M-CSF等细胞因子,这些细胞因子的促分化作用及趋化作用可进一步引起成纤维细胞、OC、巨噬细胞的分化和增殖,分泌并合成更多的各种蛋白酶及细胞因子。
在磨损微粒诱导的无菌性松动中,TNF-α被视为是一个骨吸收最主要的炎性细胞因子。戴克戎的研究显示在松动的人工关节周围有大量的磨损微粒,界膜内有大量的异物巨细胞和巨噬细胞,并含有许多与骨溶解密切相关的细胞因子(如TNF、IL-1、IL-6、PGE2等),这些细胞因子能增加人工假体的微动,导致更多的磨损微粒产生,不断加剧骨溶解和骨吸收。Chiba等的研究发现,与骨性关节炎相比人工关节植入后关节液中的TNF-α水平明显升高,提示TNF-α在人工关节无菌性松动中发挥着重要的作用。王洪震等人对8例因人工关节松动而接受翻修手术的患者假体周围的界膜组织行免疫组化染色发现TNF呈阳性,而骨折内固定组周围的瘢痕组织以纤维组织为主。Sabokbar等报道IL-1和TNF-α在M-CSF存在的情况下能诱导假体周围组织中的巨噬细胞分化为破骨细胞,而且这一过程并不依赖于RANKL/RANK途径。Suh等对无菌性松动翻修术中取出的界膜进行研究,发现TNF-α和诱导型一氧化氮合成酶的表达均上调,认为TNF-α和一氧化氮合成酶在无菌性松动的发生中起着重要作用。
成骨细胞的活力与增殖是成骨细胞发挥其作用的基础,然而体外细胞培养显示肿瘤坏死因子可明显降低成骨细胞的活性并刺激其凋亡,PGE2、IL-6、IL-1则无此作用。Rader等将1×10mol/L浓度的TNF-α与成骨细胞共同培养,发现TNF-α能刺激引起成骨细胞的凋亡。王文良等的实验研究证实TNF-α的浓度达到100g/L是可以引起体外培养的成骨细胞系HOS-8603细胞和成骨细胞凋亡。体外低浓度的TNF-α能促进骨吸收及破骨细胞形成,并能抑制减少细胞内的钙含量,成骨细胞合成Ⅰ型胶原,抑制成骨细胞碱性磷酸酶生成,从而抑制钙化和骨形成,还可以刺激一氧化氮的产生,而过高的一氧化氮可导致成骨细胞系增殖受抑制。
相关研究显示,TNF-α的主要靶细胞为破骨细胞和成骨细胞,TNF-α事实上也是破骨细胞的激活因子,对破骨细胞性骨吸收具有直接调节作用。戴克戎认为TNF-α可以间接或直接激活破骨细胞(OC);TNF-α既可通过成骨细胞表达RANKL和M-CSF,间接促进OC的成熟和分化,也可直接促进已与RANKL作用过的前体细胞分化为OC,激活成熟的OC,抑制OC的凋亡,增加成熟OC的成活率。在体外单独培养的OC中加入TNF-α并不会明显增加骨吸收,而成骨细胞与OC共同培养时TNF-α对OC性骨吸收有明显的促进作用,这提示TNF-α对OC的激活必须经过成骨细胞的介导,介导机制与调节局部IL-1、IL-11浓度的增加和OPG/破骨细胞分化因子(ODF)的比值降低相关。TNF-α可刺激成骨细胞分泌IL-11和IL-1,后者可以诱导成骨细胞分泌ODF,从而诱导OC的分化成熟并参加周围的骨吸收。Horrowitz等认为IL-1和IL-11是巨噬细胞释放的最重要的介质,它能影响周围其他细胞释放炎性介质。他们的研究显示,成骨细胞可在TNF-α作用下释放PGE2,从而刺激OC的分化与成熟导致骨溶解。目前认为,ODF、M-CSF是OC分化的前提条件,粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、M-CSF在骨髓造血干细胞分化为OC前体细胞中起着重要的作用。TNF-α促进骨髓基质细胞和成骨细胞分泌GM-CSF、M-CSF,增加OC前体细胞生存时间并加速其生成,而ODF则诱导OC前体细胞的发育成熟。TNF-α诱导OC的生成需要有RANKL存在,TNF-α可以刺激基质细胞表达RANKL,它和OC表面上的RANK或OC的前体细胞结合后可促进OC分化。但也有研究发现TNF-α还能通过一种不同于OPG/RANKL/RANK的机制直接诱导OC形成,且IL-1能显著增强TNF-α诱导的OC骨吸收。Sabokbar等研究发现阻断RANKL诱导OC的形成途径后,TNF-α确实能产生吸收骨陷窝并诱导OC的形成,同时也证实IL-1a有增强OC活性的作用。Li等给RANK基因敲除小鼠注入TNF-α后却发现注射部位附近有OC形成,而给RANK基因敲除小鼠注入IL-1后无抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)阳性细胞的生成,注射TNF-α后注射部位周围有少量的抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)阳性细胞生成,这说明IL-1则依赖于RANK的表达,而TNF-α可不依赖RANKL/RANK信号通路。但少量的RANKL可促进TNF-α介导的OC生成作用,提示TNF-α和RANKL两者联系紧密,它们的靶细胞相同。Kudo等的研究表明,TNF-α在体外可直接诱导老鼠和人OC分化成为具有骨吸收活性的OC,且IL-1能明显增强OC的这种活性。孙嗣国等的实验研究证实,TNF-α在体外可诱导小白鼠外周单核细胞分化为具有骨吸收活性的、TRAP阳性的多核细胞,而且象牙磨片上虫蚀样骨吸收陷窝的面积与TNF-α剂量成正比,提示OC的活性对TNF-α呈剂量依赖性;抗TNF-α抗体能阻断这一过程,而RANKL阻断剂RANK-Fc对这一过程则没有显著的影响。以上的研究表明,TNF-α确实能通过一种不同于RANKL/RANK/OPG系统的机制来诱导OC形成,这提示人工关节周围所产生的大量的磨损微粒可能通过此途径直接诱导骨吸收和骨溶解。
MMP是TNF-α活化的主要分子,它是TNF-α引起组织损伤的主要效应分子。TNF-α可以上调MMP的活性,从而使表达MMP-1、MMP-3、MMP-10的成纤维细胞样滑膜细胞具有明显的侵袭性。Syggelos等的研究发现,无菌性松动的患者假体周围组织中的MMP-10、MMP-1含量较正常人高,认为MMP-10、MMP-1在假体的松动中起着重要作用。MMP-10属于间质溶素,又被称为间质溶素-2。Takagi等研究发现,人工全髋关节置换术后假体松动患者的假体周围组织中MMP-3存在并特异性定位于单核细胞、巨噬细胞、成纤维细胞和血管内皮细胞,同时又发现有MMP-10的表达升高,这说明MMP-10和MMP-3在假体周围骨吸收和骨形成中起着作用。
TNF-α可以经TNF受体相关因子6(TRAF6)来促进OC生成。TRAF6是RANK激活后重要的信号传递适配提分子,已被证实可以促进OC性骨吸收。Armstrong等研究证实TRAF6骨吸收和维持OC骨架形成的作用不能由TRAF5和TRAF2替代。TRAF6基因敲除小鼠表现为OC的活性丧失和OC的分化障碍,这说明TRAF6是RANKL信号转导系统通路中必须的上游效应器,RANKL信号经RANK传递给TRAF(主要为TRAF6),再经过TRAF6来激活下游的多种信号分子,RANKL信息进一步传递下去,从而引起一系列信号转导反应和细胞生物学效应。Kaji等在体外用TNF-α刺激TRAF6缺失小鼠的OC前体细胞,发现细胞体内虽然有JNK表达,但细胞无法分化为TRAP阳性的多核OC,这也证实TRAF6在TNF-α诱导的OC形成过程中是必需的。
综上所述,虽然TNF-α的溶骨机制尚不十分明确,但不论是基于何种机制,TNF-α能引起体内的骨吸收和骨溶解已经成为共识。假体周围的这种骨形成活动降低和骨吸收、骨溶解活动的增强的情况,可以最终破坏骨形成和骨吸收之间的动态平衡,从而引起骨溶解和人工假体的松动,进而导致手术失败。
(4)聚乙烯的磨损1962年Charnley首先采用了金属-超高分子量聚乙烯(ultra high molecular weight polyethylene,UHMWPE)配伍的人工全髋关节,并逐渐成为了人工髋关节领域的主流配伍并一直沿用至今。然而,金属-超高分子量聚乙烯的缺陷也一直为广大学者所关注,并已经成为影响到人工全髋关节在人体内长期植入的主要障碍,这一缺陷就是聚乙烯的磨损。根据研究表明,在金属-超高分子量聚乙烯人工全髋关节中聚乙烯的容积性磨损率平均为每年55�71mm3,线性磨损率年平均为0�11mm,尽管比起生物固定髋臼或骨水泥固定的全聚乙烯髋臼聚乙烯内衬的整体来说这些磨损并不明显,然而重要的是这些磨损产生了多达上亿个聚乙烯磨损微粒,激发了有多个细胞因子参与的、多种细胞介导的生物学反应,最终导致了假体周围的骨溶解和假体松动。
聚乙烯是一种半晶体的聚合物,它仅仅是乙烯的多聚体。按照ISO的标准,超高分子量聚乙烯的分子量应超过1×107g/mol,但这仅仅是UHMWPE的定义标准,实际上人工全髋关节中使用的超高分子量聚乙烯的分子量通常在(2~6)×107g/mol,其力学性能与晶体形态及分子量密切相关。通常使用的超高分子量聚乙烯主要有两种,一种是GUR415HP,另一种是GUR1120,前者多在美国使用,而后者多在欧洲使用。两种材料的主要区别在于前者的分子量为7�3×107g/mol,后者的分子量为4�4×107g/mol。Ingram等的研究显示就磨损率而言,分子量较小的GUR1120大于分子量较大的GUR415HP。体外磨损模拟实验显示分子量较小的GUR1120磨损产生的磨损微粒直径多在1�0~10μm,而分子量较大的GUR415HP磨损产生的颗粒直径0�1~1μm,即分子量大的GUR415HP磨损产生的颗粒直径小且体积磨损也小,而分子量小的GUR1120则正相反。Green等报道吞噬细胞的可吞噬范围为0�3~10μm,在此范围内的磨损微粒最具有生物学活性。因此,Ingram等认为GUR1120的生物学活性相对较低,并认为这可能是GUR1120的韧性和延展性更好所造成的。
固态的超高分子量聚乙烯是一种双相材料,它由无定型的基质与镶嵌在其中的晶体所组成。基质排列无规则,随便而杂乱地相互缠绕,是相邻分子之间的聚合链,而晶体的长约100μm,是由有规律的成层碳分子所组成。超高分子量聚乙烯在微观结构上的这种复杂性和不确定性使其生产和加工的过程中有许多因素能影响到最终产品的机械学性能,也使市场上不同品牌的超高分子量聚乙烯在生产过程、分子量和力学特性等方面都存在一定的差别。用化学(如过氧化)、物理(如辐射)的方法可以打断超高分子量聚乙烯中的碳―碳键和碳―氢键,产生不成对电子即自由基。碳―氢键和碳―碳键的打开也称为长链的剪切,它实际上减少了多聚物的分子量,降解了聚合物。对抗这种断链的主要反应是形成交链,即两个分子之间的自由基反应形成链间的共价键。在常规的辐射剂量下这一交链反应甚至要比辐射对长链的剪切作用强3倍。因此,交链可以看作是为维持材料的性能和结构,对长链剪切效应的一种补偿,虽然实质上材料的性能和结构都已发生了改变。
研究显示,压模制聚乙烯(compression-molded)的抗磨性能(wear resistance)要明显优于机械切削制聚乙烯(machined from bar stock),磨损率分别为每年大约为0�05mm3和0�11mm3。原因有可能是机械切削制聚乙烯在加工过程中经历了高温、加压、大块挤出到切削成型,非连续性的加工过程中材料易形成空泡,材质性能和分子量容易不均匀,从而影响了抗磨性能。
聚乙烯经过γ射线消毒后能产生残余自由基,与氧作用造成聚乙烯材料的氧化分解,使得聚乙烯的结晶率提高,蠕变阻力增加,进而导致聚乙烯内部的分子量降低,促进了聚乙烯的老化,这种氧化破坏作用大大降低了聚乙烯假体的耐磨性能。Mckellop等报道聚乙烯经γ射线在空气中消毒和在氮气中消毒相比较发现后者的磨损率可下降20%~50%。Muratoglu等报道发现,γ射线照射后退火(annealing)并在氮气中消毒和单纯用γ射线消毒相比较前者产生的残余自由基更多,从而指出照射后闲置氧化水平、热处理方法和照射剂量均能影响聚乙烯的磨损率。由于γ射线照射后的不良影响,现在大都采用环氧乙烷进行消毒,但是S�Affatato等的研究显示γ射线消毒的聚乙烯与环氧乙烷消毒后的聚乙烯相比后者的结晶度(crystallinity)变化最大,并且重量丢失也最严重。
股骨假体的设计对聚乙烯臼杯的磨损有着直接的影响。不同材料的股骨头假体对聚乙烯的摩擦系数也各不相同,相应的聚乙烯的每年的磨损量也不相同。实验研究结果显示,氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、钛合金(Ti-6Al-4V)、钴铬钼合金(Co-Cr-Mo)、不锈钢分别与高分子聚乙烯相配伍发现高分子聚乙烯的年磨损率呈递增排列。Wang等通过髋关节模拟器体外实验发现钴铬钼合金股骨头、氧化铝陶瓷股骨头和氧化锆陶瓷股骨头对高交联聚乙烯的平均磨损率分别为每1×107转8�31mm3、6�19mm3和0�12mm3。摩擦系数不仅可影响磨损颗粒的形态,而且对磨损率也有影响,Elfick等研究发现,股骨假体头的表面粗糙度越高,磨损微粒的形状越不呈球形而呈片状。当然,磨损颗粒的生物活性还取决于颗粒的浓度、数目、大小、表面黏附的蛋白以及表面电荷等诸多因素。此外,当第三体介入时磨损情况还取决于臼杯、股骨头和第三体的材料特性。第三体进入间隙后可能出现三种情况:①第三体颗粒黏附在人工股骨头的表面;②第三体的颗粒嵌入高分子聚乙烯中;③第三体颗粒在关节间隙中自由移动。如果第三体是骨水泥颗粒,由于骨水泥的硬度大于聚乙烯、钴铬钼合金而小于陶瓷,则将相应的出现三种结果:①骨水泥颗粒黏附在人工股骨头的表面,这是Ⅰ型磨损,由于骨水泥颗粒的硬度大于高分子聚乙烯,这将加重聚乙烯的磨损,因此人工股骨头材料表面磨损微粒的黏附能力也将直接影响高分子聚乙烯的磨损率,Wang等的研究发现氧化锆陶瓷和氧化铝陶瓷对骨水泥磨损颗粒的黏附能力明显小于钴铬合金;②骨水泥颗粒嵌入聚乙烯,这也是Ⅰ型磨损,嵌入的骨水泥颗粒可将高分子聚乙烯和人工股骨头隔开,这将减轻高分子聚乙烯的磨损,如果是陶瓷头,由于骨水泥的硬度小于陶瓷,因而很难将陶瓷头摩擦损伤,如果股骨头是钴铬钼合金,由于骨水泥的硬度大于钴铬钼合金,这将加重钴铬钼合金股骨头的磨损;③骨水泥颗粒在关节间隙中自由移动,此为Ⅲ型磨损,这将同样将加重高分子聚乙烯的磨损。
超高分子量聚乙烯的交联一般可以通过两种方法来进行,一种是化学的方法如过氧化和硅烷反应,另一种是辐射处理,其中辐射处理较化学处理更高效和直接。研究证实,采用电离辐射或γ射线辐射,剂量达到50kGy时就能增加超高分子量聚乙烯的交联度,显著提高超高分子量聚乙烯的耐磨损性能,而理想的高交联需要95~100kGy剂量的辐射处理。与传统的超高分子量聚乙烯的生产过程一样,目前在市场上销售的高交联超高分子量聚乙烯产品虽然遵循着通用的程序:辐射―热处理―加工成型―消毒包装,但具体到条件控制、机械性能、生产工艺、产品质量等方面仍然有一定的差别。
超高分子量聚乙烯的机械性能是由两个因素决定的,即结晶程度和交联程度。在单项性负荷的作用下聚乙烯的结晶程度与材料在较小应力作用下的特性有关,如屈服强度、弹性模量等,而交联程度决定了材料在较大应力作用下的特性,如最终强度、延展性等。在多向性负荷作用下情况就会复杂许多,两种因素更易混合发挥作用。而经过高温与辐射的双重处理,高交联超高分子量聚乙烯的分子结构和机械性能均发生了较大的改变,具体表现为各项机械性能指标的整体下降,其中包括材料的延展度、硬度、刚度、屈服强度、最大抗伸强度和弹性模量等。一方面,降低机械性能后的高交联超高分子量聚乙烯仍能满足针对这一材料的国际标准;另一方面这一机械性能的降低有利于提高材料的抗磨损能力。通常认为超高分子量聚乙烯的磨损微粒主要来源于材料的黏性磨损(Adhesive Wear)。所谓的黏性磨损通常发生在两种构成关节而又硬度不同材料的相对运动之中,比如超高分子量聚乙烯对金属。在周期性单一轴向的运动中,硬度较小的材料(比如超高分子量聚乙烯)表面会被反复的拉伸、挤压,从而产生纤细的拉长纤维,这就是超高分子量聚乙烯的磨损微粒。超高分子量聚乙烯表面分子排列的方向性是黏性磨损发生的重要前提,材料的延展性越强、分子排列越呈单向性,黏性磨损越严重。而高交联恰恰是通过侧向共价键的形成而使超高分子量聚乙烯分子排列更加多向性,从而降低了材料的延展性,极大地减少了磨损微粒的形成和黏性磨损的发生。体外研究表明,与传统的超高分子量聚乙烯相比,高交联超高分子量聚乙烯的黏性磨损可以减少80%~90%。另外,由于第三方颗粒的存在(如金属碎屑、骨水泥碎屑、骨碎屑等),在超高分子量聚乙烯的表面会产生所谓的研磨性磨损(Abrasive Wear)。在临床实际中这种第三方颗粒还可能导致人工股骨头的磨损,反过来又可以加速超高分子量聚乙烯研磨性磨损的进程。而体外研究证明无论这样的第三方颗粒是坚硬的陶瓷微粒还是稍软的丙烯酸骨水泥微粒,其对高交联超高分子量聚乙烯的磨损都要明显小于传统的超高分子量聚乙烯。
(5)骨溶解与假体松动骨溶解的发生主要与假体周围磨损微粒引起的假体周围界膜组织内的慢性非特异性炎症有关。在影像学上,假体周围出现的骨透亮区呈现平行、局灶性或膨胀性骨丢失称为骨溶解,具体表现为单位体积内骨小梁变细稀疏、骨量减少,是正常骨结构内骨量的消耗。
骨溶解发生的原因,目前认为骨溶解的主要原因有以下几个方面。
磨损微粒使得假体-骨界膜中的成骨性的细胞因子与溶骨性的细胞因子的分泌严重失衡,从而导致界膜组织中的间质细胞受局部微循环的影响,骨诱导效应下降而不能向骨组织衍化,这可能是磨损颗粒导致成界面骨重建受阻,而骨溶解发生的一个重要环节。
聚乙烯磨损颗粒刺激假体-骨界面组织中的巨噬细胞,引起一系列细胞因子介导的生物学效应导致骨溶解。
在假体周围增生的纤维组织中含有大量的异物肉芽肿,而异物肉芽肿含有的大多数巨噬细胞含有MAC3细胞标记,这表示这些细胞含有较多的溶酶体,具有活性,能分泌肿瘤坏死因子、花生四烯酸代谢产物、白介素等溶骨性细胞因子,这些生物活性因子作用于界面的破骨细胞,使其分泌水解酶或胶原酶从而造成局部骨溶解。动物实验证实,将超高分子聚乙烯微粒注入动物关节腔内可以引起骨溶解。
在松动的假体周围的界膜中26%~33%存在T淋巴细胞。Wisber等发现,部分松动的假体周围界膜中除了T淋巴细胞数量增加外,还有60%~70%的T淋巴细胞属于CD25阳性活化的T淋巴细胞,说明致敏的T淋巴细胞出现可能是磨损微粒所造成的,而导致迟发型致敏反映的主要物质有金属铬、钴等。
骨溶解的X线表现主要有线性骨溶解和膨胀性或侵蚀性骨溶解两种,前者主要表现为假体周围出现与假体边缘平行的均匀的骨透亮区,其宽度约2mm或更多;后者主要表现为假体周围出现的骨透亮区往往呈泡沫状膨胀或者呈局灶性,骨透亮区的范围逐渐增加,呈侵蚀性、进行性发展,边界往往不规则。
生物型固定假体髋臼侧假体周围的骨溶解主要表现为负重区较为明显和严重,股骨侧假体的骨溶解主要表现在股骨髓腔近端与假体相接触的区域。Engh等描述X线片上有三种表现:一是假体与骨组织表面出现与假体表面平行的透亮线,但无进行性发展的骨透亮区(纤维固定型假体);二是假体与骨组织无透亮区,股骨近端表现有少量的骨吸收和骨小梁稀疏(骨长入稳定型假体);三是假体与骨组织周围出现透亮区,并且呈现进行性增宽(不稳定型假体)。这些描述与Jasty做动物实验的结果基本吻合。骨水泥固定型假体可在两个界面上出现X线透亮区。根据Delee-Chamley和Gruen分区分别对股骨侧假体和髋臼侧周围的X线透亮区自股骨大转子至股骨小转子依次分为1~7区,髋臼侧自外向内分为Ⅰ~Ⅲ区。如果假体周围出现大于2mm以上的透亮区,尤其是在临床随访过程中发现透亮区不断扩大,提示假体松动在不断发展。但是,X线诊断骨溶解也有它的缺点,就是不能定量骨溶解的具体程度和范围,而且对于早期的骨溶解在X线片上无法发现,等到X线片上表现出骨溶解的时候往往骨量的丢失已经达到20%~30%。放射性核素检查对于人工关节假体松动的诊断有一定的价值,它通过将能被骨和关节吸收并浓缩的放射性核素注射入人体内,用扫描或γ照相机使骨骼和关节显像。一般在术后6个月内人工关节接近正常骨组织处可见放射性浓度的增加,随着时间的延长由于放射性浓度逐渐降低,6个月时就可基本达到正常水平。如果6个月后关节周围仍有范围较广的持续性放射性浓度聚集,提示人工关节可能发生了感染或者是出现了骨溶解。
防治骨溶解的药物包括以下几种。
抑制炎症及作用于细胞因子的药物:依那西普(肿瘤坏死因子拮抗剂)是一种可溶性的融合蛋白,由细胞外人Ⅱ型受体(p75;hTNF)融合到人免疫球蛋白G1Fc区形成免疫球蛋白分子,这种融合蛋白可以通过与可溶性细胞因子黏合来抑制TNF-α的功能而发挥作用,可溶性细胞因子通过限制细胞膜上的TNF-α受体来阻止所有信号传递。依那西普是于1998年作为治疗类风湿性关节炎的药物引入临床并取得了显著的疗效,依那西普作为TNF-α的拮抗剂在治疗假体周围骨溶解的作用已经渐渐成为研究热点之一。此外,还有研究显示抑制炎性物质的药物也能对预防骨溶解起到作用。大量的研究证实,界膜中的前列腺素(PGE2)是成骨细胞或其他细胞对巨噬细胞产生的TNF做出反应所产生的第二信使,且从界膜组织中也提取出了高水平的PGE2,在体外实验和器官培养提示PGE2可以促进骨吸收。非甾体类抗炎药可抑制环氧化酶1和2,而环氧化酶对主要的炎症因子PGE2的合成很重要。Zhang等报道塞来考昔应用在大鼠头盖骨钛磨损微粒模型中能降低骨溶解及前列腺素E2的合成;Franciszek等的研究提示吡罗昔康可以降低新生大鼠肢体退化模型的骨吸收;而Goodman等的研究证明在暴露于超高分子量聚乙烯颗粒兔胫骨髓的培养中口服药物萘普生能降低前列腺素E2的合成。目前非甾体类抗炎药在临床应用已经非常广泛,而且价格便宜,易于推广,它在治疗骨溶解方面的作用前景值得期待。
骨吸收是骨基质与活化的破骨细胞相互作用的结果,也是破骨细胞的主要功能表现。目前的研究显示,二磷酸盐是对破骨细胞抑制作用最强的药物,其作用机制是二磷酸盐进入体内后与羟基磷灰石紧密结合,在破骨细胞周围释放并进入破骨细胞中,从而抑制焦磷酸法尼酯/焦磷酸牛二酯的形成,使得细胞内信号传导通路受阻,从而抑制破骨细胞的分化、增殖及成熟,干扰破骨细胞的功能并促进其凋亡。阿仑膦酸钠是现在研究较多的一种抑制骨溶解的药物,它作用的机制是进入破骨细胞直接干扰破骨细胞的信号传递并产生抑制骨吸收的作用,并可以对成骨细胞的功能产生复杂的影响,通过调节成骨细胞分泌的各种细胞因子来间接抑制破骨细胞的骨吸收功能。Astrand等研究发现,将浓度为1g/L的阿仑膦酸钠涂布于与假体接触的骨床上,然后植入人工假体,结果显示阿仑膦酸钠可以显著抑制假体周围的骨吸收和骨溶解。Tsatsanis等在临床中应用阿仑膦酸钠治疗伴有骨质疏松的特发性中性粒细胞减少症,发现其除了能增加骨密度外,还可减少血清中IL-6、TNF的水平。目前二磷酸盐类药物已广泛应用于临床,用于预防及治疗与破骨细胞性骨吸收有关的疾病,如恶性高血钙和骨质疏松症等。
Zreiqat等研究显示将不同的磨损微粒分别与成骨细胞及巨噬细胞共同培养,可以明显减少与成骨相关的碱性磷酸酶、骨连接素、骨钙素的表达。大小不同的钛金属颗粒与成骨细胞共同培养时直径1�5~4�0μm的钛金属颗粒可以明显抑制成骨细胞的功能和增殖。由此可见,引起假体周围骨吸收的原因除了破骨细胞性骨吸收外,还可能与骨的形成受到抑制有关。成骨细胞没有足够的骨基质区来弥补假体周围所丢失的骨量,不能维持正常的骨的形成和代谢,最终导致假体松动。有学者经过实验研究将目前发现的对成骨作用最强的骨形态发生蛋白涂布于假体骨床上,再将人工假体植入犬的股骨上端,发现骨形态发生蛋白可以明显促进骨长入。Stal等报道他汀类药物通过抑制Rho激酶可以促进骨钙素mRNA的表达和原代培养的人成骨细胞的骨形成蛋白,从而促进骨的生成。研究证实,一氧化氮可促进血管的生成,他汀类物质可作用于内皮细胞,提高内皮细胞一氧化氮合酶的磷酸化作用,从而促进一氧化氮的生成。
Pollice等报道已酮可可碱能抑制人外周血单核细胞的TNF释放。还有学者报道用降钙素可以抑制巨噬细胞分泌TNF、IL-1来治疗老年骨质疏松。Weiping Ren等报道运用体外红霉素(EM)对磨损微粒诱导的破骨细胞骨吸收进行研究,发现红霉素(EM)可以抑制破骨细胞性骨吸收,下调NF-κB信号途径,从而降低炎性细胞的IL-1、TNF等的表达。
基因治疗骨溶解作为近年来兴起的一种新的治疗方法可在分子水平进行调控,从而为延缓和逆转骨溶解的进程提供了新的可能性。
基因治疗的先决条件首先是可以模拟出人类疾病的疾病特点和病因的实验动物模型,常用的有犬、兔、小鼠等。迄今为止有两种动物实验模型被用于研究磨损微粒诱导的无菌性松动基因治疗和生物学病因,并且排除了机械力学方面的影响。一种动物模型是将磨损颗粒直接植入小鼠的头盖骨,在1周内磨损颗粒就可以诱导局部剧烈的炎症反应,可以观察到明显的破骨细胞形成和骨吸收现象;另一种是建立可以定量测定骨吸收程度的小鼠模型,即将磨损颗粒与即将来源于同系基因BALB/c小鼠的股骨或颅盖骨的骨片作为供体植入异体的小鼠中,在小鼠皮下间隙注入相应的磨损颗粒可以诱导炎性反应结果形成类似于假体周围界膜样组织。
腺病毒(adenovims)是一种DNA病毒,它不与宿主基因发生整合且感染滴度高,因而被广泛研究与应用。Camody等在体外将携带病毒白介素-10靶基因的复制缺乏型腺病毒载体(AdvIL-10)转染成纤维样滑膜细胞,发现明显抑制了钛金属颗粒所诱导骨溶解,并降低炎性细胞因子到基础水平,同时也明显抑制破骨细胞的生成,而加入抗IL-10的中和抗体后则完全阻断了这种效应。腹腔内注入AdvIL-10后血浆中可以检测到vIL-10,免疫组化结果表明环氧化酶-2和TNF的表达下降,说明vIL-10基因转染后可以作用于骨溶解的三个过程:磨损微粒诱导炎性细胞因子、破骨细胞生成和骨溶解。
腺相关病毒(adeno-associated vires,AAV)对人不致病,免疫源低,它能感染增殖和非增殖细胞。但在实际应用中也有一些缺点,如感染滴度低、负载容量小、转基因效率因细胞或组织类型不同而有较大的差异性等。虽然如此,以AAV为基础的转基因载体仍有较广阔的应用前景。Yang SY等在air-pouch动物实验模型中体外构建编码人OPG基因的腺相关病毒载体(rAAV-hOPG)转染air-pouch,7天后取出标本可以发现OPG的表达,调控破骨细胞的分化、成熟和激活其功能的最关键因子――RANK表达下降,从而避免了骨胶原的丢失,骨钙的释放也相应地减少了39%,也就是说rAAV-hOPG可以抑制超高分子量聚乙烯颗粒诱导的骨溶解,这也预示着基因治疗在无菌性松动导致骨溶解中的应用前景。
二、 松动的基础研究
目前基础研究中主要采用细胞、免疫组织化学及分子生物学技术来研究巨噬细胞及炎性因子在松动病理机制中的作用,认为巨噬细胞被磨损颗粒激活是关键的一步,对一些炎性因子在界面组织中的水平、定位及表达等做了研究,但确切的松动病理机制尚不明。
Xu JW采用免疫组织化学方法,检测了界面滑膜样组织、假关节囊中M-CSF的水平,以骨关节炎初次THR患者关节囊组织为对照,发现其升高。包含磨损颗粒的细胞在实验组明显比对照组多。在THR松动的患者,对异物反应增加了M-CSF的表达,从而可能更激活假体周围骨中的破骨细胞,导致假体松动。
Konttinen比较了THR松动患者假关节及界面组织与对照组髋关节滑膜组织中转移生长因子 9(TG9)的水平。结果显示,实验组含 TGFB1和 TGF 32阳性细胞明显高于对照组。纤维蛋白原性和免疫抑制性TGFB 在松动髋关节假体周围组织中的滑膜样组织年的表达增加,提示它们在界面组织的形成、保持和生长及导致THR术后关节松动中具有重要的作用。
Hukkanen观察了界面组织假关节囊中巨噬细胞可诱导的氮氧化合氮氧化合物(iNOS)及环氧化酶-2(COX-2)的表达,过氧化亚硝酸盐水平(一种氮氧化物,来自于与细胞损伤有关的氧化剂)。研究表明iNOS和COX-2能被界面组织中的CD68+巨噬细胞表达,并且这些组织中有过氧化亚硝酸盐诱导的细胞损伤是明显的。氮氧化物及过氧化亚硝酸盐产生过多,则导致巨噬细胞死亡,结果吞噬的磨损颗粒释放到细胞外基质内。新的炎性细胞来吞噬这些颗粒,而合成氮氧化物、过氧化亚硝酸盐及前列腺素。由于氮氧化物和PGE2能诱导和维持慢性炎性反应,导致骨量的丢失,因此过氧化亚硝酸盐在无菌性松动的病理机制中是非常重要的。
基质金属蛋白酶(MMPs)和组织抑制剂(TIMPs)在组织损伤和修复中起重要作用。Ishiguro抽提总的翻修患者界面组织RNA后,做RT-ICR法,检测到MMP-1、2、3、9和TIMP-1、2mRNA,其中MMP-1和MMP-3及TIMP-2表达较强。这提示它们在THA术后松动的病理机制方面有重要作用。
许多细胞因子对破骨细胞补充及激活,导致骨溶解有作用。而 TNF-α起了关键性的作用,首先调节 IL-1和 IL-6及M-CSF的水平。Xu观察了其在界面滑膜样组织中的水平、细胞定位及表达,TNF能在假体周围的成纤维细胞及血管内皮细胞中发现,但主要存在于巨噬细胞,并且与吞噬磨损颗粒的部位一致,含TNF的细胞在假体股骨柄近端界面滑模样组织中明显较对照组多。高TNF的表达也见于滑膜样的假关节囊组织。研究提示对异物反应导致了TNF0的高表达。
Sentavirta观察了 THR松动后假体周围血管的定量变化。对松动后的THR患者的假关节囊和界面组织做免疫组化标记研究 von Willebrand因子水平,非炎性的滑膜组织作对照。结果显示对照组有较好的血管形成,而界面组织血管不规则。血管损伤和血供降低可能出现在界面组织之间,这可能是骨长入较少及最后松动的原因之一。
三、 松动的预防及处理
临床实践表明,通过提高骨水泥技术、改进假体材料及设计、注重手术技巧、个体选择及生物相容性、应用药物治疗等,松动是可以延期或预防的。THR的翻修率从早期的10年20%~30%,现已降到5%~10%。成功地控制骨溶解和松动无论从临床,还是从费用上说都是无价的。
近年来,研制了大量的非骨水泥假体,以直接避免骨水泥假体的高骨水泥松动发生。有许多改进以减少磨损颗粒,如减小股骨头的几何大小、各种近端假体表面的微空设计。临床已开始普遍使用第三代骨水泥技术,使骨与水泥之间达到一个稳定封闭的界面,使引起炎性反应、骨溶解的磨损颗粒不能进入界面。
在手术技巧方面也正逐渐积累经验,不断完善。如Massoud建议骨水泥包壳应为2~3mm厚。Pagnano回顾研究了117个先天性髋关节发育不良患者的145个髋臼,手术时的平均年龄为51(15~76)岁,随访时间为14(2~22)年,结果发现术后髋臼在真臼外,与松动率增加及翻修明显有关,建议应在术中将髋臼假体置于真臼部位或接近其部位。
临床已应用双磷酸盐治疗骨质疏松、Paget病。Shanbhag在7例人工髋关节置换的犬中6例给予特殊的混合磨损颗粒,结果显示有明显的骨内膜扇形改变和假体周围含量的丢失;而8例给予颗粒及双磷酸盐中,7例显示较好的骨长入、极好的骨皮质对合、没有放射性透亮带,实验表明双磷酸盐能抑制磨损颗粒介导的骨溶解。
四、 展望
THR能缓解、消除疼痛,明显改善关节功能。对年轻患者能使其从事基本正常的社会工作与活动,而对老年患者,能在延续生命的同时提高生活质量。而THR术后松动一直是困扰患者和人工关节外科医生的首要问题,并且随着时间推移越加突出。任何材料、技术的改进只能通过长期广泛的临床实践来证实,有必要创建人工关节置换中心,采取规范统一的手术技术及标准,做进一步的前瞻性研究。加强THR术后松动的分子病理机制研究,临床防治从综合着手,重视患者的个体差异、高危患者的随访及预防性药物的应用。
第十四节人工髋关节置换术后脱位
在全髋关节置换术(THR)后,以脱位形式表现的不稳定是这一手术的最主要并发症之一,它可能需要延长住院及康复时间。如果是复发性脱位,就意味着有一定的功能性损害并需要手术治疗。经报道的术后脱位的发病率为1%~10%。术前评估脱位的风险因素以及术中和术后避免髋关节不稳定的技术性处理是预防脱位发生最主要的两个方面。
一、发病率
脱位应包括半脱位(股骨颈的碰撞)和全脱位。而除非有长期密切的随访,许多以半脱位形式表现的髋关节不稳定病例可能未被发现,因此THR后髋关节不稳定的发病率可能比目前估计的要高。Morrey回顾1973―1987年的16篇报道,在35 000例手术中有2�23%的脱位率。Khan等报道在6774例手术后有2�1%的发病率,而 Kristaiansen等报道427例术后有4�9%的发病率。Woo 等回顾了Mayo的10 500例THR,发现有331例脱位,发病率为3�2%。目前报道术后脱位发生率最低的是英国的Wrightington医院14 672例Charnley THR脱位率为0�63%。长期的临床工作中没有出现一条明显的“学习曲线”,有认为其发病率为2%~3%,不可能再明显降低。
二、 机制
大多数脱位的原因是柄的颈部与髋臼边缘的碰撞,然后形成一种杠杆作用。使得头脱出于臼外,而不能回纳。所以假体设计、头-颈比例以及假体植入位置均很重要。
引起髋关节脱位的机制已得到认同。第一是髋关节屈曲、内收、内旋,引起后脱位。典型的动作是患者坐于低矮的椅子上或从坐位站起来,违背了髋关节置换技术后的90°原则。第二个不太常发生的机制是髋关节后伸、内收、外旋,这引起较少发生的前脱位,常发生于前路手术后,由于一个或两个假体部件过度前倾。另外一种少见的机制是由于医源性下肢短缩或者关节周围的肌力差,在翻修患者中易出现,引起关节的垂直分离脱位。
三、风险因素
引起手术后关节脱位的因素有许多,可以从患者和手术两个方面考虑。目前,手术技术失误和软组织失衡是导致术后关节不稳的最重要两个因素,而后者仍未引起足够的重视。
1�患者因素
(1)年龄和性别行THR后的平均年龄为63岁,出现术后脱位的平均年龄为64岁,比未发生脱位的年龄略大一点,但这并不是主要风险因素。在11 000例常规的THR中,男性与女性比例相等。但已注意到2∶1的女性高发病率。在术后>5年的晚期脱位中,女性与男性之比为3∶1。
(2)身高和体重理论上,身材高大的患者具有更长的杠杆臂作用于髋关节,因而能传导更大的作用力于髋关节。肥胖的患者脱位的可能性大,但是没有临床统计证实。
(3) 两侧手术的差异单侧与双侧同时手术比较,没有发现脱位率的不同。
(4) 术前诊断绝大多数THR的指征为5个方面:退行性骨关节炎、类风湿性关节炎、缺血性坏死、先天性髋关节脱位和创伤。Morry等对比这些疾病术后脱位发病率发现,在术前诊断和术后脱位之间没有明显的相关性。但发现有些疾病如股骨颈骨折(8�5%)、先天性脱位(7�5%)、股骨头缺血性坏死(4�5%)的发病率较总体的2�4%的发病率高。有一研究显示,601例股骨颈骨折作THR,术后脱位61例(10�1%),而其中15例(2�5%)发生在术后4月,推测原因是此类患者在术后具有明显的活动度。
(5) 术前手术史和全身情况既往髋关节手术史是引起术后髋关节不稳定的重要因素。William等报道,在初次手术的脱位发病率为0�6%,而翻修术后的脱位率为20%(32/1280)。在4753例初次手术后有98例发生脱位,发病率为2%。相比较在1290例翻修术后有82例脱位,发病率为6�3%。Mayo的10 500例手术中,既往没有手术史的7241例患者中有2�49%发生关节不稳定,而有手术史的3259例患者中有4�8%关节不稳定(P<0�001)。既往手术导致翻修手术中髋关节广泛软组织松解、骨切除和术侧肢体长度恢复不当。
患者神经肌肉性疾病和意识障碍增加了术后脱位的可能,在发生一次脱位及75%的复发性脱位患者中有嗜酒、尿毒症性精神病、老年痴呆、中枢神经麻痹和肌肉萎缩,而对照组仅为14%。在Amstutz的病例中,24%(16/60)有明显的意识模糊或者神经肌肉问题。
2�术中因素
(1)手术医生经验无疑手术结果很大程度上取决于手术医生的经验。对术后脱位与手术医生经验之间的相关性研究无报道。Wrightington医院的脱位率从1966年的0�8%,降低到1975年的0�4%,反映出医生经验水平的逐年提高。 Fackler、Lewinnek注意到专业作关节置换的医生或者手术经验丰富的医生脱位率明显低。有研究显示,训练1年的医生的脱位率为8�1%,而其他医生为3�0%(P<0�05)。随着手术例数的增加,脱位率逐渐降低。因而医生的水平和经验在术后脱位中是一个重要因素。
(2)手术入路常用手术入路有后侧、外侧和前侧,手术入路对术后脱位的影响仍有争议。由于大多数医生或医院常仅选用一种切口,所以很难比较。
有些研究认为其不是一个明显的因素。Khan等发现将不同的假体设计考虑在内,未发现入路之间脱位率差异。Hedlundh等随访了 Charnley假体,显示后侧入路1361例与经转子入路1838例脱位率一样,但是后侧入路的术后2周的早期脱位率明显高。但另一对1016例THR研究认为,脱位率分别为前外侧1�3%,直接外侧 0�4%,后侧1�9%,无明显不同。
但是,有些研究认为其是一个重要的影响因素。Roberts等采用髋关节后侧手术入路引起的髋关节不稳定发病率(4%)为采用前侧入路所引起的1�3%发病率的3倍。Woo等报道在不考虑头的大小、术前手术史等因素,前侧入路引起2�3%的脱位率,而后侧入路为 5�8%。Moskal等采用改良直接外侧切口,306例THR为0%,而同期115例翻修THR为3例(2�6%)。多因素统计分析证明,后路手术途径会引起较高的脱位发病率。考虑手术途径和股骨头大小因素发现,在股骨头大小为22mm、28mm和32mm时,后路手术比前路和外侧入路更易引起髋关节不稳定的发生。
手术入路是引起髋关节不稳定的一个明显的因素(P<0�01)。前侧入路易引起前脱位,后侧入路易引起后脱位,外侧入路脱位率较低。后外侧入路时,后方软组织破坏,缝合后尚未完全修复,若髋臼安放时后倾角过大,则在后方这一薄弱环节易造成脱位。但我们强调,这个结果在医生之间有差别。手术切口与术后脱位发病率的关系明显与手术医生技术处理有关。采用后侧切口时,应尽量仔细修补软组织、外旋肌群及臀大肌止点。
(3)假体位置假体位置长久以来就被认为是术后关节稳定性的最关键因素。髋臼假体是最难以获得一致的满意结果。患者在手术台上位置的变化会导致在手术中对髋臼方位的错误判断。在侧卧位时不被注意的骨盆向前旋转会引起易被忽视的髋臼后倾增大,后侧入路比前侧入路更易发生髋臼前倾减少。在Mayo的病例中,发现以后侧入路时有不足5°~7°的前倾。如侧卧位手术时,患者体位必须得到确实固定,否则术中患者会逐渐趋于前倾,而非标准侧位,这样可能造成髋臼假体的过度后倾位放置。使用髋臼定位器,固然能够提供一定的位置参考,但也时常给术者带来安全假象,特别是当髋臼定位器未能牢固地将髋臼试模安放在髋臼骨床上时。观察髋臼假体边缘与髋臼周围的相互关系有助于确定髋臼假体的准确植入位置,但是很难获得术中髋臼可靠的定位标志。在Khan报道的6774例THR的142例脱位中,半数以上有髋臼假体位置不正确。
髋臼假体前倾过多,易发生前脱位,而前倾角大小或后倾则易发生后脱位。除前后倾斜外,正常髋臼还有约45°的外翻角。如果外翻角>60°,髋关节即有向上脱位、半脱位的可能,特别是在下肢内收位,股骨假体植入在外翻位或髋臼下方有骨赘、骨水泥发生碰撞时,则更易发生。相反,如果髋臼假体近乎水平位安置,在髋关节屈曲时,会发生股骨颈与髋臼假体周缘的碰撞,此时结合内旋的力量,就会出现髋关节的后脱位。
非金属的髋臼假体位置很难在普通X线片上测量。有研究报道了在X线片上精确测定髋臼方位这一难题的方法,但大多数提供的资料或数学公式太难或太复杂,以致不能普遍应用于临床。然而,髋臼方位可能是髋关节脱位最敏感的病因。
研究认为,髋臼的安全位置为前倾角15°±10°和外翻角40°±10°(若股骨假体颈干角较大,则应增大到 55°~60°)。在Lewinnek等的资料中,在安全角度范围内发生的不稳定率为1�5%,而髋臼角度超出这一范围则有平均6%的发病率。这两个安全参数中有一个参数超出此范围,在统计学上显示对关节稳定性影响更大(P<0�05)。Fackler和Poss发现34例脱位患者中44%有假体位置错误,而对照组中仅为6%。相比对所建议的股骨假体的5°~15°前倾角很少引起关注。股骨假体的旋转是困难的。最常见的股骨方位错误是过度的前倾,而且与是否在手术入路中采用转子截骨无关。
(4)关节周围软组织髋关节周围肌肉萎缩,关节囊松弛,以往多次髋关节手术造成周围大量瘢痕组织。在术中软组织剥离、松解过多,软组织松弛造成关节周围肌力失平衡等,都增加了关节的不稳定性,容易引起术后脱位。转子截骨术后不愈合、移位,神经性病变引起的外展肌萎缩。
(5)髋臼假体设计髋臼设计能引起髋关节碰撞的潜在可能,它通过增加头的覆盖来预防脱位,这就需要增加头-颈比例,以降低碰撞发生的概率。
Charnley首先建议并设计了髋臼后侧边缘升高的髋臼假体,以降低后脱位的可能性。现在厂商均能提供10°和20°高边髋臼假体。有限元分析也证明了这一防脱位设计的作用。Cobb等对5167 例统计分析,2469例使用高边的髋臼的脱位率为2�19%,而标准髋臼组为3�85%。虽然这一设计在理论上的优点是明显的,但这一概念仍有一些潜在的缺点。提高一侧髋臼壁的高度会降低活动弧的大小,这会导致碰撞的产生,特别是在高边的位置不合适地放置时。事实上,Krushell等证实这种髋臼设计的活动弧并没有明显的改变,只是单纯重新定向。虽然如此,仍然存在由高边引起的碰撞可能。
对于髋臼高边还有另外两种意见。这种不对称的圆形会引起作用于髋臼假体的扭矩的增加,理论上,这会增加假体松动的发病率。另一种意见认为这会增加与股骨头相接触的表面积,磨损颗粒的增加而导致骨溶解,最终使得有髋臼高边的髋关节较没有高边的髋关节更不稳定。事实上,已有病例报道髋臼假体后侧高边与股骨碰撞,而导致后者松动。
目前,尚没有临床资料证实这些理论上对这一假体设计优缺点的推测。在Mayo的1985―1991年5000余例THR,大约有2500例使用了高边设计,约2700例使用了传统的设计。在术后 2年内,高边组的脱位率为 2�19%,传统组的脱位率为3�85%(P<0�001)。高边髋臼假体显示稳定性增加,这种特殊设计的髋臼在高风险的患者应予使用。
(6)股骨头假体的大小大多数第二代股骨头设计中将头大小由22�25mm增大至32mm的一个主要原因是降低脱位的发生。根据假设和逻辑考虑,具有较大股骨头的假体在髋关节脱位前能更稳定在髋臼内,并且能够对软组织施加更大的张力。然而,在临床工作中还没有确定这种逻辑的真实性。事实上,在专门对这个问题进行研究后,没有发现在股骨头大小和假体不稳定之间的相关性。Woo等复习了Mayo的3353例手术,发现在22mm、28mm、32mm 股骨头之间的脱位率无明显差别。在目前的临床资料中,没有发现32mm和22mm股骨头与髋关节不稳定之间的相关性。甚至有报道使用22�25mm大小不同的股骨头有极低的脱位率,使用32~35mm的股骨头的脱位率为2%~5%。
(7)碰撞植入髋臼假体后,必须彻底清除髋臼周围骨赘或溢出的骨水泥,否则这些硬性物质在髋臼活动过程中,可能会起到杠杆的支点作用,容易造成脱位。突出在髋臼后缘的骨赘或骨水泥,可限制髋关节外旋,并使股骨头向前脱位。而髋臼下方的骨水泥、骨赘,可使股骨头向上脱位。此外,变形、位置异常的股骨大小转子也可在髋关节活动时与髋臼发生碰撞,损害关节稳定性。必要时,需要修整或行大转子截骨。偶尔,残余关节囊和外旋肌群卡入大转子和髋臼后缘之间,也引起股骨头脱位倾向。
(8)偏心距和头-颈比例从大转子顶点到股骨头中心之间的距离为偏心距(Offset),是外展肌通过作用于髋关节而获得关节动力性稳定的重要因素。偏心距离的改变影响外展肌的效应和肌力。Fackler和Poss均强调在假体置换术后股骨偏心距离和髋关节不稳定之间的关系。已发现偏心距离的减小与髋关节不稳定之间的统计学关联,这是符合逻辑的。因为首先偏心距离减小,使得股骨假体与髋臼的碰撞前的活动弧减小;其次,偏心距离能提高臀肌的肌筋膜张力。如果髋臼假体植入位置太高或太偏内侧,或者选择的股骨颈长度过短、股骨柄假体植入在内翻位、股骨距去除过多时,会引起股骨颈有效长度的缩短(Eftekhar概念),从而导致髋关节周围软组织松解过多、张力降低,关节容易脱位。所以,在选择股骨假体时,应考虑通过颈的大小和长度的选择,以调整偏心距离。头-颈比例能影响碰撞前的活动范围,头-颈比例大,活动度大,当然活动范围也受假体的倾斜、臼的磨损的影响,临床应用的具体结果尚未有报道。
(9)下肢短缩下肢短缩是一个常被考虑到的髋关节不稳定因素,下肢短缩、外展等肌筋膜张力降低。所以,大转子移位已作为调节肌筋膜张力的重要方法,但尚没有证实通过测量下肢长度来分析肌筋膜张力与关节不稳定的关系。 Kristiansen等比较21例脱位和21例对照组患者,发现不稳定的髋关节要比对侧的稍高位。高位假体和脱位之间有统计学的相关性(P<0�05),但也常发生不稳定侧下肢甚至要比未手术的一侧长。Coventry发现在32例晚期脱位中有75%的肢体同术前一样长,而只有 8例(25%)要短于对侧的肢体。
(10)大转子不愈合或撕裂虽然大转子截骨术如今一般不用于初次THR的患者,但对一些翻修手术来说这是一种有价值的技术。大转子截骨能提供更好的手术视野,更有利于假体的定位和稳定。然而,我们并不能确定这种联系,但却发现如果大转子愈合失败(发病率为5%),肌筋膜张力大大降低,脱位发病率会增加 6倍。大转子被建议向远端移位,以增加肌筋膜张力。但如果做得不准确,也会出现继发的降低外展力臂的有效性。如做大转子截骨仅来准确地定位假体,这是不必要的。大转子向远端移位可能与增加稳定性有关,但没有在初次手术患者中证实。
(11)术后搬运及制动不当术后搬运或制动不当引起髋关节脱位,有两个最易发生的位置:①过度的屈曲、内收和内旋可引起关节后脱位,通常见于患者坐在低凳或试图站立时;②伸直位过度内收和外旋引起前脱位,多见于前方入路,或假体位置过于前倾者。
四、脱位后的问题
1�脱位与半脱位
虽然在临床上认识到髋关节全脱位和半脱位之间有区别,但这种区别在文献上没有清楚地讲明。有许多报道讨论了全脱位,但常没有提到这种区别,也没有对构成不稳定的原因下定义。半脱位是基于患者的感觉,不需要医生帮助复位或使用麻醉复位。通常半脱位能自发复位,因而是一个并非严重的临床表现或主诉。然而,半脱位引起功能障碍时需要行手术治疗。
2�脱位发生的时间
在早期经验中,脱位被认为常发生于术后一年内,因此强调术后护理或术中假体的位置。在这些早期研究中,所报道的都是随访2~3年的病例,因而选择的都是早期脱位,有些报道说所有的脱位都发生于术后3月内。Lewinnek等报道9例脱位中有8例发生于4个月内,1例在术后3年发生。Woo等发现晚期脱位有其特殊性。Kan等的资料显示只有40%的脱位发生于术后1月内。 Willians等的经验表明,有70%的脱位发生于术后30天内。初次手术患者的平均脱位时间为31天,而发展至复发性脱位患者的首次脱位的平均时间为术后10�6天,这是晚期脱位的特点。
Chventry报道32例患者在术后5~10年最初的不稳定进一步加重了,晚期脱位组中女性与男性的比例为3∶1,术前因素并不十分重要,同时发现在晚期不稳定患者中存在比对照组更大的运动范围,推测拉伸的假关节囊会减弱髋关节的稳定性并允许更大范围的活动。另外,在髋臼假体处出现比对照组更广泛的X线透亮带和高松动发病率。
3�脱位的方向
后脱位是最常见的不稳定方式,在所报道的脱位中有75%~ 90%易后脱位。如果采用后侧入路,发生后脱位的机会要比采用前侧入路时明显要高(P< 0�05)。同样,如采用带高边的髋臼假体,前侧不稳相对增加了。
4�再脱位
在初次脱位后发生再脱位的比率大约为33%,其确切病因很难完全明确,因为牵涉到太多的因素。然而,一个对临床医生十分重要的问题是:“如果我的患者髋关节脱位,那么经某种治疗后不再发生脱位的机会是多少?”脱位的时间可能是一个很重要的预后因素。Khan等发现脱位中有超过60%发生再脱位,但在术后5周内发生脱位的患者中只有40%发生再脱位。总的说来,142例脱位中有 111例(73%)是稳定的且没有再脱位。
有关初次治疗是否是导致再脱位的原因尚不明确,一般使用某种方法来固定髋关节6~12周,有2/3比例能消除或避免再脱位的发生。
五、预防
1� 选择手术切口
采用Gibson后外侧入路或直接外侧切口,减少组织损伤,尽量少切断臀中肌并术后严密缝合该肌肉。我们目前在手术中对臀中肌不做任何切断。
2�假体安放
保留15mm股骨距,切除股骨头颈。仔细确认患者侧卧位的情况。安装人工股骨头及臼杯假体时分别以小转子、股骨椭圆面及臼线为标志,使股骨假体前倾5°~15°,臼杯外翻30°~50°及前倾15°±10°。在强直性脊柱炎患者的腰髋均屈曲畸形下,臼杯的前倾角要加大至20°~30°应将髓腔锉维持在10°~15°前倾位,禁忌转动扩髓腔,以避免形成一个不规则的髓腔内槽,如果固定失败应使用骨水泥。关节复位后应检查活动度,有否碰撞,以及垂直牵引下的关节松紧度。关节活动度应至少屈曲90°,外展60°,内外旋30°。引起碰撞的骨赘或骨水泥应予去除。结合术前的计划,察看股骨颈长度及股骨偏心距离。
3�软组织的处理
术中不要过多损伤及切断臂大、中、小肌及髂腰肌,以免减少髋关节的张力而使关节松动脱位。尽量保留关节周围软组织,避免不必要的损伤,并加强缝合。有时术中为清楚暴露视野而切断臂中、小肌。髋关节复位后一定要重新缝回臀中、小肌,以恢复一定的关节张力。若手术中需切断部分外旋肌群,在伤口纤维瘢痕化以前,关节周围软组织较松弛,做复合运动(髋屈曲、内收、内旋)时关节有脱位倾向,故术后2周内髋关节的伸屈活动、活动范围逐步增加,活动速度比较缓慢、均匀,不产生疼痛,患者能够接受。对软组织松弛者可选用长颈型股骨头假体。
4�术后处理
术后搬动患者及皮牵引中应抬高患肢,一定要外展中立位或外展内旋位,避免过度内收屈髋,可穿“丁”字鞋或外展枕保持姿势。在麻醉清醒之前可做皮牵引,患者自控镇痛(patiet control anesthesia, PCA)或及时应用镇痛药物,以防止疼痛肌挛缩致关节脱位。对术后关节不稳者,适当延长外制动时间。及时拍摄床边X线片确认假体位置。做好患者的预防脱位等问题的宣教非常重要。
六、脱位后的治疗
关节脱位后应及时处理。如无过度关节位置不当,经复位固定后,一般不造成长期的影响。关节脱位后患者有典型的疼痛发作史,不能负重,下肢畸形及缩短。X线片确认后脱位占75%~90%,主要与手术入路有关。
1�非手术治疗
对髋关节脱位或不稳定的非手术治疗是有效的,特别是如果初次脱位发生于术后3个月内,闭合复位在90%的患者是有效的。可做牵引复位或麻醉下复位,关键是需要患者肌肉彻底松弛有利于复位,而不加重损伤局部组织。在牵引复位时,应给予1/5~1/7体重的重量牵引,给予镇痛、镇静,每隔30分钟摄片,当股骨头上缘与髋臼平齐时,将下肢极度内收即可复位,然后患肢外展20°、屈曲20°。复位后以半侧髋人字石膏(终于膝关节上)固定,并置髋关节于屈曲约20°,外展10°~20°,同时外旋(针对后侧不稳定)是治疗首次脱位的首选方法。但考虑患者的具体情况,也可做支架或持续牵引后穿防旋鞋固定。在使用支架时,应同时将髋关节固定,消除髋关节的内外旋。Dorr等报道在12名患者中有10人(83%)经支架治疗3个月后取得成功。在一针对髋关节脱位非手术治疗的详细研究中,在32名患者中有13人采取闭合复位及石膏固定 3~6周,另外有11人采取开放复位及石膏固定 3~6周,两者相比都有满意的结果。Rao和Bronstein指出,对躺在床上采取膝部制动治疗后在98例行后侧入路的患者中没有发生1例脱位。因此,这种简单的方法对治疗髋关节脱位患者也是有效的。支架在复位后被广泛地使用,虽然它能防止髋关节处于某种极端的位置,但经常发生在穿着支架时仍发生脱位,对某些患者来说其价值是有限的。
2�手术治疗
大约有3%的患者会发生髋关节不稳定,这其中有2/3的患者能通过非手术治疗达到稳定。因而,在100名THR的患者中只有1人会因髋关节不稳定行翻修手术。因为这种并发症不常发生,因此在文献中有关手术治疗的报道相对较少。在142例有髋关节不稳定的患者中有31人行翻修术治疗,这其中有 40%为单一部件的位置错误,但是另外 60%是由多种因素造成的。
(1)手术前准备对保守治疗失败导致复发性脱位的患者,在术前应做以下检查:①确定初次脱位的时间:早期脱位提示存在大转子骨不连、肌筋膜张力问题、不恰当的髋部疤痕、不合适的假体位置、神经肌肉缺陷或碰撞,晚期脱位表示存在软组织松弛、关节囊过长以及侧方筋膜张力过弱。同时需明确脱位的次数及难易程度。
②明确脱位的准确方向:后伸―外旋会引起前脱位,而屈曲―内旋会导致后脱位。有一些病例可见到直接侧方脱位,通常是因为髋臼假体呈垂直方向或大转子不愈合。③确定髋关节的活动范围:对于术后几年的脱位患者,超过正常范围的内外旋及屈曲,表明存在关节囊的松弛,那些有较大活动度的髋关节可能存在更大的不稳定趋势,因为股骨颈的杠杆运动作用于髋臼部位。整个运动弧包括屈曲、外展、内收和内外旋,在脱位患者中存在内旋和外旋,必要时在透视下活动膝关节。④髋关节X线检查:拍摄前后位、侧位以及如有必要拍摄髋关节蛙式位X线片,以精确测量假体的方位以及可能存在的碰撞。⑤髋关节造影:对于引起不稳定的原因不明显或在术后数年后发生初次脱位的患者要进行仔细的关节造影检查,存在关节囊过长的晚期脱位患者需要进行手术纠正。⑥手术记录:了解第一次手术的过程、使用的假体及处理的细节。
(2)手术操作如果发现下肢不等长或肌筋膜张力存在问题,可行大转子截骨,但保留关节囊,倒“T”形切开关节囊以允许股骨附着部位向远端推进。在手术台上对髋关节进行脱位以准确了解不稳定方向和机制。如果发现存在碰撞,就去除它。要仔细检查假体的位置,如果已使用了一个可调节式的假体,可移去内衬并旋转下肢以观察它是否能提供稳定性。如果髋臼的位置明显有异常并十分明显是脱位的原因,就更换髋臼,同样对股骨假体进行相应的评估和治疗。一般极少因为不稳定对股骨假体做翻修,除非它的位置明显异常,通常能发现股骨假体的过度前倾。
关节囊的缝合是重要的。把股骨侧关节囊做“十”字形交叉缝合,使前侧的关节囊后移,后侧的关节囊前移,并将其通过在骨质上钻的洞固定于尽量靠近股骨颈的部位,如果这些完成后接着就可推进大转子了。简单的大转子截骨及推进将能使大约80%的髋关节保持稳定。使用环绕的钢丝做重新固定,对大转子较小者,可使用特殊的夹来固定。
术后,下肢外展制动,观察髋部切口 2~3天后做髋人字石膏固定,以使髋关节保持在稳定的位置上。通常为屈曲20°,外展10°,后脱位可轻度外旋而前脱位则内旋。石膏固定6~8周,然后更换为髋关节支架最少至术后3~6个月。根据术中所见的情况,仔细教导患者避免引起脱位的机制。
(3)限制性和双极假体的应用限制性假体这种特别设计具有天生的稳定性,能对髋关节提供稳定性。这种假体将股骨头锁定在髋臼内,但传导负荷至髋臼假体的股骨水泥界面,造成髋臼假体的松动,长期临床随访松动等失败率较高。Anderson等报道了经最少2年随访的21例这样的限制性髋臼假体的使用经验,有71%没有发生进一步的脱位或半脱位,有 29%失败。在失败的6例中,4 例为聚乙烯内衬从金属杯中滑出,2例为股骨头从高分子聚乙烯中脱出。
有研究提出使用一个大的双极假体代替髋臼假体、并在髋臼杯边缘的任何骨缺陷处进行植骨。由于大大增加了磨损,导致松动,已被大多数人反对应用。
(4)手术结果Frakler等在21名患者中使用大转子推进作为稳定髋关节的方法。20人中有4人经足够的随访被认为效果不满意,发生了再脱位(20%)。失败的最主要原因是外展肌力不够或肢体过度短缩,而假体的错误旋转很少。Kaplan等报道了21例因不稳定行大转子推进的病例,发现21人中有5人再脱位。这其中有2例大转子没有愈合并发生移位。
在Coventry的经验中,有32例病例的首次脱位发生于术后 5年,14例(44%)进行了翻修术,明显高于初次全髋关节置换不稳定组。其中6例髋臼进行了翻修,还有4例髋臼和假体柄都做了翻修,因而有72%被认为有假体部件的位置错误。在这14例患者中,有2例发生了再脱位(14%)。
Daly和Morrey报道了治疗98例患者的经验。在手术中证实了术前估计的脱位原因。在明确的导致不稳定的原因中,最常见的原因为假体位置的错误,特别是髋臼的位置错误。有70%的病例经纠正髋臼位置后取得成功。外展肌力的缺陷是第二最常见的确定原因。重新固定或大转子推进作为一个单独的治疗方法在 60%的患者中取得成功。只有5例患者被认为最主要的问题是碰撞,去除碰撞是术中的唯一选择,这在50%的患者中取得成功。最后,在98人中有18人被确定为多因素的原因,在这些患者中,只有9人(50%)通过针对特殊原因的治疗获得稳定。如果不稳的原因不明前,或者仅仅去除碰撞,则手术的成功率降低到33%~50%。总的失败率大约是40%,这其中10%继续存在半脱位,20%再脱位,10%需要再次手术。
以上结果提示髋臼假体的重新定位以及大转子的推进是不稳定髋关节进行手术纠正的两个最重要方面。我们强调,一定要明确不稳定的准确原因并在翻修术中针对这些因素进行手术。
七、病例
1�患者,女性,74岁,右人工全髋关节置换术后脱位(图8-99)。
图8-99术前及术后X线片
2�患者,男性,67岁,人工全髋关节置换术后脱位(图8-100)。
图8-100术前及术后X线片
3�患者,女性,68岁,人工髋关节置换术后假体脱位(图8-101)。
图8-101术前及术后X线片
4�患者,女性,72岁,股骨颈骨折行人工半髋关节置换术后假体脱位(图8-102)。
图8-102术前及术后X线片
第十五节人工关节置换术后并发应激性溃疡
应激性溃疡并发大出血是发生在严重创伤或大手术后,以胃及十二指肠黏膜发生糜烂、溃疡、出血为主要特征的急性应激病变,临床死亡率较高。人工关节置换术后并发应激性溃疡是一种严重的并发症,国内外报道统计资料较少。
一、应激性溃疡的发病机制
目前对应激性溃疡的确切发病机制仍不完全清楚,一般以应激学说作为解释,即应激原通过交感神经及垂体-肾上腺系统的兴奋引起一系列病理改变。应激时交感神经兴奋,循环血液中儿茶酚胺增多,胃黏膜血管痉挛,而胃黏膜下动静脉短路开放使胃黏膜出血,继而瘀血、缺氧,这是应激性溃疡的重要条件。应激作用于丘脑下部,垂体-肾上腺素系统兴奋、使肾上腺皮质激素和胃酸分泌增加,从而对胃、十二指肠黏膜造成损害。人工关节置换手术患者下述几种情况同术后并发应激性溃疡关系密切。
1� 长期服用NSAIDs和激素
行人工关节置换手术患者往往服用大量NSAIDs和激素来减轻关节疼痛和治疗自身免疫性疾病,它们是溃疡病、急性胃黏膜病变的重要原因,增加了消化性溃疡出血的风险。因为NSAIDs具有以下作用:① 抑制血小板聚集,延长凝血酶的凝血时间;②抑制体内前列腺素的合成,最终导致胃酸分泌增加,黏膜血管收缩,局部血流量减少,而造成黏膜组织坏死出血;③胃黏膜分泌受到抑制,糖蛋白合成减弱,胃酸葡萄糖醛酸酰基转移酶的活性受抑滞,使胃黏膜的通透性和氢离子反渗增强,从而造成胃黏膜损害。肾上腺皮质激素能降低胃黏膜的分泌率和改变黏蛋白中的糖组分,降低胃黏膜上皮的再生率,以及胃酸和胃蛋白分泌增多,从而促进溃疡形成,还可使胃腔内的氢离子向胃黏膜逆向弥散增加,加剧了胃黏膜屏障的损害。
2�抗凝治疗
为了预防人工关节置换手术后深静脉血栓形成,避免致命性肺栓塞发生,要对一些患者施行抗凝治疗。抗凝药物使出、凝血时间延长,机体自身止血功能削弱,此外凝血因子的激活可损害胃黏膜,更易引起溃疡的发生。
3�其他方面
行人工关节置换手术往往是老年患者,常合并有内科疾病,血管弹性减弱,脆性增加,胃黏膜自身修复能力降低也是容易诱发应激性溃疡大出血的原因。
二、应激性溃疡大出血的诊断
人工关节置换手术后出现柏油样大便、呕吐咖啡色液体、血压不稳定、贫血,要想到应激性溃疡大出血的可能。急诊胃镜检查对本病具有一定的意义,能了解出血部位、溃疡大小、数目,同时还可对上消化道出血性疾病进行鉴别。有活动性出血者内窥镜下止血是安全而有效的治疗措施。
三、应激性溃疡大出血的治疗和预防
人工关节置换术后发生应激性溃疡大出血,患者应到ICU密切观察生命体征,输血及输液纠正失血性休克;胃肠减压排空胃液、胆汁、胰液,减轻这些消化性液体对胃黏膜的化学性损害;可通过胃管注入凝血酶、云南白药、去甲肾上腺素水等止血药物。胃内酸性环境干扰凝血作用,胃内pH值>6时才能使血小板发挥正常功能,H2受体阻断剂不易维持较高pH值,静脉大量使用质子泵抑制剂则能维持胃内较高pH值,减少溃疡再出血。因香豆素类抗凝血药影响维生素K的反复利用,所有依赖于维生素K的凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ,不能使肽链上的谷氨酸残基γ-羧化再与Ca2+ 和磷脂膜结合而呈现活性,结果阻滞凝血过程的进行。对口服抗凝血药物的患者,应避免同时使用影响维生素K活性的药物,密切监测PT及APTT,使PT比值维持在l�5~2�0。出现应激性溃疡大出血时,补充给生素K1及血小板,输注冰冻新鲜血浆补充凝血因子。绝大多数患者经内科治疗出血能停止,经保守治疗无效患者,为了抢救生命应及时手术治疗,要加强保护各重要脏器功能,避免发生多器官功能衰竭(MSOF)。
对长期服用NSAIDs、激素等容易引起胃黏膜损害药物的患者,在围术期使用雷尼替丁或奥美拉唑等药物治疗,减少胃酸分泌,保护胃黏膜。
第十六节人工全髋关节置换术后关节液引流问题的探讨
全髋关节置换术后出血易导致关节腔及周围血肿以及由此诱发感染,或因血肿机化形成大量疤痕组织影响关节功能的恢复,是施术者需要术后进行持续性负压引流的直接原因。长期以来普遍认为留置引流至24小时引流量小于50ml时,可以拔出引流管,一般引流管留置48~72小时,但引流的时间过长同样会增加局部感染机率。荆鑫自1996年以来对部分全髋关节置换的患者采用留置引流不超过24小时,并对照常规的引流进行观察和分析,以评价术后负压引流的临床意义及安全性。
一、资料和方法
1�临床资料
试验组全髋关节置换术30例,年龄分布51~81岁,平均65�5岁。病种情况:股骨头缺血性坏死16例,髋臼发育不良伴髋关节骨性关节炎6例,单纯骨性关节炎6例,强直性脊柱炎2例,选取同期手术的具有可比性的病例40例作为对照,手术种类及性别分布与实验组相近。年龄分布48~80岁,平均62岁,病种情况与实验组相同。所有病例术前和术后均未使用抗凝血及促凝血药物。
2�引流装置使用和计算方法
采用有单向气囊阀门的国产硅胶负压吸引球。第1个24小时每8小时计量,其后每24小时计总量。试验组在术后24小时取出,对照组48小时取出。拔除的引流管留置在体内的末端、中段及最接近引流口的皮下段各剪下1�0cm,立即送细菌培养。所有病例均观察其切口的愈合情况。
3�统计学处理
数据以X±S表示,引流量的组间比较采用t检验,引流管细菌污染率及拔管后分泌物出现率的比较采用Fisher的精确检验。
二、结果
1�术后引流量分析
将每例患者的引流量总量(自开始使用至拔除引流装置)及按时间段记录的引流量列表分析,试验组引流总量为420±97ml,平均引流量340±70ml(8小时)、370±65ml(16小时),分别占总引流量的81%、88%。对照组总引流量为490±85ml,平均引流量350±68ml(8小时)、390±79ml(16小时)、450±110ml(24小时),分别占总量的71%、79%、92%。8小时、16小时和24小时引流量的组间比较无明显差异,t分别为0�65、0�32和1�04,P均大于0�05。
2�切口愈合
80例切口全部1期愈合。无明显关节腔内血肿形成。24小时有5例在拔管后2~3天出现引流口外渗淡黄色分泌物,持续1~3天,经换药后消失。在48小时组有l例出现类似的情况。组间比较无明显差异,P=0�002<0�05。24小时组皮下段有1例细菌培养表皮葡萄球菌阳性,48小时组皮下段有3例表皮葡萄球菌阳性,组间比较无明显差异,P=0�0062(<0�05)。
三、讨论
全髋关节置换手术创伤及创面均较大,术中和术后出血总量600~1200ml,而复杂的手术出血量更高。在具备熟练的关节置换技术和麻醉的基础上,通过缩短手术时间和采用控制性低血压技术,可以使术中出血减少到最低限度。但对于全髋关节置换术后出血仍是没有解决的问题。由于关节置换手术的患者是深静脉血栓(DVT)和肺栓塞(PE)的高危人群,因此,对大多数患者不仅不能使用促凝药物,更有许多学者主张常规使用低分子肝素等药物,以预防DVT和PE的发生。因此,术后出血在全髋关节置换手术失血总量中占很大的比例,甚至可以明显高于术中的出血量。术后关节周围软组织渗血,易形成关节腔及周围血肿,进而诱发感染;或因血肿机化形成大量瘢痕组织,影响关节功能的恢复。
尽管近年来许多学者对全髋关节置换术后是否有必要留置负压引流还存在着争论,认为全髋关节置换手术后负压引流增加术后出血量,长时间引流可能增加感染的机会等,但术后引流对于减少形成关节血肿的机会和有利于术后早期康复却是不可争议的事实。Kim等通过对接受双侧全髋关节置换的患者进行对比研究,发现留置引流侧和不留置引流侧的感染无明显差异;但放置引流后可减少术后切口渗血、敷料更换次数、切口瘀斑及缓解患者术后切口渗血的心理负担。因此有效的关节腔引流成为全髋关节置换术后必不可少的措施,但目前对放置引流管的时间长短、留置后的正确管理方法尚缺乏充分的认识。
荆鑫在本组研究中发现,术后8小时引流量最多,占总引流量的71%~81%,16小时的引流量占引流总量的79%~88%,对照组24小时的引流量则占总引流量的 92%,实验组和对照组术后8、16、24小时引流量的组间两两比较其差异无显著意义。因此,对于初次全髋关节置换的患者而言,24小时以后的负压引流并不十分重要。有少数病例拔除引流管术后2~3天出现管口少量的淡黄色分泌物,持续1~3天,经换药处理后全部自行愈合良好;在本组病例中,24小时和48小时组拔除的引流管皮下段细菌培养各有1例和3例表皮葡萄球菌阳性结果。因此,根据对全髋关节置换术后负压引流量、引流口受污染的机会和时间关系的研究,建议术后常规24小时内拔除引流管,以减少污染的机会。
为了使全髋关节置换术后关节腔的引流安全有效,应认真对待每一个环节,术中仔细操作避免不必要的损伤;应彻底止血,减少切口术后出血;引流管的放置应远离切口,避免直接从切口处引出,并且在体内组织中斜形穿出,以利于拔管后伤口的自行闭合;伤口内的引流管不宜过长或过短,以免术后活动时造成引流管扭曲、打折或脱离创面,从而引起引流不畅;放置引流管应记录其侧孔数,并在拔管时核对,防止其末端断裂而遗留在关节腔内;采用带有单向气囊阀门的硅胶负压吸引球,可以避免引流血倒流;引流管从皮肤穿出处要用缝线妥善固定,以免术后功能锻炼时脱落;关闭切口时应注意缝线缝扎住引流管,造成术后拔管困难;拔管时要严格采用无菌技术,引流口用适当厚度的敷料覆盖。值得注意的是,有些病例由于术后引流管管理不当,造成堵塞,引起引流口渗血,因此,在术后管理过程中,应勤看多看,防止引流管堵塞。对于拔管后引流口渗血的患者,切忌缝合引流口,待其自行闭合,当引流血渗透敷料时要及时更换。
Ayers等对全髋关节置换术后引流血回输的研究表明,真空吸引装置的高负压会增加创面的出血量。笔者在研究中,由于常规使用的负压球负压较低,因此引流血量比电池动力负压引流要少,但发现术后早期切口有渗血的现象。因此,适当地调节负压,在保证引流通畅的前提下,不必使用过大的负压,可能会减少出血量。
第十七节人工全髋关节置换术后下肢不等长的
预防和处理
施行全髋关节置换时,需要平衡下肢不等长的病例占74%,而术后出现不等长者占39%。如果长度差异不超过2cm,患者未必出现跛行而被掩饰。手术医生不注意术中的操作规范,术后下肢长度即有差异,若原有下肢不等长者会造成更加严重的不等长。自1997年6月以来,作者完成全髋关节置换365例,对其中术前明显不等长36例和此前(1994年6月至1997年6月)术后不等长8例,采取术前下肢全长X线分析和测量;术前将模板在骨盆双髋后前位X线片上预测股骨颈截骨和假体植入位置,根据肢长差异,预估平衡下肢长度的主要办法,特别是股骨颈截骨平面和其他诸如骨水泥厚度、头颈长度调节等补偿措施,为术后下肢长度得到重新平衡。
一、资料和方法
1�一般资料和测量方法
(1)将 1994年 6月至1997年 6月施行单侧全髋关节置换后出现下肢长度差异8例,其中男3例,女 5例;年龄 47~72岁,平均 64�2岁。疾病:股骨颈头下型骨折4例,股骨头缺血性坏死2例,髋关节结核髋强直和因伤病髋关节融合后各1例。植入假体类型属骨水泥固定型7髋,生物固定型1髋,由同一组手术医生完成。采取前外侧(Smith-Petersen)入路5例,后外侧(Gibson)入路3例。术后对步态、X线片和体表测量,确认下肢长度差异。
(2)对1997年7月至2001年6月施行单侧全髋关节置换术前有显著下肢不等长36例,其中男29例,女17例。年龄 27~ 74岁,平均61�4岁。疾病:股骨头缺血坏死25例,股骨头病理性骨折2例,先天性髋脱位2例,髋关节外伤或疾病(化脓或结核)髋僵直4例和骨性融合3例。采用生物固定型9例,骨水泥固定型26例,混合型1例。取前外侧入路,与前组相同的手术医生。术前测量两下肢的髂前上棘―内踝间距和脐―内踝间距,从骨盆双髋关节X线片中测量并比较小转子尖至髋臼外缘间距,或小转子尖至闭孔上缘水平线间距。从上述3个数据中分析获得评估下肢不等长的数据、程度和造成跛行的原因。对于髋关节间隙看不清的髋融合病人,则主要依据X线片上小转于尖至闭孔水平线间距或小转子尖到髋臼上方某点间距和体外肢长测量结果。
测量结果;两下肢等长27例(差异在0�5cm内),患肢过长0�6~1�0cm者3例,患肢短缩0�6~1�0cm者4例,2例一侧先天性髋脱位新臼上移,术后两下肢恰相等。
2�下肢长度平衡计划
术前根据X线片和模板测量,预估术中需要平衡肢长的数据:①确定植入臼假体的位置和新关节旋转中心;②大致认定头、臼假体的厚度、规格(大小)和类型;③调整股骨颈截骨水平及其对下肢剩余不等长参数;④剩余不等长的平衡办法,如头臼假体植入的骨水泥厚度和假体头颈长度调节,或生物固定型者主要依靠调节假体头颈长度;⑤假体领与股骨距(颈)之间植骨,而不是以骨水泥填高。
3�术中下肢长度平衡的综合调节
在股骨大转子或小转子尖和髋臼上方各作一细克氏针钻的骨孔,测量二孔间距为调节肢长后与之比较的主要根据。对于浮动髋如股骨颈骨折、脱位的病例,则不宜采用此法,而应采用上述两定点金属标志物间的X线片距离,并需减去10%放大率。对于伴有屈膝挛缩的病例,应将小腿包扎后置于手术台下伸髋后再测量上述两点间距。
下肢长度平衡综合调节方式:①小转子上股骨颈截断平面高低选择,可有2~3cm长度,每一例均实施;②臼内衬厚度调节增减2~3mm,2例次;③臼假体骨水泥厚度正常2~3mm,可有另外2mm的增加,5例次;④头颈假体长度调节为 3~9mm,36例次;⑤头颈假体柄插入骨水泥可有1~3mm增加,4例次;⑥头颈假体领下植骨1~4mm,3例次;⑦选择加长头颈(60mm)可获肢长增加 24~37mm,4例次能获得30~49mm调节长度,这对一般临床下肢不等长的调节已经足够。若超过此调节长度,宜用定制型或肿瘤型假体。由于过短肢体要补高,偏长肢要缩短,常采用综合1~3项获得满意结果。
二、结果
本组44例随访4~83月,平均42个月。借助骨盆双髋前后位X线片和体表测量,观察两下肢不等长或不等长平衡结果。对患者两下肢的步行对短缩和过长对生活的影响程度进行评价。此外,还对患髋的步行痛、系鞋带穿袜、髋关节活动范围进行了观察。按1982年我国髋疗效标准评价。
1�1994年4月至1996年6月的8例组
由于包括股骨颈骨折移位者,对术前短缩较难评价,对术后患肢的长短平衡进行系统研究,术后患肢过长 1�5cm例和 1�0cm 2例; 短缩1�5cm 2例和 1�0cm 3例。患肢过长 1�5cm例术前有摇摆步态。术后摇摆较术前轻,且无任何生活和心理困扰,称“良好”。除2例患肢短缩1�0cm伴有屈髋不足认为“良好”,其余5例均称“非常满意”。致使患肢过长的原因:①术前预估不足,股骨颈切除偏少;②术前未使用模板预测,股骨颈截骨平面未确定;③无综合调节下肢长度的概念等。
2�1997年 7月至2001年 6月的 36例组
术前患肢短缩1�0~7�5cm,平均短缩3�24 cm。采用上述综合下肢长度平衡措施后,平衡1�0cm 9例、1�5cm 11例、2�0cm 7例、2�5cm 5例和 3�5cm 4例。与健肢相比较,两下肢等长 27例,患肢仍有短缩1�0cm以内 3例,短缩 1�2cm 4例,先天性髋关节脱位置臼假体于真臼上 1�5cm 2例,两下肢恰等长。关节融合的患肢短缩在 2�5cm左右,松解延长患髋仍较容易,患肢无摇摆步态。肢长相等,功能满意属优的25例;术后轻度摇摆步态,患肢短缩1�0~1�2cm,功能尚好,属良的10例;术后无明显遗有跛行(或与肢短无关),肢长短缩1�5cm,功能“欠满意”,但活动度和X线表现均优。本组术后轻度跛行或摇摆步态,与患肢<2cm短缩无关,往往与术前疾患有密切关系,且患者比较满意,无一例需穿补高鞋或放补高鞋垫。
3�并发症
有先天性髋关节脱位患侧膝关节和小腿疼痛1例,下肢静脉血栓形成1例,经治疗4个月后好转。
三、讨论
在全髋关节置换术普及之际,术后患肢不等长问题备受瞩目,患者术前74%~ 89%存在不同程度短缩,如各种原因的髋关节脱位性病变、股骨头缺血性坏死和髋强直或髋融合术后等。有学者报道一组术后出现患肢过长占 27%、过短 37�4%。更有学者指出患肢术后过长1�5cm以上占18%或普遍过长1�6cm。两下肢肢长不等在2cm以内时,一般并不显示明显跛行和无需垫高鞋底,也不致臀肌肌力减退引起摇摆步态。但由于假体植入的正确与否,或原始病情不同,即使两下肢等长,术后仍有跛行或摇摆步态,有学者认为由于习惯性畸形步态纠正不足和骨盆倾斜。脊柱侧突尚未完全纠正,并认为这是难以矫正的后遗灶性损害和代偿不足。
1�患肢长度的综合平衡
术前患髋一般以短缩为多,如先天性髋关节脱位、髋臼发育不良、股骨头发育不良、股骨头缺血性坏死等,造成的肢体短缩1~7�5cm,罕有患肢过长,除非对侧有某种异常。在临床常用方法中,以头颈假体长度调节最为有效,一般有3~9mm增减,甚至有特制头颈假体有37mm增幅。而股骨颈的截骨面高低,是尽可能多维护股骨颈解剖结构以达到患肢等长的唯一手段,但常因某些原因无法预留较长股骨颈。如股骨颈(头)发育不良、股骨颈骨折不愈合骨吸收、先天性髋关节脱位股骨头颈吸收等,均无法利用股骨颈,因此,不得不借助综合平衡措施。除上述二法外,利用骨水泥厚度增加2mm、股骨颈截骨端植骨3~5mm,采用大颈干角假体和股骨侧假体柄骨水泥固定预留2~3mm等。
当先天性髋关节脱位、髋臼发育不良、股骨头发育不良脱位者,股骨头上移达髂骨翼,患肢短缩 3~7�5cm,实施全髋关节置换置臼假体于真臼内困难,勉强从事会增加血管、神经牵拉损伤并发症。故无须强行置臼于真臼上,适当增加股骨颈的截骨长度,而将髋臼置于真臼上1~3cm处(图8-103)。这一距离不仅免去了广泛松解臀肌引起的肌力减损,也可避免血管神经并发症。全髋关节置换时,术中体外肢长测量和小转子尖到脐的间距测量具有实用意义。一侧髋臼发育不良置换全髋关节时,采取术中测量肢长和置假体位置和高度,力求与健肢等高(图8-104)。
a双侧先天性髋脱位于不等高位置
b牵引40天后手术置臼于最低位
(真臼上2cm)
图 8-103双侧先天性髋脱位
图8-104髋臼发育不良两髋等高
除非特殊情况,在非不得已情况下,一般不宜采用特制长头颈假体补高,而尽可能采用上述综合平衡补高措施。因长颈假体必然增长了髋关节运动力矩,是导致假体早期机械性松动的原因,故应避免。
借助综合平衡方案,不改变新髋臼的旋转中心和关节运动力臂,也不影响其假体植入的稳定性,是比较实用的方法,作者运用36例获得良好效果。全髋关节置换术后,文献显示患肢不等长达到39%,其中过长超过1�5cm以上者占18%,而过长超过1cm者更多。因为截骨过多或其他原因,而使患肢短缩毕竟少数。故预防术后患肢过长或过短控制在0�6cm以内,应成为手术医生的重要任务。
2�术前模板测量预防术后肢长异常
采用模板在病人的骨盆双髋前后位X线片上预测髋臼软骨及其软骨下骨的磨锉量和股骨颈的截除平面,是为术中对股骨侧头颈假体的头颈长度做出加减调整的依据。以小转于以上1~1�5cm 为基本截骨面。Woolson借助此法使89%患者双下肢不等长控制在0�6cm之内,本组术后下肢不等长为 19�4%,而这7例均超过0�6cm。无论骨盆双髋 X线片和体外肢长测量,都有1�0cm左右误差,即使有少量误差,不会导致下肢跛行或短肢摇摆步态。若术末,采用X线双髋关节(患侧为试件)投照,是术中最后纠正下肢不等长的基本方式,有实用意义。但有学者认为会提高感染率。
人工全髋关节置换术是一种重建髋关节结构和功能的重要且有效手段,若不注意下肢长度综合调节环节,就会造成下肢过长或过短。由不等长超过一定限度(如 2cm)所带来的新困扰,常是要求再矫正的主诉,甚至是引起远期松动的一个原因。
第十八节人工假体与股骨上端匹配关系
及术后疗效的探讨
无菌性松动是人工全髋关节置技术后常见并发症,人们对其原因广泛开展了研究,一般认为是由于磨损碎屑和应力遮挡所造成的骨吸收、骨溶解。随着生物学假体的研究与应用,认为骨组织和纤维长入假体,可防止假体松动,但随着调查结果显示,生物性固定假体松动发生率逐渐增高。赵长福等主要通过对156例松动患者的总结,10年以上X线片证实,其中没有按照透明膜选择的人工假体出现松动率为64%,生物学假体松动率早期为17%,骨水泥早期松动率为10%,晚期松动率为29%。认为股骨上端与人工假体匹配关系,是防止假体松动出现的重要原因。
一、术前准备及手术操作
术前假体选择参照骨盆及髋部X线片,按照透明膜片选择假体55例,未参照透明膜选择假体101例,生物学假体51例,非生物学假体105例,其中骨质疏松采用骨水泥固定84例。手术采用侧卧位,后外侧切口,切开臀大肌,切除关节囊,周内径比股骨头小4~5mm 的髋臼锉在髋后、底部研磨,直到软骨下层,选择臼杯型号与最后一个锉型号一致,将杯置于髋臼中,注意前倾10°~15°,在小转子上方0�5~1�0 cm处截去股骨头,髓腔锉扩大髓腔,依次不同规格扩大,选择合适假体柄安装,术后皮肤牵引2周。
二、结果
10年以上X线片证实,其中没有按照透明膜选择的人工假体出现松动率为64%,生物学假体松动率早期为17%,骨水泥早期松动率为10%,晚期松动率为29%。
三、总结
1�全髋关节置换术后产生松动的原因及诊断标准
在20世纪 70年代,首先发现了假体的无菌性松动现象,70年代初开展了生物学固定假体的研制。1987年Jones等提出“骨水泥病”的概念,详细分析了“骨水泥病”发生的可能因素。随着生物学固定假体的应用,加深了对骨组织长入和假体稳定性的认识,但是早期仍然存在无菌松动,伴有骨溶解。其引起松动的主要原因有:①界膜和侵蚀性肉芽肿:普遍认为界膜是骨对骨水泥或假体的一种组织反应,其表面形成一薄层的纤维组织,而微动和异物是产生纤维组织的主要原因;②微粒物质:在翻修术中获得界膜和肉芽肿中均有大量微粒物质,这些物质主要包括聚乙烯微粒、骨水泥颗粒及金属微粒,微粒物质数量越多,组织反应越剧烈,骨吸收作用越强。两种机制有协同作用,即存在恶性循环:由于微动和关节摩擦,必然产生微粒,不同微粒激活由于微动物质或异物反应所形成的界面组织,产生骨吸收因子,使骨溶解,最后导致松动,在X线早期表现为假体周围透明带和骨溶解。
关于X线片诊断松动的标准,一般认为:①假体周围透明区大于2mm;②假体移位大于4mm。股骨柄松动表现有:①下沉;②骨水泥分界;③股骨柄与骨水泥分离;④骨水泥的断裂;⑤骨内膜空洞、股骨皮质穿破等。在本组随访中,柄的松动率约为髋臼松动率的4倍,主要是由于选择假体时未采用透明膜来测量合适的假体。这样的假体松动主要是下沉、骨水泥分界、股骨与骨水泥分离及骨水泥断裂。同时反映采用骨水泥固定骨质疏松84例患者中,出现松动时间相对晚。所以在假体与股骨上端匹配良好的患者,由于相对摩擦减少产生微动小,无菌性松动就会少。尽管骨水泥应用后在手术区出现大块溶骨现象,翻修时组织检查可见大量组织细胞及吞噬细胞,新的趋势为避免应用骨水泥,采用生物学固定假体。由于早期松动的存在,如果骨质明显疏松、萎缩、髓腔宽,人工股骨头在髓腔内容易转动,还是应该使用骨水泥来弥补假体与股骨之间匹配关系。
2�人工假体的选择与术后出现松动关系
人工股骨头直径的选择,应以卡尺测量。选用的股骨头应与原来的股骨头等大,直径差距不应超过1mm。人工股骨头过大,术后关节间隙消失;过小局限性压力增大,增加磨损。人工假体柄与髓腔是否匹配,髓腔大内翻位,容易引起松动;外翻位容易引起髋臼松动。假体类型和松动有关,以往采用光柄假体在非骨水泥固定下,产生松动率极高,而珊瑚型假体产生松动术后第一年仅为15%。由于非骨水泥人工全髋关节是一种表面微孔结构的人工全髋关节,金属髋臼表面和人工股骨柄的1/3网眼微孔结构,增加了假体与髓腔的接触面积,便于骨质长入其内并能够在其间相互融合,能较好地起到生物学固定作用。同样人工假体柄结构下1/2侧方有4个槽型结构,置入假体时与股骨紧密嵌合,可有效防止假体的旋转作用,对假体初期固定十分重要。另外,人工假体股骨头、柄、颈的型号多样化,为人工假体与股骨头上端匹配提供了选择机会。术中可根据髋臼及髓腔研磨后实际大小精确选择,以达到最佳匹配。Martell对121例病例进行5�5 年随访,Harris评分93分,优良率达87%。
马忠泰等报道了 Zimmer公司生产非骨水泥人工全髋关节置换33例,37个关节,Harris评分95分,全部关节无一例松动和下沉。董启榕总结17年,4268例非骨水泥全髋关节置换经验,采用珊瑚表面型股骨假体与沟槽表面型股骨假体,结果珊瑚型股骨假体5年优良率为91�8%,而沟槽型为85�8%,非骨水泥假体的稳定性与假体表面构型及骨再生有关。通过分析本组病例可见,由于以往选择假体的局限性使不能与股骨上端有效结合而产生假体松动约 64%以上,其他原因导致松动的为35%。由此可见,假体的选择与股骨上端匹配极为重要。
3�骨水泥的使用对松动的影响
骨水泥的使用在很大程度上弥补了假体与股骨髓腔的匹配程度,增加接触面积。更主要的作用是解决了人工假体早期稳定性,防止松动。术后患者出现疼痛明显减少,尤其对老年人的骨质疏松症患者,既解决了骨质疏松带来的不稳定性,又解决了人工假体与股骨匹配关系,是人工全髋关节置换术后不可缺少的内固定方式。但其远期松动率明显提高,其主要原因是由于骨水泥防止骨组织长入,同时骨水泥不是真正黏胶剂,将随时间的解聚作用使长期固定质量产生疑问:骨水泥碎屑能激活巨噬细胞系统,导致骨-骨水泥界面的骨溶解,造成假体松动。本组随访可见,骨水泥远期松动率也不断提高。但陈旧股骨颈骨折患者、骨质疏松、骨肿瘤、类风湿关节炎患者,年龄大约70岁等均适合采用骨水泥。另外,有报导采用骨水泥固定的患者术后髋关节疼痛的比例明显低于非骨水泥型。
4�应力遮挡效应产生骨吸收是松动主要原因
由于股骨独立持重,插入假体后,假体分担重力,产生应力遮挡效应。由于假体的弹性模量大大超过股骨弹性模量,产生骨吸收,而骨吸收程度不仅取决于假体的刚度,更重要的是假体与股骨的刚度差异,假体的刚度又与材料的弹性模量和假体柄的厚度有关。所以生物医学及临床医学对材料力学、假体的设计及人工假体置换术的各种情况进行广泛研究,认为细的假体柄在骨水泥固定条件下产生应力遮挡效应最小。体外光测弹性应力测试及有限元分析表明,股骨假体周围骨质应力遮挡现象由近向远逐渐变弱,本组随访通过X线片见到股骨大转子区骨丢失超过股骨距处。另外,股骨上端由于假体应力分布不均匀产生部分骨吸收及骨增生现象,与假体与股骨匹配的密切相关。由于进行性的骨量丢失,对全髋关节置换术后翻修提出问题,局部有较好的骨质对翻修很重要。为了翻修后再次获得最长时间固定点,有必要在较短时间内发现松动并在骨量较好的情况下手术。本组46例翻修患者中因骨量丢失,致手术失败有 14例。 Hofmann等指出症状出现后,股骨髓腔增大的加快,提示及时进行翻修手术,以免骨量过度丢失。
综上所述,产生松动原因是多方面的,人工假体与股骨上端匹配关系、骨水泥使用、假体选择、疾病种类、年龄、骨质质量等。人工假体与段骨上端匹配是影响假体松动的最主要原因,它既减少了人工假体产生的应力遮挡效应,又防止假体松动,同时指明定制型人工假体是人工关节发展的方向。
第十九节髋部骨矿骨密度在
人工全髋关节
置换术后的改变
人工全髋关节置换术后髋部骨矿骨密度改变受到普遍关注,主要是人工关节的固定方式和异于骨质的金属材质,使患髋在替代物的支持下重新获得运动生机后,所表现出的骨矿含量的升降和重新分布。本文按Miller Charnley髋部骨骼的分区,对人工全髋关节置换术后骨矿含量和骨密度减少和稳定规律进行观察,并提出实用的防治措施。
一、临床资料
1998年1月至2000年12月,因不同原因施行单侧人工全髋关节置换术的52例,术前与术后3月、6月、12月、2年和3年进行骨矿量(bone mineral content, BMC)和骨密度(bone mineral density, BMD)观察。本组病例为连续追踪观察,剔除双侧人工全髋关节置换、肿瘤型人工全髋关节置换、偏瘫和观察资料不齐及非连续观察的病例。本组52例中,男34例,女18例。年龄23~78岁,平均58�9岁。术前疾患老年股骨颈骨折22例(平均年龄63�5岁),股骨头缺血性坏死19例,股骨头颈部肿瘤或瘤样病变、类风湿髋关节强直和髋关节骨性关节炎各3例,先髋或髋臼发育不良髋关节脱位2例。人工全髋关节固定方式:骨水泥型32例,生物型18例,混合型2例。假体系国产双动全髋11例、单动全髋5例,德制(Link)全髋36例。
二、观察方法
1�观察仪器
美国Lunar的DPXL双能骨密度仪(DEXA), 软件版本为1�31版,管球发射和X射线径K边缘滤线后具有70和38keV两种能量,以NaI(T1 )探测器探测射线强度,计算出扫描体面积、骨矿含量 (BMC)和骨密度 (BMD)。
2�观察方法
本组 52例,术前除先天性髋关节脱位2例和2例股骨颈骨折短期丧失行走能力外,其余都能行走,表明患髋尚有功能,关节的负重功能仍在发挥。施行人工全髋关节置换手术时,经Smith-Petersen切口,采用骨水泥第二代技术固定或生物固定方式。骨水泥固定者术后第3天起CPM辅助和主动伸屈髋运动,第22天下床负重行走;生物固定者第 2周起CPM辅助和主动伸屈髋,第6周下床负重行走。
观察分区按Miller Charnley髋骨和股骨分区法 (图8-105),仰卧位,分别对患侧和健侧髋关节骨进行分区检测。健侧检测结果作为对照。主要对髋骨的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区和股骨上段1、2、3、4、5、6和 7的 10个区进行骨矿含量和骨密度计量测定 (图8-106)。测量时间在术前2~3天与术后3月、6月和 1年、2年、3年 5组,患侧和健侧同次完成。所有病员为连续追踪观察。所有X线双能骨质扫描检查均避开骨水泥和金属假体的边缘,使检查结果准确,并将图像存入,供随时调阅,并可重新测定该区BMC和BMD量。
图8-105Miller Charnley分区法
图8-106骨矿量和骨密度测定
三、结果
1�人工全髋关节置换术前与术后术侧和健侧髋部骨骼在3个月、6个月、1年、2年、3年中,Miller Charnley分区,前后位骨矿量和骨密度测定的结果 (健侧作为对照组,术前者为术后者对照)显示:在术后3个月10个区中,7个区骨矿量和骨密度下降16�2%~ 29�7%,平均下降 21�8% (P0�05),其中,第 2和 4区略超过健侧水平 (3�7%~ 12�1%)。而髋臼各区BMC患侧比健侧下降平均左侧18�9%,右侧 21�2%,而BMD下降左侧 15�6%,右侧15�3%(P≤0�05)。
术后 12个月髋臼Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区中, BMC患髋仍比健髋下降2�6%~27�6%,平均下降 11�3%(P≥0�01),其中左侧下降9�8%,右侧下降 12�7%,BMD患髋与健髋下降的幅度缩小到 1�7%~12�3%,平均下降 8�8% (P
术后2年髋臼 3区中,Ⅰ区迅速改善,左侧BMC为健侧的 98�8%,右侧为健侧的 85�2%,BMD左侧79�8%,右侧89�1%。Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ区患侧髋臼平均BMC左侧髋为 89�9%,右侧髋为 92�1%,平均 91�0%,左右侧BMC与健侧髋相比仅下降左侧 8�1%,右侧 7�9%(P≤0�01)。在股骨侧 7区中,第 1、2、3、7区的BMC和BMD普遍提高,其中提高以第 7、1、6、2、3之序递减,第 7区BMC平均患髋左侧 (0�72g)比健侧 0�52g高达 138�5%,患髋右侧 0�89g比健侧0�94g亦达到 94�7%(P≤0�05),有显著意义。而BMD患髋左侧为 0�98g/cm2比健侧0�89 g/cm2高达 110�1%;患髋右侧BMD为 0�99g/cm2,也达到健侧1�21g/cm2的89�8% (P
术后 3年Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ髋臼 3区中,部分BMC和BMD的全面改善,BMC在Ⅰ区,左侧患髋达健侧的95�9%,右患髋达健侧的 106�4% (P≤0�01 ),而BMD左侧患髋是健侧的 88�9%,右侧患髋是健侧的 94�8% (P
2�本组病例在术后无早期松动,髋、股无疼痛,同时摄X线片,显示假体周围无透亮带、松动、脱位和骨折现象。52例患者均在正常生活中,部分患者仍在工作,无 1例患肢废用或长期卧床。
3�患髋术后 6个月以上36例的活动满意度,屈髋 100°~130°为优,33例患者满意;90°~100°为良,3例基本满意。不足90°或失败均无 1例。
4�术后总疗效按Harris评分法,52例积分在 79~94分,其中优 46例,良6例。
四、讨论
人工全髋关节置换 (THR)后骨矿含量和骨密度有什么改变缺少评价依据和指标。事实上,影响假体周围骨矿含量和骨密度的因素很多,如年龄、性别、食物、种族、活动量和假体类型等,或多或少有某些关联。当髋部假体植入后,普遍显示骨骼质量下降,除注意到数十年后磨损微粒引起骨溶解和假体松动之外,主要是骨矿含量减少和骨密度下降。但当年龄相近,采用有限类型假体,对国人在另外一个角度上评价人工全髋关节置换术后影响与疗效的重要手段,观察该部骨矿量 (g)和骨密度 (g/cm2)的术后由减少→稳定→改善的变化规律。
1�THR后骨矿量和骨密度的改变和规律
(1)人工全髋关节置换术后,为创造一个适于髋假体安置的基本理想条件,借助髋臼锉、髓腔锉等工具使关节骨质部分丧失,但术后相当长时间内,假体周围和骨质继续减少。在本组研究观察到术后 3个月患侧骨质在 10个观察区中,在股骨第 2、3、4区中BMC量和BMD比健侧略高 (4�2%~ 12�3% )。主要原因有:①该第 2、3区骨质以皮质厚度尤高著称,是股骨承受张应力的主要区段;②髓腔锉和髓腔扩大器工作时甚少损及其骨皮质的大部分,而另外各区,则骨皮质相对较薄,松质骨甚丰,在髓内工具磨挫时挫及大部,术后3个月难以显示短期内骨质代偿,使BMC和BMD回升。
根据骨质研究的结果表明,术后卧床、废用以及髓腔磨挫,都是骨矿钙、镁大量流失的原因。但当恢复行走、髋关节活动之后 ,骨矿流失很快停止,而开始出现骨修复和骨重建,并因假体植入后,假体柄与骨质间的新力学关系重新分布骨结构,重新形成股骨的生物力学架构。而第 4区是股骨髓腔内假体柄的远端 2cm区,也恰是骨性栓子填塞的部位。作者从术后 1个月和术后 3个月观察,一直显示BMC和BMD极其缓慢地增加。因此,不难理解术后 3个月以内所显示的扫描的结果有甚大参差。
术后 6个月检查结果显示髋臼的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区,从术后 3个月患侧比健侧BMC平均左侧降12�7%,右侧降 13�2%,在术后6个月时BMC平均下降左侧 18�9%,右侧 21�2%。而BMD术后 3个月患侧比健侧平均下降15�45%,其中左侧15�6%,右侧15�3%,从中可以看出,骨矿的流失减少和因新的力学关系而重新修复骨质势头正在增加。
经术后12个月的人工全髋假体活动,情况有进一步改善的髋臼 3个区中,BMC在患髋仍比健髋下降 11�3%(P≥0�01),其中左侧下降9�8%和右侧下降 12�7%。患髋的BMD减低明显减低到1�7%~ 12�3%,平均减低8�8% (P对 2年组的髋臼 3区中,以Ⅰ区改善最为迅速,其左侧BMC 0�83g,为健侧的 98�8%,右侧 0�69g为健侧的 85�2%;BMD左侧 0�91g/cm2为健髋的79�8%,右侧为 89�1%。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区患髋平均BMC左侧 0�81g为健侧 89�9%,右侧 0�89g为健侧的 92�1%,平均为 91�0%;髋臼 3区左右侧BMC与健侧髋相比较,仅下降左侧 8�1%,右侧7�9%。在股骨侧 7区中,第 1、2、3、7区的BMC和BMD普遍提高,其中提高以第 7、1、6、2和 3区之序递减,第 7区BMC平均患髋左侧 0�72g比健侧 0�52g高达138�5%,患髋右侧 0�89g比健侧0�94g亦达到 94�7%。而BMD患髋左侧为0�98g/cm2,比健侧 0�89g/cm2 高达 110�1%,患髋右侧BMD为0�99g/cm2也达到健侧1�21g/cm2的89�9%。表明 2年组的结果比 1年、6月和 3月组的均优 (P≤0�01 )。
3年组髋臼的 3区中,全面显示髋臼的BMC和BMD的全面改善和稳定, BMC在Ⅰ区:左侧患髋达健侧的 95�9%,右侧患髋达健侧的 106�4%;而BMD的左侧患髋是健侧的 88�9%,右侧患髋是健侧的94�8%。 3个区的平均BMC为健侧的 95�88%, BMD为健侧 98�12%。股骨侧7个区中,BMC和BMD在第 4、5、6区几乎是达到或略超过健侧股骨水平,平均达100�26%;第 1、2、3和 7区均全面接近健侧水平,BMC平均达健侧的97�10%,BMD平均达健侧的96�60%(P(2)髋假体固定方式对BMC和BMD的影响。在本组52例中,32例骨水泥固定型和18例生物固定型,另2例为混合型。除混合型2例外,比较两种固定方式对BMC和BMD的影响,发现髋假体周围10区在 3个月、4个月的BMC从平均 0�68±0�17,到6个月时逐渐上升到 0�77±0�16(P=0�0 58),至 12个月时又增加到0�84±0�18(P≤0�05),至 2年时为1�03±0�21 (P2�对人工全髋关节置换术后BMC和BMD改变规律的认识
(1)手术磨锉髋臼和扩大股骨髓腔都减少骨量,但整个手术并未减少髋部骨质的BMC,或并未减少该部的BMD。从术后不同时期的监测中不难看出,机械性截除髋臼骨皮质和股骨的骨松质,保留的骨质从理论上讲, BMC、BMD均不受影响。但由于髋臼骨稍有磨锉变薄,在某种程度和某些方面测BMC、BMD时,对测得结果构成细微影响,而实际上最重要的是术后运动量的减少,卧床、药物及重要伴发病的影响,骨钙大量吸收,使BMC和BMD减少。一般是与卧床、年龄、某些药物和重要内脏疾患成平行关系,一旦这些影响消除, BMC和BMD仍然会达到良好水平。因此,虽然年龄无法逆转,但术后如何缩短患肢制动期,早下床负重和功能活动,是临床医生要考虑的重要环节。骨水泥固定型人工全髋关节置换术后第 2天起即宜采用CPM机被动功能训练,一直持续到第 3周末即应下床行患肢负重和功能训练,不主张用辅助器腋杖等支持。在第 2~3周CPM训练的间歇期,鼓励患者行卧位主动功能练习,每天伸屈髋 200次,分早、中、晚 3次练习。主被动相兼练习患肢功能,就会减少或抑制骨矿的流失。负重行走的 3个月内,练习步行从日行1000步,过渡到日行3000步。步态不仅要端正,还要求有一定步距和速度。从一开始就养成良好的步态和步行习惯。每天步行 3000m,耗时2~3小时,骨矿的流失可期望遏制,还有助于骨矿和骨密度的增加。
(2)接受THR的大多数是年龄较大的患者,宜定期检查BMD和BMC ;长期补充钙剂,同时补充维生素、微量性激素,病情允许停服糖皮质激素;改善肝功能,遏制导致血钙流失的恶性循环;停止大量饮酒和咖啡等不良嗜好;妇女补充微量女性激素时,定期进行妇科检查。
(3)无需顾虑人工关节“过量”运动导致“过度磨损”。人工全髋关节的设计,始终把磨损的微粒病(Particle disease)置于重要的因素来考虑。作者一直这样认为:人工关节的应用寿命,理论上按日行4000~5000步,年磨损 0�1~0�19mm高分子聚乙烯臼的计算,将人工臼做得足够厚 (6~7mm),可以在这样的巨大运动量下维持25年或更多。但一般人远远达不到这个运动量,偶然一日或几日达到。老年人随着年龄增长,运动量越来越小的总趋势是不言而喻的。故总体上来说,患者无需顾虑过量运动导致“过度磨损”。所以,人工髋关节的寿命长短,不仅有赖于人工关节的材料加工,也由于安装技术精良和患者的应用得法而延长,三个因素缺一不可。应嘱患者术后不宜直腿跳跃或从高处坠落和大盘腿 (类似“4”字试验样)等,避免单一姿势 (方向)的长期运动等,都是保持人工全髋关节于长寿命和良好功能必不可少的环节。
上述要素也是人工全髋关节置换术后预防骨质疏松骨折的重要因素,切不可祈求单一措施获得满意疗效。
第二十节人工全髋关节置换术后股骨干骨折的处理
随着关节外科的发展,全髋关节置换术的病例逐年增多,其术后并发症的处理亦日益受到重视,全髋关节术后股骨干骨折是一种较难处理的并发症。
一、临床资料
1�病例1
男,35岁,国产骨水泥型全髋关节置换术后 1年,可正常工作行走。走平路不慎摔倒,致右股骨干骨折。 X线片:假体未见松动,骨折线位于假体柄尖端以远约1�0cm处,为横形。治疗:行股骨髁上牵引3个月后改石膏外固定3个月,拍片复查骨折愈合,牵引时间约3个月。
2�病例2
男,47岁,国产骨水泥型全髋关节置换术后 1年,可正常工作行走,下楼梯时摔倒,致右股骨干骨折。X线片:假体未见松动。骨折线位于假体柄尖端以远约0�5cm处,为横形。治疗:行股骨髁上牵引3个月后,改股骨小夹板固定4个月,拍片复查骨折愈合。
3�病例3
男, 24岁,国产骨水泥型全髋关节置换术后 1年,可正常工作行走,打篮球时摔倒,致右股骨干骨折。X线片:假体未见松动,骨折线位于假体柄尖端以远约1�0cm处,为横形。治疗:行切开复位Mennen钢板内固定加髂骨髓腔内外植骨术,术后3周可扶双拐下地,可不负重室内行走。
4�病例4
男, 46岁,国产骨水泥型全髋关节置换术后 3年,可正常工作行走,下楼梯时不慎摔倒,致左股骨干骨折。X线片:假体未见松动,骨折线斜跨假体柄尖端上下约1�0cm,为短螺旋形。治疗:行切开复位Mennen钢板内固定加髂骨髓腔外植骨术,术后2周可扶双拐下地,可不负重室内行走。
二、手术方法
选择连续硬膜外麻醉,取平卧位,患臀垫高,常规消毒患肢。沿股骨外侧入路,依次切开皮肤、皮下组织、深筋膜,顺肌纤维劈开肌肉达骨折处。清理骨折断端,取髂骨植骨在骨折处;复位,以4~5道钢丝先行捆扎骨干,放置改良Mennen钢板适中位置;以活口扳手将钢板两侧钳夹齿向骨面咬紧,尽量贴近骨皮质,并通过股骨干的直径;同样方法将所有钳齿咬会至骨面上。此时见骨折解剖复位,固定可靠。活动上下关节时骨折处无任何移位。可去除钢丝。为防止骨折处旋转移位,可在骨折远端拧入1枚或数枚螺丝钉。冲洗缝合肌层至皮肤。术后消炎治疗,对症处置,嘱患者床上功能练习。
三、结果
上述病例均行随访,时间8个月~2年,所有骨折均愈合,病例1、2的愈合时间为6~7个月,病例3、4的愈合时间为3~4个月。
四、讨论
1�THR术后股骨干骨折的部位
本组 4例骨折均发生在假体四区,即假体柄的尖端区,其原因是假体置换后,以假体柄尖端为界,其上下两部分的刚度不同,存在一个弹性模量的界面,当受到异常应力时易在界面处发生骨折。
2�THR术后骨折的治疗
这种骨折的治疗一直是一个难题,因其中存在着多种矛盾因素。这种骨折的近端骨髓腔内为假体柄和骨水泥填充,髓腔血循环遭到破坏,骨折愈合慢,而传统上有效的钢板、髓内针等方法皆无法应用,故人们对这种骨折多采用保守牵引和卧床休息,或者切开复位用钢丝捆扎固定,术后需要卧床较长时间,膝关节功能练习受影响。而且长期牵引容易造成关节脱位和人工髋臼的松动。针对此种种弊病,设计了改良的Mennen钢板,解决了这一难题。
3�改良Mennen钢板设计
该设计是根据Mennen钢板原理,将其加长加厚,同时改良其咬齿的形态,变为超直径钳夹齿。钢板长度根据骨折部位和形态进行设计,一般为20~25cm,即钢板在复位后骨折远近端各约10cm,以使骨折固定更加稳定。 钢板两侧平行多对钳夹齿一般是 14~16对,相对齿尖长度为股骨圆周长的3/4,这样当将钳夹齿向骨面贴近,以及两齿相互靠近时,可以越过股骨的最宽处(直径)而到达对侧。这时钢板如带有多个夹子一样,牢牢地夹住骨干。为使钢板固定可靠可分别在钢板的全长钻数个孔,以供螺钉固定(钢板近侧端可仅钻透贴近钢板的骨皮质),这样可以防止骨折远端旋转移位。钳夹器械是一多功能活口扳手,并附一对延长杆,附件为一卷钢丝和数枚螺丝钉。
4�该钢板的优缺点
1989年Mennen设计并制作出一种半环形钳夹式钢板,用于治疗小及中等长管状骨的骨折,收到良好的效果。后来,Alug和Crofts等对此钢板进行了修改,同时进行了大量的实验研究。Laim等人在此基础上又对该技术进行了观察,在临床上又肯定了其科学性及应用性,认为这种技术应用前景是乐观的,特别是治疗股骨柄尖周围骨折的患者,该技术具有独特的优点和适应证。
在Mennen钢板的基础上,我院骨科又进一步加以改进,增长增厚钢板,并设计出新的咬合齿尖,使固定更加可靠,牢固确切。同时骨的断端处于动态稳定状态,可以在骨折处施以微小压力,依照Wollf定律,可以促进骨折的愈合。当然,这种钢板仅限应用于人工关节术后假体柄尖部周围的骨折,还未应用于其他的长骨干的骨折。因此现阶段的手术适应证,建议最好限制于治疗假体柄尖部的股骨干的骨折。
手术中主要问题是显露较大,骨膜分离范围较广,这样才能使钢板紧贴于骨面。然而,过大剥离骨膜,势必影响骨的血运,给骨的愈合带来了不利的因素。
5�术中植骨
植骨是骨折愈合的重要因素。最好在放置钢板之前,在骨髓腔内和骨的断端处植骨,然后放置钢板固定,可使植骨更加确切。如已固定钢板后再在骨断端处植骨则困难较大,因钢板已将骨折处大部分遮挡,植骨块放置不确切。因而我们建议先植骨,然后固定钢板。
6�并发症
术中及术后的并发症主要是神经和血管的损伤以及骨不愈合。手术中精心操作,骨膜下分离和固定,可以避免神经和血管的损伤。至于论及骨不愈合的问题因病例少,随访时间短,暂难以确定。但有大量的文献报道,Mennen钢板设计合理,应用过程中其骨的愈合率是100%,至今未发现骨不愈合的病例。
第二十一节人工全髋关节置换术后假体周围骨折的处理
自20世纪70年代以来,我国相继开展了人工股骨头与全髋关节置换术。虽然相较欧美发达国家起步较晚,但随着经济的发展和手术技术的普及,髋关节置换已成为一种治疗严重髋关节损伤与疾病的标准化手术,并得到迅速发展,手术数量与日俱增。曾经是较少见的假体周围骨折(periprosthetic femoral fractures,PFF)的数量亦相应增加,并日益成为髋关节外科领域尤其是翻修手术中不容忽视的重要课题。PFF通常分为手术中骨折与术后晚期骨折,而术中骨折与操作技术及假体选择相关,且多为假体稳定骨折,可以通过改善技术和积累经验使术中骨折发生率得以降低,而术后远期骨折与多种因素相关。综合各中心数据,术后发生PFF的风险在1%~4%,其数量之多已使PFF成为导致全髋关节翻修术的第二大原因,仅次于无菌性松动(根据Mayo临床中心1989―1993年统计数据)。与普通骨折的处理相比,PFF病情复杂、处理棘手,是对医生的专业知识和技术经验的巨大挑战。
据Berry报道股骨侧发生假体周围骨折的概率为0�1%~2�1%, Lewallen和Berry等报道在31年中骨水泥固定的初次全髋关节置换后股骨侧假体发生假体周围骨折的概率为0�6%,3265例骨水泥固定的全髋关节翻修术后发生率为2�8%,1132例非骨水泥固定的全髋关节翻修术后假体周围骨折的发生率为1�5%。根据以上这些数据预计股骨假体周围骨折的发生率为1%~4%。
一、PFF的相关因素和病因
PFF有很多危险因素,但根本的问题是这些因素或是引起宿主骨机械强度的降低,或是引起假体周围局部应力的增加。具体的危险因素包括高龄、骨质疏松、假体松动、骨溶解、骨缺损和骨穿孔等,手术技术和假体的固定方式对PFF的发生也有很大影响。老年、女性、骨质疏松、全身性疾病等因素可以引起宿主骨机械强度的降低,这些因素主要和骨质疏松有关。患者原发疾病如类风湿、骨软化症、Paget病以及其他代谢性疾病都会造成全身性骨质疏松。且患者年龄越大,骨质相对较差,尤其是绝经后的老年妇女在PFF患者中,女性超过60%。皮质缺损、假体松动、骨溶解等因素则主要造成假体周围局部应力的增加。骨皮质缺损或穿孔,尤其是在假体尖端存在皮质薄弱区时,会使术后假体周围骨折的危险性增加。假体松动也会造成局部应力集中从而引起骨折,且骨折往往出现在假体与骨接触相对较少的区域。PFF患者中约75%存在假体松动,二者密切关联。
正是由于绝大多数PFF发生前就存在着潜在的骨损伤或骨质不良,以至于局部轻微的外伤就可导致PFF的发生,因此轻微外伤往往是PFF的直接原因或是诱因。有些学者据此认为PFF是一种病理骨折。
二、PFF的分型
目前针对PFF的分型方法很多,不同的分型都有自己的指导治疗作用,Whittaker等在1974年根据骨折部位分为:①Ⅰ型:发生于转子间的骨折;②Ⅱ型:围绕假体周围的斜形或螺旋形骨折;③Ⅲ型:复杂严重的骨折伴有远端骨折块的分离。AAOS分型:①Ⅰ型:骨折近端到转子间线;②Ⅱ型:垂直劈裂骨折,不延伸至小转子以下部分;③Ⅲ型:垂直或螺旋形劈裂骨折,延伸至小转子以下部分;④Ⅳ型:骨折位于假体股骨部分的尖部(又可分为螺旋形、横断或短斜形);⑤Ⅴ型:为严重粉碎的Ⅲ型或Ⅳ型;⑥Ⅵ型:为骨折在假体以远。
Vancouver分型由Duncan和Masfi于1991年提出,1995年正式发表。根据骨折部位,将PFF分为A、B、C三型,又根据假体是否松动及是否有骨缺损,将B型分为B1、B2、B3三种亚型:①根据骨折部位:分为A、B、C三型,A型是骨折位于假体近端,是大转子或小转子骨折,B型是骨折发生在假体柄周围或刚好在其下端,C型骨折发生在距假体尖端较远的部位,可只单独对骨折进行处理,其中A型骨折占4%,B型占87%,C型占9%;②根据假体稳定性:A型骨折可进一步分为稳定性和不稳定性,这决定于假体的固定方式,B型骨折可根据股骨柄的稳定性分为B1型――假体固定牢固和B2型――假体松动;③根据周围骨量:将B型骨折分为B1、B2、B3三个亚型,在B1、B2亚型中,骨量是充足的,当假体松动并有严重的骨量丢失,不论是由全身性骨质减少、骨溶解还是严重粉碎性骨折引起都归B3型,其中B1型占18%,B2型占45%,B3型占 37%。
假体周围骨折常合并有不同程度骨丢失或骨缺损,常规固定方法难以应用,处理此类骨折需充分考虑这些特点和骨折稳定性,Vancouver分型综合考虑了骨折的部位、假体的稳定性及宿主骨剩余骨量等因素,并且简单易记,因此成为大家公认的有助于指导治疗和判断预后的一种股骨假体周围骨折分型系统。
三、PFF的处理
无论采用何种处理方案,但治疗的目的是一致的,即骨折愈合并尽量解剖对位,促使假体稳定,恢复骨折前肢体的功能,并能够使患者早期活动。治疗方法的选择要依据骨折部位、假体的稳定性、剩余骨量的多少及患者的年龄、健康状况和活动水平而定。一般原则是:移位的骨折需要进行复位、固定;松动的假体需要进行翻修;骨缺损严重者须植骨重建。在实际操作中,应该遵循这一原则,采用合适的技术方法和材料完成这一目标。现根据Vancouver分型简要介绍PFF的处理原则。
1�A型骨折
对稳定性的转子间骨折,可进行保守治疗,包括保护下负重、牵引或支具固定等。对于不稳定型骨折,则宜行手术治疗。大转子AC型骨折移位大于2�5cm或因骨折不愈合导致的疼痛、不稳定和外展受限,建议行内固定。小转子AL型骨折少见,如涉及股骨距,亦须切开复位固定。由于该型骨折通常并未累及股骨狭部,除非原有假体松动,否则并不需要更换假体。
2�B型骨折
发生在柄尖端或紧邻假体远端,此型骨折最常见,问题也最多。根据柄的稳定性和股骨近端残余骨的质量可进一步分为三型。
(1)B1型因柄仍保持坚强固定,最适合原位保留假体行切开复位内固定。固定必须牢固,单纯使用钢丝、束带环扎或者螺钉固定失败率很高。相比之下,钢板固定较可靠。然而,多数尺寸适合于股骨的钢板螺钉孔的方向都朝向股骨髓腔中心。髓腔被股骨柄和骨水泥占据后旋入困难。但Ogden钢板是一种混合型固定装置,股骨假体柄端以远用螺钉固定,上半部分采用Parham带固定。用这种钢板治疗非骨水泥型假体周围的B1型骨折可获得很高的愈合率。另外,有更新的设计,如Dahl-Miles钢板,钢板带有交错排列的螺钉孔和捆绑钢丝用的沟槽,用这种钢板可以取得较好疗效。因螺钉固定不牢固且在钢板顶端有可能继发骨折,所以在骨质脆弱时使用这种钢板要小心。此外也可将异体皮质骨贴附植骨作为骨折内固定,这种做法在理论上具有无需螺钉钢板固定且又增加骨储备的优点,但实际应用时是有争议的。
(2)B2型该型骨折已导致假体不稳定,如果保留假体进行骨折固定,日后假体松动比例极高,因而必须进行翻修手术。通常应用加长柄假体进行翻修,可联合或不联合长条皮质骨加强。这种方法不仅可以重建股骨假体的稳定性,还可以为骨折提供可靠的髓内固定,因此,许多文献建议应用骨水泥型长柄股骨假体。如果应用这种假体,骨折必须解剖复位,并用复位钢丝牢固固定,防止骨水泥在骨折断端溢出,否则会导致不愈合。若为横行骨折,可用一块跨越骨折断端的钢板,用执骨钳临时固定。最近文献报道应用非骨水泥长柄假体亦可取得很好疗效。为恢复骨折部位旋转稳定性,局部通常需要增加内固定,进行环扎或异体皮质骨贴附植骨,大多数学者都支持在骨折部位植骨。
(3)B3型此型骨折治疗比较困难,这主要表现在假体松动和宿主骨量不足,需要特殊的假体和技术。因为宿主骨量的严重丢失,其不足以支撑一个新的假体,且导致切开复位内固定不可行。对这种类别的骨折,年轻患者可以选用异体骨段复合人工关节假体(allograft prosthesis composite,APC)重建股骨近端。而老年患者和要求不高的患者可简单地应用类似于肿瘤假体的组合式假体或定制假体进行重建股骨。对年轻患者进行APC重建股骨时术前要精心准备,异体骨不一定取自股骨近端,取自远端的异体骨往往也可满足要求。对结构异体骨的要求是要有适当的大小和长度,髓腔直径能允许假体通过且与宿主骨远端髓腔直径差距不太大。因假体和植骨块间不易达到三点固定且无骨长入,所以有必要用骨水泥对植骨块和假体进行固定。假如不用骨水泥,会加速植骨块的吸收。而对于假体远端和宿主骨的固定,大多数人不赞成应用骨水泥。不管怎样固定,植骨块与宿主骨之间都必须达到轴向和旋转的稳定性,可以通过截骨、应用钢板或皮质骨镶嵌来达到目的。近期,应用远端固定支架技术为大家所推崇。这种技术应用非骨水泥组合式锥形远端带沟槽的股骨假体进行固定,近端将骨缺失区剖开,不破坏软组织附着点,远端固定后再将削开骨复位与假体贴附。据Corey和Clive报道成功率高达95%。
3�C型骨折
这型骨折发生在柄尖端以下,无假体松动。可以应用传统内固定技术治疗,保留股骨假体。
对于髋关节置换术后假体周围骨折的有效处置首先需要医生对PFF有全面的认识,能够使用如Vancouver等分型方法进行正确分类并根据其处理原则进行个体化的分析,设定合理的治疗方案。而涉及骨折的处理仍然需要一定的手术技巧与临床经验。通过不断地学习与实践提高对这一并发症治疗的能力,这样才能妥善解决手术中可能出现的矛盾,最大程度恢复肢体功能,取得满意的临床疗效。
四、治疗方案的选择
1�保守治疗
用支具或牵引的保守方法治疗PFF在20世纪80年代非常盛行,然而这些方法常伴有很高的并发症,如骨折不愈合(高达25%~42%)、畸形愈合(高达45%)。而且即使骨折愈合,文献报道假体松动导致翻修的发生率也为19%~100%。因此在患者身体情况允许的条件下,建议对大多数患者进行手术治疗,以减少长期卧床可能导致的一系列并发症。但是对于稳定的A型骨折以及自身条件不能耐受手术的患者,保守治疗也是一种较好的选择。Mint等通过对26篇文献487例病例进行分析,证明稳定的A型骨折应用保守治疗预后良好。
2�捆扎带环扎
主要适用于A型骨折和B1型骨折中螺旋形骨折或长斜形骨折,捆绑带较钢丝与骨接触面大,并可自行收紧,多处多段使用固定更为可靠。但这种固定法并不是坚强的内固定,缺少生物力学强度,骨折断端仍存在不稳定的倾向,过多环扎还会影响股骨的血供,且术后要适当延长卧床时间,现在多与其他方法联合使用,如钢板、异体皮质骨等。
3�钢板钢缆系统
应用钢板钢缆系统的可取之处在于其远端用双侧皮质骨螺钉固定,近端假体周围用钢缆固定,既不对骨水泥套造成损害,也不要求局部骨质量及容纳螺钉的空间,而且可与异体皮质骨结合使用,近端钢缆穿过钢板并有专门工具紧缩,固定可靠,且不会滑动。Wiuiam等报道对41例B1型骨折患者行钢板钢丝固定,平均随访24个月并进行临床和影像学评估,所有骨折平均2月愈合(7~23周),对位满意,且41例中30例行走功能恢复至骨折前的状态。Duncan报道采用钢板钢缆固定的方法治疗PFF取得了优良的临床治疗效果,骨折愈合率达到了100%。然而,钢板钢缆固定系统的钢缆要通过钢板通道,这可能造成钢板的局部强度减弱,此外,骨折近端有假体存在,负重时骨折处钢板所应力相对集中,这也是容易发生钢板疲劳断裂的原因。预防的办法是与皮质骨板联合使用、手术后患者早期下地活动,但负重要根据X线随诊结果逐步由部分到全部负重。Tower等报道在股骨骨折处的前面辅以异体皮质骨块用钢丝或钢缆环扎固定可加强局部的稳定性,减小钢板的负荷,而且能促进骨折愈合,降低钢板疲劳断裂的发生率。股骨前面的皮质骨块与外侧的钢板应呈阶梯状排列,避免远端应力的集中,而且钢板要超越任何皮质缺损的距离2个皮质骨厚度。
4�锁定钢板系统
锁定钢板系统在设计上由锁定的钢板螺钉提供稳定性,增加了疏松性骨质的固定稳定性,而且可避免对骨膜的压迫,有利于骨折的早期愈合,目前常用的有LCP(locking compression plate)和LISS(less invasive stabilization system),主要用于B1、C型骨折。
Chakrsvarthy等对12例B1和C型骨折的患者行LCP或LISS固定,平均随访13�9个月,10例患者骨折愈合,认为锁定钢板系统在处理假体无松动的骨折,尤其是伴有骨质疏松及肌力下降的患者有优势。Fulkerson等对3例全髋关节置换术后骨折患者(平均69�4岁)行经皮LISS固定,平均手术时间90分钟,出血量少,平均愈合时间6�2个月(3~9个月),认为LISS系统固定可以缩短手术时间减少出血量,骨折愈合率高而优于普通钢板。
5�形状记忆环抱器
形状记忆环抱器的横截面上环抱臂超过半圆的部分更多的向内弯曲,有利于牢固把持对侧的骨皮质,使每个环抱平面均达到多点固定,从而保证了骨折部的长期稳定。具有弹性模量低、应力遮挡小、有利于骨痂的生长,对髓腔和骨膜血供干扰小、持续收缩固定可靠、消除断端间剪力和扭转力等优点。眭述平等对9例假体周围骨折进行分析,B1型骨折6例行单纯形状记忆环抱器,B2型骨折3例行假体翻修加形状记忆环抱器,平均随访17�6个月,平均骨折愈合4�5个月,除1例翻修术结合环抱器固定有屈髋受限外(45°),其余髋关节屈曲度在85°~95°。
6�同种异体皮质骨板
同种异体皮质骨板能迅速增加骨量,且其弹性模量与宿主骨相似,避免了应力遮挡,并有促进骨折愈合的生长因子、免疫反应较小、能促进骨折愈合、在术中根据患病股骨的形态切割、打磨使其贴合更紧密等优点。但是其强度较小,且有研究表明异体皮质骨板植入后4~6个月其强度降低,如此时骨折仍没有愈合,则手术失败的可能性较大。因此,临床上常将同种异体皮质骨与内固定器或假体联合使用用于B型或C型骨折,用于C型骨折主要预防二期骨不连、钢板松动或断裂。
7�翻修术
适用于假体松动的B2、B3型骨折及小转子A1型骨折,小转子AL型骨折较少见,如果骨折块较大且涉及股骨距的大部分,导致假体内侧支撑的丧失而使假体的稳定性丢失,则应行翻修术。
五、预防
在围术期应注意纠正患者全身情况,治疗骨质疏松。对于不同的股骨情况选用合适的假体。由于非骨水泥固定时股骨假体周围发生骨折的可能性大,因此对于局部骨量下降的患者,可选用骨水泥固定型假体。术中操作应小心,忌用暴力,在脱出股骨头、安放假体、复位以及术后搬运等过程中应谨慎防止损伤。扩髓时应尽量沿大转子进行中心性扩髓,避免过分扩髓或穿孔的发生。对于术后高危人群应定期行放射学随访,发现股骨假体松动、假体柄远端过于外展的患者,可及时进行翻修手术,以预防骨折的发生。
六、病例
1�病例1(图8-107)。
a术后4年B3型骨折
b长柄翻修加固定
图8-107术前及术后X线片
2�病例2(图8-108)。
a术后7年B3型骨折
b长柄翻修加植骨固定
c侧位片
图8-108术前及术后X线片
3�病例3(图8-109)。
a术后5年B3型骨折
b长柄翻修加植骨固定
图8-109术前及术后X线片
4�病例4(图8-110)。
a术后4年B2型骨折
b长柄翻修加固定
c侧位片
图8-110术前及术后X线片
5�病例5(患者,女性,70岁,左人工全髋关节置换术后假体周围骨折)(图8-111)。
图8-111术前及术后X线片
6�病例6(图8-112)。
图8-112术前及术后X线片
7�病例7 (图8-113)。
图8-113术前及术后X线片
第二十二节人工全髋关节置换术后慢性感染的诊断和治疗
假体周围的感染是关节置换的一个严重的并发症,对于医生,这可以导致手术的失败,而对于患者来说,这是一个灾难。1993年,Sculco报道在美国,与骨科植入物相关的感染花费高达15亿~20亿美元,是全球其他国家的3倍。
一、发病机制
巨噬细胞是机体的第一道防线,可以通过其消化酶对这些物质进行降解。但是如果异物相对巨噬细胞过大,将刺激纤维原细胞形成肉芽组织包裹在异物周围,与纤维原细胞一样,许多细菌,特别是葡萄球菌也可以在异物表面繁殖生长。由巨噬细胞激活的纤维原细胞,阻止细菌在异物表面的繁殖生长,被Gristina称为“表面竞争”。这种情况下,细菌在异物的表面形成生物被膜以使细菌可以锚固在异物表面。生物被膜是一种黏质物,可以使细菌得以存活,主要是因为生物被膜可以防止细菌的脱水,抵抗宿主的防御机制。但是仅有细菌存在和黏质物形成并不会引起感染或感染性疾病,只有当细菌离开表面,侵及周围的组织并引起继发的骨髓炎时才会出现感染征象,所以出现的较晚。
二、诊断
早期阶段诊断假体周围感染的主要指征是临床症状。切口感染的第一个症状出现在关节置换术后4~8天。手术区域出现持续肿胀、切口裂开或有脓性分泌物,但并不是所有病例都表现的这样明显,有时仅表现为术侧肢体的轻微不适。切口愈合的表面问题如切口裂开、血肿和血清积液常常与深部感染相关。
感染早期,实验室检查中C-反应蛋白(CRP)最有用。正常的切口愈合,CRP的峰值是在术后3~5天,术后10天左右基本降到正常水平。而感染的病例中CRP持续保持高水平,随后其水平会出现二次增高。血沉(ESR)峰值出现的比CRP要晚,大约在第6天,因此,用ESR诊断切口感染最早要在术后的第二个星期,而CRP在术后的第一个星期末就可以提供有价值的信息。ESR和CRP的特异性与敏感性大约为90%,相反,白细胞计数不是十分有用,并且没有特异性。影像学对于发现早期感染没有帮助,对于晚期的感染只能提供诊断的支持。在X线片上我们有时可以看到由于骨溶解所引起的骨吸收或关节周围的骨化。然而,特别是对低毒感染,X线表现几乎是正常的。由于有金属材料的存在,CT和MRI对于发现假体周围的感染帮助不大,放射性核素检查可以给我们更多有用的信息。我们认为,发现假体周围感染的最主要的方法是在术前进行关节液的穿刺抽吸,这必须在严格的无菌条件下进行。在我们的病例中采用这种方法的精确度超过了95%,对于穿刺液我们考虑到一些细节,细菌的数量可能很少,因此,通常在血培养中培养3天,我们至少培养10天。
假体周围的感染必须和其他骨感染如骨髓炎明确区分,因为这种感染包含有异物,这种感染遵循异物感染的原则。异物与细菌间相互作用,会使细菌如Antony Gristina和他的同事所描述的那样生长:细菌生长的早期,也就是假体被污染之后,细菌以黏附形式,即“生物被膜”方式生长,随后是一个相当长的繁殖期。当细菌离开界面,侵及周围的软组织以及引起继发的骨髓炎,感染的典型征象才会发生,因此这种表现比较迟。在异物上的生物被膜内的细菌要比一般的细菌对抗生素的抵抗能力强几百倍。在这种情况下,如果假体不取出,全身性的抗生素治疗是不会成功的。
对于一个术后主诉髋部疼痛不伴有其他表现的患者,很难区分是无菌性松动还是隐性感染。由于目前的各种诊断方法并不能完全确诊或除外感染,只有联合使用不同的诊断方法来努力提高诊断率。
Spangehl等提出了一套有效可行的诊断程序(图8-114),其中要求所有可疑病例均应检查血常规、血沉(ESR)、C反应蛋白(CRP)及X线片。
图8-114假体发生感染的诊断步骤
白细胞分类及计数对诊断假体感染的敏感性和特异性分别为20%和96%。在急性感染,白细胞计数和分类增高并出现幼稚性中性粒细胞;隐性感染,其化验结果在正常范围或稍有增高。当ESR值大于30~35mm/h,它的敏感性和特异性分别为82%和86%。CRP单独使用的敏感性和特异性分别为96%和92%,它和血常规联合应用能够大大提高确诊率,几乎可达100%。故目前将这两项化验检查作为首选。
假体感染的X线表现征象几乎都可以在无菌性松动病例中表现出来,有时二者极难区分,二者在X线片上都可表现为正常,亦可是局灶性或非局灶性的假体旁X线透光区。如果发现假体周围出现新骨形成时,可以与无菌性松动相区分。
以往关节穿刺作为诊断常规方法,但文献报道它的敏感性和特异性变化较大。目前多采用荧光显微镜观察穿刺液,可大大提高其诊断率。Spangehl 研究发现关节腔穿刺检查可将ESR和CRP的诊断率由83%提高到89%;如果三者均为阴性,假体感染可能性为零。为了提高关节穿刺诊断率,应遵循关节穿刺前应停用2~3周的抗生素;穿刺时避免使用局部麻醉,以免误将浅部感染扩散于深层组织;X线透视下确定穿刺针在关节内的位置;抽取多个样本并使用合适的穿刺器械夹取滑膜组织,进行病理切片检查。
放射性核素扫描有助于区分感染性还是无菌性松动。铟标记白细胞静脉注射后,显影显示聚集于感染病灶。该方法应用于THR术后感染的诊断敏感率为 89%~100%,特异性为93%~95%。最近,Teller和Scher等各自研究了166例和153例关节翻修的患者发现,铟标记白细胞核素扫描的诊断敏感性和特异性远达不到以往文献报道的高。
许多学者建议所有的髋关节翻修术中均应采用下述的诊断方法来进一步提高诊断。
细菌培养:术中取病灶进行细菌培养的敏感性和特异性分别为94%和 97%,早期文献报道它的假阳性发生率为 6%~29%。为了提高它的准确率,有的学者建议,取标本的器械应避免接触患者皮肤;进入术野后立即取标本,并且取标本处不得使用电刀、电烧及冲洗。
冰冻切片:假体周围病灶组织冰冻切片可用来观察炎症细胞数目,如果白细胞每个高倍镜下大于5个,敏感率和特异性将分别超过80%和 90%;如果超过 10个细胞,则它的特异性为 96%~99%,敏感率为84%。
多聚酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)是一种对诊断感染很有希望的方法。它的作用机制为将术野中的细菌DNA进行放大检测,它与传统方法相比敏感率大大增加。由于PCR可以检测到极微量的细菌DNA,任何来源的细菌DNA极易造成样品污染,因此即使假体周围没有细菌存在的情况下极易出现阳性表现。虽然检测细菌的PCR特殊引物设计能降低假阳性的发生,但它的最终效果尚有待于进一步证实。
三、治疗
假体周围感染的发病机制应作为我们治疗方案的指导。如果细菌在异物表面繁殖生长,并且由于在假体与骨之间形成了生物被膜防止宿主的免疫反应和全身的抗生素治疗,细菌可以在假体和骨周围的间隙顺利生长,治疗中必须彻底清除假体及所有异物。
只有一个例外,在早期感染的病例,也就是平均术后3周,我们采用灌洗引流方法,结合感染组织的彻底清除和全身给予抗生素,灌洗时间不能超过3天,因为随着时间的延长,有被其他细菌二次感染的危险。在我们的患者组中,通过这种方法治愈的接近60%,对于晚期感染,平均超过术后3周,不可能保留住假体并且控制感染,因此不建议采用该方法。从微生物学家的角度看,仅仅去除假体的一期、二期或翻修手术并不重要,重要的是所有描述的翻修方法必须完全清除异物。
THR术后感染的治疗主要目的:①去除感染灶存在的病原菌;②尽最大的可能恢复关节的功能。针对于不同的病例,将选择不同的治疗方法,主要包括以下几种方法。
手术治疗假体周围的感染主要有一期翻修及二期翻修两种治疗方式。在德国汉堡的Endo-Klink医院在过去的25年里有超过6000例感染的病例采用一期翻修手术。该手术的要点在于去除感染的假体,同时彻底清除感染的组织。如果采用抗生素骨水泥固定,可以一期再植入一个新的假体,因为在新假体的表面有十分高的抗生素浓度,可以防止细菌的生长。国内也有专家主张一期翻修,但是,一期翻修需要有严格的适应证,并且要求较高:①有相应的、较好的微生物实验室,能够迅速确认致病微生物及相应的药物;②全部的手术组(包括手术医生、微生物学家、麻醉师及理疗师)必须有长期的治疗假体周围感染的经验。如果再次感染,会给治疗带来相对大的风险,建议大家慎用。目前临床上仍然以二期翻修为大多数医生认可。
二期手术翻修已成为标准措施,它的成功率为 92�3%,要求患者有足够的骨量以满足手术的重建。治疗包括3个阶段:①去除假体等材料,对骨和软组织彻底清创;②间隔期静脉滴注抗生素,至少使用6周;③感染完全消除后,重新植入新的假体。缺点是患者要经历两次手术。以往文献报道:再植假体采用抗生素骨水泥固定手术的成功率为92%;未用抗生素骨水泥固定者感染的复发率18%~30%,假体的松动率为18%。最近,Haddad等采用间隔期体内放置抗生素骨水泥及术后使用抗生素3月,使用非骨水泥假体50例,其中46例获得了手术成功。长期效果仍需进一步研究。
一期手术翻修术要求去除假体及外来异物,对骨和软组织清创,切除窦道、滑膜、坏死组织或缺血组织,更换假体,以抗生素骨水泥固定,术后静脉给予抗生素至少6周。其优点在于缩短住院日、费用低、减少手术次数、保留运动功能和软组织健康,但感染的清除率仅为 82%,并要求有严格的适应证:①病原菌对所使用的抗生素敏感;②细菌不产生多糖-蛋白复合物;③患者不含有感染的高危因素,如类风湿关节炎、糖尿病患者;④不能耐受二次手术者。
切除成形术(resection arthroplasty)主要是去除人工关节,清创后闭合伤口,不植入新的假体。适应证包括:①病原菌产生了高度耐药性;②骨量不足和周围软组织条件不好;③有感染复发的高危因素存在;④患者无经济能力或不愿意再次手术植入假体;⑤不能耐受大的手术或再次手术患者。切除成形术可有效地根除感染(成功率为98%)及缓解疼痛。由于术后发生肢体长度不均衡,功能恢复较差,只有部分患者在助步器和矫形鞋的帮助下,得到满意的功能。
关节固定术可成功消除感染,髋关节达到无痛状态。只有其他方法无效的情况下才使用。特别不适用于年轻患者,对功能有很高的要求者。
清创、保留假体:仅适应于出现感染症状4周以内或术后4周内出现的感染者,手术根除感染的有效率为 71%。并且要求手术部位没有广泛的疤痕、有良好的假体固定、不含有感染的高危因素以及病原菌对所使用的抗生素敏感的患者。对于继发性假体感染、可能潜性感染超过1月、近期内出现症状者不适合此治疗方法。最近Hyman报道了保留假体的关节镜下清创术,术后采取长期口服抗生素,随访5�9年没有出现感染的复发和松动的发生。微创手术有着非常诱人的应用前景,但临床效果尚需进一步研究。
长期使用抗生素抑制感染。需选择有效和副作用小的抗生素,大多数仅能控制症状,且可导致骨丢失、持续性疼痛和功能障碍,故单独使用仅适用于患者不能耐受手术、寿命有限或拒绝手术,目的为通过抑制细菌生长和增殖来达到控制感染。由于有效率较低和潜在的耐药性产生,大大限制了其应用的范围。
若长期抗生素治疗、反复清创,感染仍持续存在,并且有顽固性疼痛或感染威胁生命以及术中损伤血管无法修复者,则需行关节离断术或截肢术。
对于THR术后感染的治疗,均应常规应用抗生素。对于长期使用抗生素的患者,必须注意药物的副作用和细菌产生耐药性的问题。
四、病例
1�王某,男,61岁,因左股骨颈骨折在当地医院行双动人工股骨头置换术后感染(图8-115)。
a股骨颈骨折
b术后感染1年
c切口窦道不愈合
d抗生素骨水泥旷置假体
e旷置假体骨折
f 3月后全髋翻修
g术中取出旷置假体
图8-115术前及术后X线片
2�赵某,男,65岁,因右股骨颈骨折在当地医院行双动人工股骨头置换术后感染 (图8-116)。
a股骨颈骨折
b双动头置换后感染
c伤口窦道
d抗生素骨水泥旷置
e半年后取出旷置物
f MP长柄翻修
图8-116术前及术后片
第二十三节人工髋关节周围深部感染的预防
人工关节置换术后深部感染的发病率在过去几十年中已逐步下降,治疗效果也得到不断改善,但它仍然是困扰医生和患者的严重并发症。据统计,在美国,全髋或全膝关节置换术后的深部感染,每例治疗费用超过 50 000美元。我国虽无这方面的统计,但估计费用也十分高。因此,预防就显得十分迫切和重要。
感染发生与否取决于进入切口的细菌的数量和毒力、人体杀灭细菌的能力、局部切口的条件或活力。多种原因可导致细菌沉积于切口,许多因素可降低人体杀灭细菌的能力,局部切口环境不良可促使感染的发生,三者互相影响。全体医护人员应将各种预防措施融入术前、术中和术后各个时期,从而优化局部切口环境,增强人体抗感染能力,减少切口的细菌数量。
一、术前预防措施
术前应重点评估患者的抵抗力是否下降,手术部位切口环境是否不良,同时应了解远处是否有感染灶。一般来说,免疫系统受损或营养不良这类情况不可能完全逆转,但在手术之前应尽可能加以调整。长期使用免疫抑制剂、糖尿病、类风湿、年老体衰、肥胖或营养不良等应视为高危人群。研究表明,术前长期住院也可导致术后感染的危险性增加。这究竟是选择误差(高危患者可能有其他严重的内科疾患,因而免疫功能低下),还是由于皮肤聚集了对常用抗生素耐药的院内致病菌尚不明了。术前应对患者的营养状况作出评估,如果术前淋巴细胞总数少于1500ml-1(1�5×109L-1)及白蛋白水平低于35g/L,则切口感染的可能性增加,但现在尚无公认的营养不良定义或标准来确定患者是否应作选择性的人工关节置换术。
晚期血管疾病、多次手术、广泛疤痕形成或局部切口曾有感染的患者,局部切口环境往往较差,术前应谨慎评估,并通过改变手术入路或手术方法以减少感染的可能性。
术前手术部位剃毛可使细菌在细小刀痕上迅速增殖,从而使深部感染的可能性增加,因此应在术前即刻剃毛或使用脱毛剂。手术部位的牛皮癣斑可增加感染的危险性,术前对牛皮癣斑皮损进行评估,并请皮肤科医生治疗,这对降低术后感染有一定帮助。某些解剖部位(如肘和膝)深部感染的发病率较高,对其确切的原因尚不明了,可能是这些关节相对位于皮下,所以易于发生感染。对膝、肘关节置换术患者应仔细缝合切口,术后加强切口护理。同样,任何部位只要有皮肤萎缩变薄,术中和术后应对切口加以特别保护。远处感染,例如口腔溃疡、泌尿生殖道感染、呼吸系统感染、皮肤溃疡等,均可增加术后感染的危险性。因此,对每一例人工关节置换术患者术前均应作细致的体格检查。手术部位有皮肤擦伤或毛囊炎、静脉郁积性溃疡、或远处有趾蹼间隙皮肤破裂、(趾)甲下感染、呼吸系统或泌尿道感染等在术前应尽可能加以消除。
二、抗生素的预防应用
预防应用抗生素可能是减少术后切口感染唯一有效的方法。目前多数研究支持全身预防应用抗生素,争议在于使用何种抗生素、何时使用及使用多长时间。
理想的抗生素应在离体对葡萄球菌和链球菌有极好的活性、组织穿透力强,同时,血浆半衰期较长以便能在整个手术期间保持足够的浓度,相对无毒性且价格便宜。耐青霉素酶的青霉素族和先锋霉素族已被广泛应用,然而,尚无公认的较好药物。应该承认,对最佳抗生素目前尚无一致的意见。第一代先锋霉素Cefazolin血浆半衰期长、相对无毒,与其他药物相比,价格较为便宜。因此作为预防应用抗生素可能较好。对青霉素及万古霉素有过敏反应者Cefazolin是首选预防性抗生素。也有人倡导用第2、3代先锋霉素族药物,理由是细菌对第一代先锋霉素已发生耐药,但尚未证实其作用优于第一代先锋霉素。
何时使用抗生素效果较好,现在,多数学者推荐全身预防应用抗生素应在做皮肤切口之前30~60分钟时开始,至少应在上止血带前5~10分钟使用,从而有利于抗生素渗透到组织中去。对时间较长、超过抗生素半衰期1~2倍的手术,或广泛失血的手术应在术中增加一个剂量的抗生素。
有关抗生素使用的持续时间,多数专家推荐术前使用一个剂量的抗生素,继之手术后再使用2~3个剂量,这样既可减少抗生素产生毒副作用的可能性,预防耐药菌产生,又可降低由于使用抗生素而产生的费用。
抗生素加入骨水泥作为一期人工关节置换术的预防用药已在实验模型证实效果良好。然而,抗生素骨水泥的临床应用仍存在着争议。在骨水泥中掺入抗生素的缺点包括:可能引起过敏反应,从而必须手术取出假体和所有骨水泥;产生耐药菌;骨水泥强度降低。虽然将抗生素骨水泥应用于局部曾有感染史的高危患者有合理性,但对一期人工关节置换术后感染的确切预防作用尚未明确,有待进一步研究。
三、术中预防措施
紫外线作空气消毒始于1936年,但其确切效果尚未明确。目前的研究都是回顾性的,只是将临床经验与历史作比较对照。与空气层流系统相比,紫外线消毒价格要便宜得多,因此,目前临床仍广泛使用。
1969年,Charnley和Eftekhar首先报道应用空气层流技术净化手术室空气。随后,空气净化技术预防人工关节置换术后感染获得广泛兴趣。早期的许多研究通过与历史上的感染率比较,回顾性地评估了空气层流系统的作用,提示预防应用抗生素及空气层流对术后感染率下降均有作用。
减少细菌污染应是全体手术室人员的主要目标。正确消毒器械、仔细准备手术部位、避免接触消毒区以外的物体、保持基本的无菌程序都非常关键。当患者被送入手术室时,病床不应进入。应限制手术室车辆进出,手术室人员应尽可能减少。减少术者之间的谈话也可减少空气源性污染。
手术粘贴薄膜可防止皮肤细菌向切口移栖,从而有效地减少切口污染。然而,30分钟后细菌又可在薄膜下增殖,3小时后皮肤细菌计数达到原有水平。缓慢释放的碘伏手术薄膜可有效地杀灭任何细菌,抑制细菌增殖长达3小时以上。因此,碘伏薄膜效果更好。时间较长的手术结束时,当手术薄膜从切口边缘剥离时,应再次消毒,以减少细菌污染。
骨科手术时手套经常有破损,故推荐使用两副手套。几小时以上的手术应常规更换外层手套,这对保护医生和患者十分重要。同时,手术时应避免以自己的手套反复接触手术衣,以减少细菌污染。
吸引器头是一公认的污染源。因为大量空气经过吸引器头,空气中的细菌可在吸引器头聚集从而污染切口。将吸引器头长时间放入髓腔吸引,可使空气源性污染进入切口,因此应予避免。每隔30分钟换一下吸引器头,处理股骨髓腔时换一清洁的吸引器头,只在需要使用时才开启吸引器,这些均有助于减少细菌污染。
尽管通过上述各种措施可降低手术期间的细菌污染,然而手术部位总会或多或少受到污染。以冲洗器大量冲洗切口,或用脉冲洗法冲洗切口,或冲洗时使用抗菌(防腐)剂,或使用抗生素冲洗液这些都是合理的清除切口污染的方法。脉冲冲洗方法能够去除切口污染,但高压灌洗可使组织损伤。高浓度的抗菌剂也可损伤组织,而且,许多抗菌剂因切口存在血浆产物而失活。洗必泰在切口不会失活,用冲洗器以0�05%的洗必泰溶液冲洗已证明可去除99�8%的切口污染。抗生素冲洗液已证实能有效地降低实验切口的细菌污染,反复冲洗可防止组织干燥,减少细菌移生,清除血块和组织碎屑,应是全部预防措施的一个组成部分。
人工关节置换术切口较大、手术时间较长,加之又需植入较大的异物,这为感染创造了有利的环境。与手术技术有关的许多因素很难量化,然而,娴熟的手术技术对感染的预防极为重要。手术时间较长可增加假体周围深部感染率。利用原有切口疤痕可避免术后皮肤坏死,这在膝关节手术尤为重要。如果可能的话,应切除原有手术疤痕,除非这样做会影响切口闭合。切口位置选择恰当可避免过度牵拉组织。将深筋膜与皮下组织分离可使皮下组织层失活。因此,牵开器应置于深筋膜深面,而不是置于皮下组织。长时间使用自动牵开器也可使组织大面积失活。
缝合不良可使组织坏死,促使感染发生。仔细缝合各层组织以消灭无效腔,注意止血(但要避免过度电灼导致组织坏死)、应用引流一般认为能有效地减少术后切口血肿形成,高张力的血肿可损害周围软组织且使抗生素难以进入。仔细对合表皮对切口早期封闭甚为关键,匆匆忙忙闭合切口,皮肤互相重叠往往可导致术后切口引流时间延长,成为细菌逆行进入切口的门户。
众所周知,切口存有异物会增加感染的可能性。现有研究证实,缝线的化学成分是污染切口发生感染的重要决定因素。单丝可吸收合成缝线感染率较低,而编织可吸收合成缝线感染率较高,后者又优于不可吸收的编织缝线或非合成的天然缝线,例如肠线或丝线。因此,应谨慎选择缝线,高危切口更应如此。
四、术后预防措施
术后应警惕感染的发生,并密切注意可能引起感染的许多因素。密切注意患者的体位,骨突部位应安放衬垫以防止发生皮肤溃疡。血肿通常是术后发生感染的重要因素。血肿迅速增大,须在手术室正规清创切开引流,血肿压迫可使邻近组织失活、并可妨碍抗生素进入手术部位。表皮坏死如不加注意则常可发展为假体周围深部感染。因此,表皮坏死也应在手术室做正规的切除和清创术。浆液性切口渗出早期可局部加压包扎,全身应用抗生素,防止细菌逆行进入切口。但如果持续渗出必须到手术室做正规清创。
虽然血源性播散致全关节假体感染的确切发生率尚不明了,但毫无疑问,这种现象确实发生。因此,在可能的情况下,应尽可能避免菌血症的发生。
对泌尿道、呼吸道、皮肤及牙齿等各种远处感染做出诊断,并加以及时正确的治疗,以预防血源性播散。对这类感染,如何选择有效抗生素取决于感染部位,感染细菌对抗生素的敏感性及患者对抗生素的耐受性。
类风湿关节炎患者易发生血源性感染。还有一些其他易感因素,如结构性骨移植,或使用金属-金属假体等。现已证实,全关节假体周围包绕一层免疫功能缺陷的纤维炎性组织,该区内的巨噬细胞由于反复受到微小碎屑的刺激,从而形成过氧化物基团和以细胞活素(cytokine)为介导的组织损伤,因而导致感染的易感性增加。假体周围反应性的含氧介质产物、巨噬细胞坏死及不断的组织损伤等可导致无菌性松动。而且,免疫缺陷区的血源性播散可导致假体周围感染。聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯微粒或微小的金属碎屑,或这些原因的同时存在可引起渐进性的骨溶解。因此,也是容易发生血源性感染的因素。
总之,假体周围深部感染的预防十分困难,存在许多尚未解决的问题。目前公认的预防原则是优化切口环境,增强人体抗感染能力,减少术前、术中及术后的细菌污染。
第二十四节与骨水泥相关的死亡
20世纪50年代,Charnley首先将骨水泥(PMMA)应用于关节置换手术,并已经注意到在注入骨水泥时可出现血压的改变。之后很多作者陆续注意到与骨水泥相关的其他并发症,如低血压、低血氧、肺栓塞、肺动脉高压、心功能衰竭和猝死等,称之为骨水泥植入综合征(BCIS),并发现BCIS有一定的死亡率。死亡多数由心肺疾病引起,且常与骨水泥有关。本文对与骨水泥相关的死亡做一综述。
一、与骨水泥相关的死亡率
早期的研究显示由肺栓塞引起的死亡率可高达2�3%~3�4%。Seagroatt等回顾1976―1985年10所医院共11 607例全髋关节置换术(THR),手术后90天内的总死亡率为1�1%,据推测由THR引起的额外死亡率为0�65%。Warwick等报道,在没有常规应用预防血栓药物时,各种原因引起的死亡率为0�86%(10/1162)。90天死亡率为1�3%(15/1162)。
很多作者也注意到股骨颈骨折时,采用关节成形术的死亡率问题。许多学者在比较用骨水泥型和非骨水泥型半髋关节置换治疗头下型股骨颈骨折时发现,术后早期(5周内)骨水泥组患者的死亡率高于非骨水泥组。Parvizi等也发现类似的情况,其中有两个研究显示,术后3个月两组间的差异就不存在了。还有文献均报道两组间没有统计学差异(随访3个月至4年)。
近年来,Murray等通过对93 000例患者资料的分析显示,死亡率或致死性肺栓塞的发生率从20世纪60年代以来已经下降,目前死亡率为0�3%~0�4%,致死性肺栓塞的发生率为0�1%~0�2%。但Fender等不同意这一观点。
总之,与骨水泥相关的关节置换术死亡率的报道各不相同,目前很难将骨水泥应用而增加的危险因素量化,不能由此认为骨水泥没有增加关节置换术的死亡率。目前已报道的文献中的病例数往往较少,所以仅比较了各种并发症的发生率,而不是死亡率。要得出这个结论,还需要大量的病例数以发现明显的统计学差异。
二、骨水泥引起死亡的机制
1�骨水泥单体的毒性作用
骨水泥单体的毒性作用一直是临床上比较关注的问题。早期曾经认为,THR手术中MMA单体(骨水泥的主要成分)可能是一种可诱发致死性反应的物质。动物实验显示,将单体注射到动物身上时,单体具有高度毒性。骨水泥的毒性具有心肌抑制作用,还可引起血管扩张。但进一步研究显示,在狗实验中需要产生血管扩张的单体的量,远远超过骨水泥型关节成形术时释放出的量。所以有专家认为血压的改变与血液中骨水泥单体及其代谢产物无关。Elmaraghy等进一步测定骨水泥型THR时股静脉血流中存在的MMA单体的浓度与肺部血流动力学改变的关系,结果显示股静脉血流中存在的MMA单体与脂肪栓塞的形成、肺部血流动力学改变没有关系,所以认为骨水泥单体不是引起心输出量下降的直接原因。
Dahl则注意到骨水泥的化学性细胞毒性,认为骨水泥单体和扩髓过程中释放出的栓子共同引起一种复杂的病理生理改变,从而进一步引起心肺和血管的损害。也有人认为过敏反应和过度的变态反应很重要,因为这种反应可导致补体的激活。
2�髓腔高压
Indome等观察到THR中如果采用骨水泥型股骨部件,髓内压力平均可达到3190�6mmHg,而不用骨水泥时的髓内压仅平均达到125�8mmHg,且前者的髓内压增高持续的时间更长。Churchill等通过实验模型显示,在所有的实验中,股骨髓腔压力在股骨柄插入髓腔后14秒内均持续升高。当股骨部件插到位后,髓腔压力几秒钟内降到零。髓内压增高的机制是:现代骨水泥技术通过采用低黏度的骨水泥和加压技术来获得最大程度的骨水泥微交锁效果。但是这种技术的应用,可在股骨髓腔内产生极大的髓内压(这种压力常超过一般股静脉循环中的压力),从而引起管壁较薄的髓内血管破裂。血管的破裂就可发生脂肪、骨髓、骨碎屑和骨水泥流入血管,并通过干骺端的静脉进入血流。目前已经证实,随着髓内压的升高,髓内容物如脂肪、骨髓成分和骨碎屑可栓塞在肺循环中,引起弥漫性肺栓塞,甚至发生猝死,这一机制已经被术中超声心动图所证实。
三、与骨水泥相关死亡的高危因素
首先是高龄、骨质疏松、既往肺动脉高压、右心室功能失常和冠状动脉疾病的患者。这类患者在置入骨水泥时心肺功能可能不能代偿,而出现危及生命的并发症。骨质疏松患者骨小梁的强度较低,可使相当数量的脂肪和骨髓成分进入股骨的引流系统,从而到达血液循环中。
其次是既往无髓腔手术史、患转移性疾病、采用长柄股骨部件的患者。既往无髓腔手术史患者在置入骨水泥时有更多的物质可作为形成栓子的材料;患转移性疾病的患者髓内血管功能异常,在置入骨水泥时有更多的栓塞物质可进入血流;长柄部件可将更多的骨水泥涂布到更大面积的骨面,从而在体积方面加大栓塞的负荷。还有创伤,是围术期死亡的重要不利因素。
四、 与骨水泥相关死亡的预防
对于预防用药的效果,临床上的意见很不统一。Murray等的研究显示,THR病人应用右旋糖酐后肺栓塞的死亡率为0�26%(7/2730),应用华法林后肺栓塞的死亡率为0�04%(2/5162)。应用海普林、阿司匹林后和没有预防用药时的肺栓塞发生率均在此范围内,均无统计学差异(P=0�051)。所以目前没有充分证据说明有什么栓塞预防药物可降低THR术后的死亡率,而这些预防用药有一定的临床出血率。总之,不管是药物方法还最机械方法,在预防THR术后肺栓塞和降低死亡的发生方面均仅有部分作用。
为降低骨水泥相关的并发症,应严格使用现代骨水泥技术(脉冲冲洗、髓腔排气、使用骨水泥塞和逆行注入骨水泥),同时密切监测,保证足够的体液补充。这些方法可降低术中并发症,已得到证实。通过彻底冲洗可减少大栓子数量和栓塞持续时间,这些方法能是通过减少脂肪和骨髓进入静脉循环而起作用,从而预防急性心脏和呼吸功能紊乱的发生。
真空骨水泥技术是一个非常有效的方法,当插入股骨柄时,它可以减少脂肪、骨髓和骨碎屑通过股骨的静脉回流系统而转移,真空骨水泥技术有很好地预防术中低血压的效果,对氧饱和度、氧分压的影响均较小,平均肺部分流量的改变也不明显。所以,真空骨水泥技术可以预防肺损害的发生。对既往存在心肺疾病的患者非常适用。
临床上曾经采用多种机械的方法,如主动练习、被动练习、弹力袜、电刺激小腿肌肉、间歇性加压装置和使用充气袜对小腿进行间歇加压以预防深静脉血栓栓塞和肺栓塞。近年来最常用的预防方法是下肢的持续被动活动(CPM)。但有人认为全膝关节置换术后CPM并不能减少小腿深静脉血栓的发生率。
对于高危患者,可采用非骨水泥型假体以避免死亡等严重并发症的发生。如果在扩髓和置入髓腔塞时患者发生低血压,则将骨水泥型固定改为非骨水泥型固定。
采用硬膜外麻醉控制性低血压方法可减少出血量,从而保存血容量,增加到达下肢的血流,最终减少血栓栓塞的发生。
第二十五节人工全髋关节置换术后的康复指导
人工全髋关节置换术(THR)是应用高科技手段制成人工全髋关节假体置换病损的髋关节的一种疗效满意的骨科手术。手术技术对THR有非常重要的作用,但术后护理及术后康复指导也是保证患者术后功能恢复的关键因素。
一、人工全髋关节置换术后护理
1�生命体征的观察
术后应用心电监护仪,严密监测生命体征,发现异常及时报道医生,并随时做好抢救准备。密切观察和掌握输液速度,防止出现急性心衰和肺水肿。对有并发症的患者注意观察血压、血糖、呼吸及血氧饱和度等情况。
2�体位护理
正确的体位是减少人工髋关节脱位的重要措施。一般情况下患肢保持外展30°中立位,患足穿“丁”字鞋,膝下垫一较小的软枕,医生也可能会因个别患者手术方式或患者髋关节的特殊情况采取其他特殊体位。应该向患者及家属说明体位摆放的重要性,以引起患者及家属的重视,防止脱位发生。
3�切口的观察及护理
THR手术创伤大,出血较多,术后应注意观察切口敷料的渗血及切口引流管的引流情况,发现异常及时报道医生处理。另外,结合体温情况观察切口有无感染征象。
4�疼痛护理
术后24小时内患者疼痛较剧烈,而老年人对疼痛的耐受力较差,我们应及时采取药物止痛措施,防止引起并发症的加剧,如血压升高、心率加快、甚至胸闷气促等。现在常用术后自控式镇痛泵来缓解患者的疼痛,应用镇痛泵应加强患者的病情观察,注意有无头晕、恶心等副作用发生。一般术后3天疼痛明显缓解,若术后3天患者仍疼痛剧烈,应注意患者体位的变化及患肢的肿胀情况。
5�并发症的预防
此类患者多为老年患者,由于其身体素质较差、环境适应能力和机体抵抗力差、并发症多等特点,术后并发症也较多。患者活动少、卧床时间长,易出现压疮、便秘、呼吸系统及泌尿系统感染及血栓、脱位等。因此,要加强皮肤护理,防止发生压疮;加强饮食指导,并观察有效性,预防便秘;定期拍背,鼓励患者深呼吸、咳嗽、咳痰,必要时遵医嘱进行雾化吸入,预防肺部感染;卧床期间鼓励患者多饮水,做好会阴护理,预防尿路感染。血栓是该手术的严重并发症,可有肺栓塞、脑血栓、深静脉血栓形成。肺栓塞可能发生于术中或术后24小时内,其发生率为1�36%。一旦患者出现呼吸困难、胸痛、咯血痰等急性肺栓塞症状,应立即抢救。血栓重在预防:严密观察生命体征、意识状态、患肢肿胀情况,遵医嘱预防性的应用抗凝药物,补充足够的液体量。避免在患肢输液,术后1天尽早指导患者行患肢股四头肌等长收缩和踝关节的屈伸运动;髋关节脱位也是术后严重的并发症之一,绝大多数发生在术后1个月,发生率为0�2%~6�2%,多因肢体位置不当或锻炼不当、翻身动作不正确等造成。术后搬动患者时应有专人保护患侧髋关节,避免动作粗暴牵拉肢体,侧卧应注意屈髋屈膝,两膝间放软枕,患肢保持外展中立位,屈髋不大于90°,禁止盘腿、跷二郎腿、坐矮凳或沙发,不能下蹲或弯腰拾物。
二、康复指导
患者对于人工假体置换无论在心理上还是生理上都有一个适应的过程,尤其是年老的患者。在护理过程中,我们需反复向患者强调术后功能锻炼的重要性,使其认识到,只要有顽强的意志,不怕痛苦,早期进行功能锻炼,才能取得比较好的手术效果,从而最大限度地取得患者的配合。
1�功能锻炼
术后当天,生命体征平稳后,可让患者行上肢及健侧下肢功能锻炼,患肢可进行踝关节和趾间关节锻炼。踝关节功能锻炼:患肢外展中立位伸直,�窝处可垫一较小软枕使肌肉放松,踝关节做跖屈背伸运动,每次15~30分钟,每天3~4次,动作频率视患者的耐受程度,以稍慢为宜,此锻炼持续到下床活动为止,可以促进下肢静脉回流。术后1~2天,可抬高床头30°。指导患者进行股四头肌等长收缩和臀大肌收缩运动,每天3~4次,每次5~10分钟。检查患者股四头肌锻炼方法是否正确,可让患者把手放在膝盖上方,感觉到髌骨向上方随着肌肉收缩而移动,也可用手推动髌骨,如推不动,说明收缩股四头肌方法不正确。术后3~4天可在医师允许下行屈髋屈膝练习,需注意的是屈髋角度必须小于90°,以免发生脱位。抬高床头40°。逐步协助患者床上坐起为下床做好准备。第5~6 天协助患者床边坐起,患肢伸直,健肢着地,扶助行器缓慢站起。术后4周~3个月逐渐改善患髋的活动范围,增加患髋的负重能力,使人工置换的髋关节功能逐渐接近正常水平,达到全面康复的目的。注意在3个月内,持拐步行、过障碍时患者腿仅为触地式部分负重,上下楼梯活动,要求健腿先上,患腿先下,以减少髋的弯曲和负重,还可以在运动平板上进一步改善步态、步速和步行的距离,提高患者实地步行的能力,最后过渡到弃拐步行。
2�功能锻炼注意事项
首先,功能锻炼计划要个体化,即根据患者的不同身体情况来制订,如有骨质疏松的患者,下床时间需适当推迟。其次,功能锻炼过程中注意倾听患者的主诉,观察切口有无渗液等情况。再次,锻炼过程中需注意避免发生脱位。最后,此类患者多为老年人,身体较弱,锻炼时必须有人陪护,告知患者不可自己单独锻炼,尤其是下床早期,以免发生意外。
3�出院健康指导
(1)告知患者应在家中座椅、坐便器上安装可靠的扶手,并适当提升其高度,日常生活如洗澡、上厕所等应避免髋关节过度屈曲。
(2)告知患者在日后接受任何口腔治疗前应用抗生素,并避免身体其他任何部位的感染。
(3)鼓励患者逐渐增加活动量,但必须避免髋关节过度负重,如爬山、提重物、跑步、长时间站立或坐等。
(4)让患者了解其体内假体在通过机场安检时会发出警报,需提前准备证明材料。
(5)术后3个月、6个月复查,患肢有不适时随时到医院检查。
(6)注意保持皮肤的清洁。
(7)切口拆线后注意观察伤口有无红、肿、热、痛及硬结等,发现后及时到医院就诊。
(8)做到“三不”,不负重、不盘腿、不下蹲。睡觉时侧卧位,两腿间夹软枕,保持患肢外展30°中立位,防止外旋、内收。
(9)加强功能锻炼,练习股四头肌及腓肠肌的等长收缩,进行直腿抬高训练。最好的锻炼方式是散步,平时步行速度应放慢。学会拐杖的正确使用方法,对于老年患者,应终身使用拐杖。
(10)患者适当减肥,减轻下肢负重;注意安全,防止摔倒。
第二十六节人工全髋关节置换术后的翻修术
随着人工全髋关节置换的日益普及,部分病例由于感染、脱位、无菌性松动或各种技术因素造成人工关节失效,需再次手术翻修。人工髋关节置换是股骨颈骨折后发生的股骨头坏死、骨不连和内固定失败等晚期病变最有效的治疗方法,但随着时间的推移,人工假体周围出现骨溶解等原因导致假体松动成为手术失败的主要原因,人工全髋关节翻修术(revision of total hip arthroplasty)就成为重要的挽救手段。
人工全髋关节翻修术是指关节因各种原因行人工髋关节置换术后出现松动、下沉、磨损等改变需再次手术进行新的关节置换。翻修术的目的是为了缓解由于人工髋关节置换术失败而致的疼痛及改善关节功能,这可通过重新植入能够牢固固定的新假体及恢复(或基本恢复)关节的解剖形态而达到。对于骨质缺损过大,早期多使用大或加长假体,优点是简化固定方法,减少植骨量,但远期效果不佳,后期处理非常困难。自1984年由Slooff T等提出的髋臼侧嵌压植骨技术和1993年由Gie GA等提出的股骨侧嵌压植骨技术为严重骨缺损提供了一种很好的解决方法,临床和病理检查证明进行嵌压的植骨可以与宿主骨整合,达到了骨重建的目的。故现在国际上多采用这种新的技术,即采用同种异体骨联合钛网嵌压植骨重建髋臼或股骨近段,再使用标准或翻修假体固定,完成关节翻修术,但需要大量异体骨,费用较高,并发症相对较多,技术要求也高。
一、人工全髋关节置换术后翻修的原因
人工全髋关节置换术后翻修的原因主要为无菌性松动、骨溶解、假体(垫片)磨损,其次为感染、假体断裂、复发性脱位。人工髋关节无菌性松动机制较为复杂, 与人工关节使用寿命、机械因素如应力遮挡可导致无应力区骨吸收、磨损颗粒等有关。除此之外,尚有假体设计及医源性因素造成,需要二次翻修。
1�假体设计原因
由于假体设计原因导致的髋关节翻修随着设计水平的不断提高现在已经越来越少,但是我们在临床上还能遇到这样一些病例,如原来Plus公司的双动头的卡环在使用中脱出导致双动头脱位需要翻修,原来台湾联合公司骨水泥柄设计型号过小导致早期较高的松动下沉需要翻修。我们在选择厂家和假体时应了解该人工关节产品临床应用的长期随访疗效,根据临床出现的反馈问题厂家也应及时改进产品的设计以降低髋关节置换术后的翻修率(图8-117~8-119)。
图8-117双动头卡环脱出病例1
图8-118双动头卡环脱出病例2
a小水泥柄置换术后1年松动
b术后2年松动
c术后2�2年松动
d术后3年松动
图8-119联合骨水泥柄松动
2� 医源性因素
随着关节置换手术的普及,医生的技术水平在不断提高,但是临床上总是能见到一些由于医生技术不熟练假体安装位置不当甚至错误安装导致的关节翻修,需要引起我们的重视(图8-120)。
图8-120假体安装错误致翻修
二、 重建骨质及假体的选择
1� 髋臼假体的选择
由于翻修术的复杂性和不确定性,翻修术所用的假体与初次THR手术有很大的区别。用于翻修术的髋臼假体种类有骨水泥型和非骨水泥型假体、双极杯、髋臼加强杯等,对于不存在骨质缺损或缺损很少的髋臼假体松动可选用标准非骨水泥髋臼即可获得满意的髋臼翻修结果。对于Paproshy分型中的ⅠB、ⅡB型髋臼缺损者可选用双层金属罩。如果髋臼骨质缺损过大,可选用所谓“巨大髋臼假体”,优点是简化固定方法,减少植骨量,一种为金属增强环罩或可使用马鞍状假体,马鞍状假体最初用于全髋关节成形术失败后髋臼大范围缺损的重建、切除髋臼周围的骨肿瘤后有相似的骨缺损。从1988年开始,Malawer在治疗原发性骨肿瘤或转移瘤时用马鞍状假体重建Ⅱ型或Ⅱ/Ⅲ型髋臼周围切除后的骨盆缺损,效果非常好。利用双极杯进行髋臼假体翻修术的概念首先由Scott提出,该方法作为翻修术的特殊手段,先以骨移植修复髋臼骨缺损,然后植入双极人工股骨头可获得满意的近期疗效,但在远期随访中其出现较高的假体移位和移植骨的吸收,故不主张作为髋臼假体翻修术的有效方法,目前在髋臼假体的类型上多选用有金属壳带多孔表面的非骨水泥型髋臼杯,因其疗效确切而被推崇为髋臼翻修术的“金标准”(图8-121)。
图8-121翻修假体
2 �股骨假体的选择
股骨柄部翻修假体,按照股骨骨缺损情况,可选用长柄、超长柄和组合型股骨柄假体。若股骨上端有节段性或空腔性骨缺损需植骨者最好选择非骨水泥超长柄假体。近端对于单纯骨质疏松患者,可选用骨水泥假体,假体柄长度应超过原假体3~5cm。特殊情况用超长柄假体,以使得足够的远端稳定,比如远端固定的MP翻修股骨柄,股骨前倾角和长度可根据术中情况随时调节。对于假体股骨头大小的选择Gregorv 认为直径为22mm 的股骨头假体与直径为28mm及32mm股骨头假体相比,会明显增加关节的不稳定,翻修后关节脱位的发生率较高。如果骨溶解较多的患者,使用非骨水泥型假体不能较好地填充骨髓腔,即使是进行植骨也较难以获得早期稳定时可选择无级递增型(SL taper)假体柄,其稳定性能无论是在术后早期还是长期随访都优于解剖型及圆柱假体柄。
3�假体的固定
翻修假体是使用骨水泥型好还是非骨水泥型好,目前对这个问题尚无统一的认识。由于初次植入假体的松动使与假体接触的骨小梁粗糙面被磨平,以及骨水泥的聚合热和单体的毒性作用进一步加重了假体周围的骨吸收,使得骨水泥与骨之间的微锁固定作用降低。在大多数全髋关节置换术后无菌性松动的病例中,均有明显的股骨骨缺损现象。在这种情况下使用骨水泥固定假体,其远期疗效不佳,建议使用非骨水泥假体。采用非骨水泥假体翻修,一方面可以使得将来可能的翻修手术比较容易,另一方面,手术中可以对缺损的部分进行植骨,术后骨改建的过程中可以进一步恢复股骨上段原有结构强度。在假体的选择上,部分学者倾向于非骨水泥固定和植骨,他认为即使植骨有部分成功,也是在做“加法”,而采用骨水泥固定,再发生松动,则骨缺损更多,增加了再翻修的困难。近年来,随着骨水泥技术的进步,骨水泥假体仍然有它的适用人群,如老年骨质疏松患者、需长段异体骨复合人工假体的患者、非骨水泥假体翻修失败的患者、关节感染需在翻修术中使用抗生素骨水泥的患者。
三、手术过程
1�体位
患者取健侧卧位。
2�麻醉
采用硬膜外麻醉或全身麻醉。
3�手术步骤
采用Hardinge改良切口入路。术中切断臀中肌前中1/3止点,切除关节前侧关节囊及假体周围增生纤维结缔组织,其中4例因股骨柄假体取出困难术中行股骨近端开窗,去除假体,彻底清除骨水泥及肉芽界膜组织,纯钛捆绑带或钢丝固定开窗部骨质。彻底清除感染组织,使髋臼及股骨近端显露出正常骨质,应用碘伏液浸泡术野,生理盐水反复冲洗,创造良好的假体植入床。选择螺旋臼假体按照前倾10°~15°、外展45°旋入髋臼。对于髋臼骨质缺损,在保证髋臼部骨质骨量足够的情况下尽可能选择较大号的臼假体。髋臼底部骨缺损可取自体髂骨植骨,针对老年骨质疏松患者,则选择密齿臼假体旋入,以达到牢固的初期固定。再选择合适的长柄股骨假体前倾12°~15°置入,安装股骨头假体并复位关节,检查关节稳定性及活动度良好后冲洗伤口,分别在关节腔内及深筋膜下放置引流管2根,原位缝合臀中肌,依次缝合各层组织。术后3天开始患肢轻微负重关节功能练习,6周后逐渐负重行走,3个月完全负重行走。
人工关节的质量、手术技术、术后的康复训练以及日常活动等都直接影响人工关节的稳定性及使用寿命。人工髋关节翻修术的目的是解除疼痛和恢复髋关节功能。一般可通过重建髋关节的解剖结构和更换假体来实现,但绝非简单的“以旧换新”。人工髋关节翻修手术比较复杂,我们体会在翻修过程中,首选非骨水泥假体置换。在临床观察中,Zweymueller螺旋臼对于有限骨缺损包括老年性骨质疏松初期固定要优于其他非骨水泥型假体。对于骨缺损严重者,尤其是髋臼外上缘缺损重的患者,建议采用自体骨或异体骨植骨,选择骨水泥型假体用骨水泥来获得坚强的固定。首先,要掌握好翻修手术的指征,人工髋关节置换术后松动不一定是翻修术的指征,临床中髋关节翻修术的适应证包括:①假体植入1年后,负重疼痛不能缓解且呈进行性加重并出现严重功能障碍者;②反复脱位或因磨损引起中心型脱位者;③远期感染皮肤破溃窦道形成者。其次,充分的术前准备是很重要的:①常规的术前检查(血常规、红细胞沉降率、C反应蛋白是判断感染是否存在的重要指标);②术前通过X线片了解假体松动情况、骨水泥情况、假体周围骨质情况,对于骨质缺损较多者应术前准备异体骨;③准备翻修器械和翻修假体,术前备血;④术前、术中及术后预防性应用抗生素控制感染。术中彻底清除增生纤维结缔组织及肉芽组织,重建良好的骨床,术后营养支持治疗,选用敏感的抗生素预防性应用,尤其感染的关节进行翻修,术前、术中一定要做细菌培养和药敏试验来指导术后用药,抗生素一定要全程足量,低毒性感染清创彻底可以Ⅰ期行翻修术,必要时行持续灌注冲洗。髋关节翻修患者要掌握晚负重这一原则,早期行功能康复训练。
总之,骨科医师应严格掌握翻修术的手术指征,术前正确的判断与设计、手术方法的正确选择,选择良好的适合个体的假体,术中精确操作,术后正确指导其功能康复是提高翻修手术长期疗效的关键因素。
四、展望
随着人工髋关节在临床上应用的越来越多,人工髋关节的松动及骨溶解的问题也出现的越来越多,导致再次手术翻修的患者逐渐增多,这些问题始终困扰着广大的骨科医生、学者和患者,也是一直以来的研究热点,这些问题主要包括:①减少假体-骨的间隙:如何通过改变假体的外形设计使之更符合股骨髓腔的形状,通过增加人工假体更多的型号或采用个性化关节设计更好地匹配每个人不同的髓腔形状从而减少间隙的产生;②减小应力遮挡:如何使假体采用的材质的弹性模量更接近骨骼,以减少应力遮挡从而减少骨吸收;③改变表面喷涂:如何通过改变假体表面喷涂层的范围和喷涂材料使得骨长入更好,假体更稳定;④正确的股骨头-髋臼对应位置来减少磨损:如何改进假体的前倾角和偏心距的设计以及如何进一步提高手术安装技巧,尽量使假体头与髋臼杯是同心圆地摩擦而不是有一定角度的摩擦而使得臼杯的某一点负荷过大导致聚乙烯磨损加快;⑤减少磨损微粒:如何通过改善人工假体的材质及不同的关节配伍来减少磨损微粒的产生;⑥医源性松动:如何统一培训关节外科医生提高技术来避免医源性的假体松动;⑦限制磨损微粒的移动:如何通过假体的设计和安装来限制磨损微粒在骨-假体间隙中的迁移;⑧通过非手术方法治疗假体松动:如何通过药物和基因治疗来阻断某些溶骨性细胞因子的产生从而阻止骨溶解和假体松动的发生等。
以上这些问题都将是我们以后将要进一步深入研究探讨的方向,同时应该与其他各学科相结合,如利用计算机辅助设计与计算机辅助加工技术进行术前准备等,为此还需关节外科广大医师和研究人员共同努力探索、研究,使其日趋完善。
A和ⅢB型髋臼缺损严重者需备足植骨材料,本组均采用异体股骨头材料,植骨量最大的1例植入了7个异体股骨头(颗粒植骨)。打压植骨时需采用打压植骨装置,以髋臼中心点为圆心逐层打压,以求坚实并重塑髋臼的同心圆结构。安装髋臼加强杯需与植骨床紧密压配并置于恰当的外翻角和前倾角位置,这需要依据髋臼周围结构(如残存的髋臼前柱、后柱、顶部及坐骨支、耻骨支)并结合术者的经验做出判断。根据我们的经验,判断加强杯角度是否恰当,可先将其放置在预定的位置上,再将股骨柄假体试模按照正确的角度置入股骨髓腔,初步复位后将下肢置于中立位,观察股骨假体颈是否指向加强杯中心及其包容情况,如有偏差可将加强杯或股骨假体做适当调整,直至股骨假体与髋臼假体呈同心圆关系,此时分别在股骨侧和髋臼侧做一标记,按此标记安装加强杯和股骨假体。
本研究通过在手术前后拍摄标准双髋正位X线片,测量手术前后患侧和健侧髋关节旋转中心的垂直距离和水平距离并比较,作为评价重建髋关节旋转中心的指标。结果显示,不论旋转中心垂直距离还是水平距离,术前和术后患侧相比,术前患侧和健侧相比,差异均有统计学意义(P0�05)。表明根据Harris窝及髋臼切迹定位髋臼中心点安装髋臼假体,与术前相比患侧髋关节旋转中心的上移及内移均得到矫正,基本恢复到健侧水平。
本研究仅对解剖结构发生改变的翻修髋臼利用Harris窝和髋臼切迹定位髋关节旋转中心进行分析,并评价依该方法重建的质量,但对于术后临床疗效的评估尚须进一步随访。
第二十七节人工全髋关节翻修外科的生物力学
翻修人工全髋关节前,审视患者的疼痛、畸形以及影像学表现的特点时,术者不得不从生物力学概念,探讨髋关节假体的安装和重建稳定,追求中远期的良好效果。
一、髋关节受力的体内测量
体内测量髋关节表面受力的研究,无疑是最具实时的关节受力结果。Rydell(1966) 采用内置应变片的Austin-Moore髋假体,测出平步步态周期应力峰值为3倍体重。Seirg(1975)测得不同状况步态周期中髋关节合力峰值为1�8~4�3倍体重。在行走时的站立相,冠状面载荷方向朝向下内,较恒定;而矢状面的载荷方向多变,站立相开始时向后,结束时向前。归纳来看,前、后向分力峰值为0�4~1�5倍体重和0�2~1�2倍体重,而向下方的分力峰值则达1�4~3�9倍体重。这一结果也显示了在病理状态下髋关节的活动为何在站立和前、后向活动时受到限制或障碍。在登梯和急速行走时,前后向分力可达到冠状面受力的20%~25%。从体内传感器所获结果,以髋假体纵轴的扭力矩在登梯时最大,而在下梯和行走时相对较小;关节接触受力峰值和扭力矩,尤其是后向分力所产生的扭力矩,随步行速率增加而增大。在慢跑、登梯和坐位起立时,Moore型假体的接触压力峰值发生于步态的足跟着地期至站立相中早期之间,且与地面反作用和外展肌活动增加有关。步行时股骨头最大压力在股骨头的前上方约5�5MPa及与之相对应的髋臼顶。坐位起立时,股骨头顶部及髋臼的后上方压力增加2倍,达9~15MPa。研究在有传感器的髋假体植入3年,其髋关节平步的最大受力是2�6~4�1倍体重,扭力为0�39~l�25倍体重,认为髋关节产生的力量随行走的速度、体重及步长的增加而加大。在剧烈运动时,该髋的受力可达体重的8倍。这类研究例数少,具有重大创伤性,且仅反映了术后早期情况,其结果还会受到术后创伤、早期康复过程等多种因素的影响,更不能除外植入假体类型、植入技术、患者全身与患髋神经肌肉状况和辅行器等因素干扰。但对难以实时测得髋关节在不同状态的条件下的接触力和受力状况下,一些实时数据已经具有重要参考价值是无需置疑的。
在髋关节周围,当外展肌力作用与体重的外展作用相等时,达到稳定的力量平衡,这种平衡用力学公式表述为:FA・r =5/6W・L。其中r为外展肌到髋关节中心的最小距离,W为体重,L为重心到关节中心的水平距离。为计算最终外展肌的力量,此等式可重排为:FA=5/6W(L/r)。
这表明维持髋关节稳定的外展肌力量与L/r的比率成正比。一般这个比率为2�5,估计的外展肌力量为体重的2�1倍。由此可知,外展肌的力量(及髋关节的力)可通过可关节倾斜屈身(降低L)或增加外展肌插入至股骨头中心的距离(增加r)来降低。而且,股骨颈越外翻,L/r的比率更大,将需更大的外展肌力来平衡身体的重量。
加上关节反应的垂直和水平部分,有可能计算出作用于髋关节的总受力(FR)。如果L/r的比率为2�5,则可以计算出:FR=5/6W(725+5cosA)1/2。
一般A角为 20°,则FR的预期值为体重的 2�88倍。因此,髋关节承受的总力几乎等于外展肌力量2�1倍体重和承受0�83倍体重的和。
分析表明,髋关节的反应力主要由控制关节运动的肌肉力量大小决定。因为肌肉对关节的作用一般比体重的重心近,实为平衡力量,肌肉收缩产生的力量必须比体重大几倍才能有运动效应。对需要髋关节较大运动的活动如行走、跑步、登梯等,重心进一步偏离关节,会明显增加肌肉和关节反应力。
二、生物固定假体的股骨髓内固定
让髋假体与骨骼之间达到坚强固定,非要采取生物固定假体,并使假体与骨之间有广泛的骨长入不可。在正常生理负载条件,有许多因素影响骨与假体界面的相对运动,影响股骨方面的因素包括:①皮质骨的几何形态;②体重;③身高;④活动方式与频度;⑤活动强度等。作为临床工作者,可以控制的因素是:采用与假体外形匹配并符合生物力学标准的髋假体和与假体相匹配的工具,主要是髓腔扩大器的几何形态和与假体柄(和髋臼假体)间的严密匹配,假体表面与植入骨内部间的接触面积,假体在骨内的位置、角度,假体表面与植入骨内部接触面积的递减设计和股骨假体在股骨颈截骨水平间接合等。对于生物固定型髋假体,在初次髋关节假体置换后,借助假体的几何外形和表面处理技术,使假体与股骨干骺端松质骨和皮质骨的良好匹配和后期骨小梁长入,可获得稳定的固定。但在髋关节翻修时,发现股骨近端的松质骨乃至皮质骨出现不同程度的损害,加之翻修取出股骨侧假体时也会发生某些新的破坏,即使处理后植入新假体,也难以使新假体获得良好的稳定固定,而不得不选用通过远端皮质骨的约束与强度,对假体产生相对良好的稳定作用。Kendrick等(1995)对生物固定型股骨侧假体柄的设计和扭转稳定进行研究,并观察了假体柄远端的几何形状对骨-假体界面固定稳定性的影响,将假体植入尸体股骨,测试4种生物固定型假体柄的几何形态的抗扭转力,并与骨水泥固定型假体的结果相对照。实验采用的假体柄设计其横断面为凹槽柄(flutedstem)、鱼鳍柄(finned stem)、微孔柄(porous coated stem)和凸槽沟柄(slotted fluted stem),以骨水泥固定型光柄假体为对照。发现这4种不同设计的假体柄在股骨内的稳定性方面有显著的差异,在股骨-假体柄界面引起100μm移动所需的扭转力:凹槽柄为30�1±3�7N-m,鱼鳍柄为19�6±1�4N-m,微孔柄为13�7±0�8N-m ,而凸槽沟柄为19�9±2�3N-m,骨水泥固定柄扭转力则为34�0±3�0N-m。前2种假体柄的平均扭转力的统计学处理,其中P<0�001,发现鱼鳍柄、微孔柄和凸槽沟柄抗扭转作用明显比骨水泥固定假体柄小,与凹槽柄及骨水泥固定柄的抗扭转方面无明显差异。因此,认为髋关节在负重时产生较大扭力,故在髋假体植入时应力求取得近端和远端股骨的支持固定。若股骨近端已有严重骨缺损而难以获近期支持固定,就必须选择长柄假体将柄的远段向股骨有支持强度部分至少有超过70mm的固定,才能使髋假体达到相对稳定固定。
三、髋假体植入对股骨骨皮质负载传递的影响
髋假体植入后,在负重时作用于假体头上的负载是通过假体-骨之间的固定传递到股骨,这种负载传递的形式会受诸多因素的影响,包括固定的分布、部位及其固定的牢固程度,以及假体与骨骼的相对刚度(relative stiffness)等。若假体柄表面与骨结合均匀,于近端假体与股骨颈截骨的连接部及假体远端周围股骨中,会产生较大应力集中。因为假体承载部分通常由股骨承载该侧股骨假体以上重量,股骨负荷的能力通常表现在皮质骨应力较生理水平低 30%~ 60%,这就是假体对骨的应力遮挡。
为理解应力遮挡的力学基础,有必要复习影响股骨-假体间的相对刚度因素。Dujovne等利用65个股骨的CT扫描图像及其几何剖面对两种非骨水泥假体进行了分析,对标准的钴铬钼合金假体柄远段的弯曲刚度(bending stiffness)与髓腔直径为13�5mm的股骨弯曲刚度相匹配。对更小髓腔的股骨刚度比相应大小假体刚度大。但对更大髓腔其相应假体刚度则超过股骨刚度。股骨髓腔直径为15mm时假体刚度超过股骨刚度1�5倍,股骨髓腔在18mm时,假体刚度超过2�5倍。在所有标本,比较上、下段假体柄与相应节段股骨的刚度改变,发现近段1/3假体柄比股骨的刚度大,即当股骨髓腔12mm 时假体柄大刚度 4倍,18mm时,大 10倍。这与钴铬钼合金假体相比,钛合金假体柄弯曲刚度小2倍。
因股骨弯曲刚度随股骨髓腔直径和皮质骨厚度的增加而加大,在股骨与假体柄之间的负载分配依赖于股骨髓内、髓外直径的大小改变。从理论研究获悉,假体植入后,股骨负载的应力减小可解析如下:
骨应力(假体置入)/骨应力(无假体)=[(D/d)4 -1\]/\[(D/d)4+(n-1)\]
其中d为假体远端直径,D为股骨干的外周直径,n为假体与皮质骨弹性模量的比率。
对钴铬钼合金假体,n值大约为10,对初次生物固定型全髋关节置换,在股骨峡部的外周直径是股骨髓腔直径的2�1±0�3倍。在股骨髓腔占满假体柄时,皮质骨应力相应减少约35%。
对人工全髋关节施行翻修时,常有皮质骨变薄、髓腔扩大,翻修股骨髓腔常比原来增大1~3mm,这种质量的股骨将明显影响负载在股骨与假体间的力学传递。因为,股骨与假体柄直径的比率减小,导致假体承载的负重明显增加。如果骨干的外径无改变,若髓腔直径增加 2mm,导致皮质骨应力减少15%(50%∶35%)。
四、股骨对应力遮挡的反应
由于骨的应力水平决定骨骼的重塑,人工全髋关节置换后的应力遮挡,可导致明显的骨量丢失。Engh(1988) 和Bobyn(1999)利用微孔覆盖的生物固定型钴铬钼合金髋假体,研究了411例初次人工髋关节置换病例,探讨了假体的设计因素与假体柄周围骨重塑之间的关系,对微孔表面的覆盖面及假体柄远端的直径对骨量丢失的作用,进行了2年的随访观察,发现有72%的病例在 X线前后位和侧位片上显示有不同程度的骨量丢失,其中18%的病例有明显皮质骨吸收。与力学分析一致,即骨量丢失的严重程度随假体柄远端直径的增大而明显加重。用小柄直径小于或等于12mm柄,骨量丢失发生率5�6%,用大于或等于13mm柄时,骨量丢失发生率为28%(P<0�05)。Bobyn(1999)等利用相同几何外形的两种假体对狗的双侧髋关节进行生物固定型人工全髋关节置换,进一步证实了上述结论。
一种髋假体柄由较硬的钴铬钼制成并有微孔表面覆盖,而另一种由钛合金制成的髋假体柄,其远端为空心,两者的弯曲及扭转刚度相差4倍,并分别植入狗的左右两侧股骨。手术后6及12个月,观察到狗的左右两侧股骨的骨重塑形式存在差异,并证明骨重塑形式与假体的刚度明显相关。在较硬即刚度较高的钴铬钼合金假体周围有严重骨吸收;在较韧的钛假体周围骨的骨量未见明显吸收;骨组织切片量化分析表明,较韧假体周围皮质骨的面积,比较硬(刚度大)的假体多25%~ 35%。
应力遮挡引起骨量丢失常在生物固定型人工全髋关节置换中观察到,特别是有微孔覆盖的髋假体,尤其在上2/3段或全部都为微孔表面处理的假体柄,骨吸收十分明显。从长远的观点看,若不良的骨重塑将引起关节腔内产生大量磨损碎屑并进入关节腔和(或)进入股骨柄的周围界面,可导致骨溶解的发生率增加。因此临床医生想方设法减少因应力遮挡性骨量丢失的方法,一种方法是达到股骨假体与股骨柄之间有坚强固定,增加近端股骨负载传导;其二为将柄的近端用生物活性物质(HA)覆盖,以增加假体与骨的接触面积。利用较低弹性模量的材料来制作股骨假体尚在不断研究和改进中,例如采用纤维增强材料或新的钛合金制造人工关节,以降低假体的弯曲刚度,使不良骨重塑减少或不出现。
五、髋关节关节中心的恢复
髋关节的解剖恢复程度是影响人工髋关节稳定的重要因素。在髋关节大范围运动时,髋外展肌的状况明显影响关节的力学稳定。外展肌的工作长度及其横断面大小决定其收缩力量,改变其在股骨及骨盆的相对位置将影响肌肉的力臂及其稳定髋关节的收缩力量,这将改变作用于髋关节的压力。如置股骨内收位,外展装置的机械优势降低,为平衡身体的重力,必须通过肌肉收缩产生更大的力量,更大的肌肉收缩力将直接增加关节的反应及髋臼的负载,加速关节表面的磨损。因此,如何防范或减少这方面的问题,一直是许多学者多年研究的课题。
重要的目标是考虑髋关节翻修的实际意义,如果髋臼不得不部分上移,必须决定是否会影响患髋的长远利益而被接受。如接受髋关节中心的向上移位,可用一大的髋臼杯;如要努力恢复关节中心至原来的位置,可采用异体植骨。继发于先天性髋关节脱位的移位髋关节重建遇到相似的问题。在计算机模拟研究中,Delp和Maloney等(1993)研究了髋关节中心上下、前后、内外移位对4组髋部肌肉力矩产生的影响。各方向移位20mm引起20%~50%髋关节各组肌肉力矩的变化,明确肯定翻修恢复正常关节解剖及肌肉对关节位置变化的敏感的重要性。
全髋关节翻修后,影像学观察骨盆常常是股骨关节中心相对内移。在这种情况下,外展肌力量及假体关节稳定性可通过延长肢体或下移股骨大转子在股骨的位置来重新恢复。然而,仅少数患者愿意接受延长肢体,大多数术者不喜欢大转子截骨下移。解决办法是选择一种假体,使其关节中心内侧偏移量能恢复到股骨关节中心最初的微小偏移,容许轻微畸形及髋臼内移。
实际上,在恢复股骨头位置的同时不过多延长肢体,必须有足够的不同颈长的假体可以选择,这是一项艰难的工作,因为股骨颈长度及倾斜的变化。正常股骨头的内侧偏移变化可为29~58mm(95%的可信限),即使髓腔相同的股骨,股骨头内侧偏移量可相差约20mm。这表明为恢复股骨头最初的偏移量,假体颈长度需28mm的范围,而通过组合式头颈段的应用仅可得到15~20mm的范围。由于股骨头在矢状面的位置变化,可出现相似的问题。相对股骨髁远端,股骨颈的前倾角变化约35°(95%的可信限)。一般整体的假体柄只能恢复正常前倾角的±10°,因为假体在股骨中的旋转位置由它与股骨髓腔的匹配所决定。
由于许多生物固定型股骨侧假体在股骨中仅在一种旋转位稳定,股骨颈与髓腔解剖关系的变化可导致恢复向前偏移量的错误。在有些情况下,髓腔和(或)股骨颈的形状可引起股骨头中心后移10mm,导致潜在的关节不稳定。在股骨干骺端保持完整的情况下、通过组合假体的应用,股骨头后倾位放置的危险性降低,因为这些假体容许假体柄远端旋转。另一方面,也可选择非对称的假体,设计其坐在股骨颈中,以恢复股骨头的原始位置。
对翻修的股骨,这些常是较小的问题,因远端固定假体的旋转方向可以改变,只要假体的近端部分不撞击干骺端。如果股骨近端的正常解剖特征缺如或变形,假体的旋转位必须通过外标记决定,包括肢体的上、下关节排列。最后的旋转必须在插入固定假体前确定,因为一旦假体柄远端在髓腔几何形状中相吻合后,将不可能再调整假体位置。
第二十八节人工全髋关节假体材料的研究现状
人工全髋关节分为股骨假体与髋臼假体两部分,在人工关节发展的初期,这两部分都由金属构成。后来的研究发现,金属对金属具有很高的摩擦系数,而摩擦所产生的金属颗粒能导致极高的假体松动率,因此,这类假体设计曾一度被放弃。但是由于加工工艺的发展,目前金属对金属这类假体以其极小的摩擦系数而被重新使用。当前,临床最常用的假体设计是选用超高分子量聚乙烯的髋臼假体配以金属合金的股骨干假体。下面就人工全髋关节材料中有代表性的几种做一概述。
一、金属
正常人体骨组织在遇到损伤后有自我修复的能力,而假体材料则不具有该特征。插入髓腔内的股骨假体柄的直径约为股骨直径的1/4,因此骨横切面约是柄的16倍。Mears曾指出:股骨的疲劳强度约为914kg/m2,由于假体柄直径为股骨直径的1/4,因此假体必须能承受14 622kg/m2的力。为防止假体柄的断裂,延长其使用寿命,其材料多选用金属,其中,又以金属合金为主。至于不锈钢材料,尽管具有杂质含量低、延展性好、容易加工等特性,但由于抗疲劳强度、耐腐蚀性以及生物相容性较其他合金差,目前已不再采用。
1�钛合金
从材料学角度来讲,高弹性模量可减少部件周围的应力分布,从而减少骨水泥的断裂,但从生物力学的角度来讲,高弹性模量也有缺点,因为骨承受的负荷过小处会造成应力遮挡和失用性骨质疏松,最终导致假体松动和骨水泥断裂。
钛合金的优点是弹性模量低、生物相容性好、抗疲劳强度及耐蚀性好,缺点是摩擦系数高、耐磨性差。为了增强钛合金的耐磨性,人们开始使用“离子植入”技术。实验显示将氮离子铸入钛合金表面,可增加合金的表面硬度与抗磨损力;而在含氧环境中,钛的抗磨蚀力和抗疲劳性可增加,其表面保护层具有很高的惰性,损伤后容易再形成。
目前常用的钛合金为钛-铝-钒,其摩擦系数较高。两个钛合金植入人体,之间发生磨擦后,可形成磨损颗粒,引起骨溶解、吸收。因此钛合金很少用于人工髋关节的关节面,而多用于髋臼的外杯或股骨柄处。
2�钴合金
钴合金假体的制造工艺分为铸造和锻造两种。铸造假体的加工较容易,锻造假体的加工较困难,但后者的强度远比前者为高。钴合金的弹性模量约为钛合金的2倍,为皮质骨的10倍。临床常用的钴合金是钴-铬-钼合金,它具有很高的耐磨性和抗疲劳强度,多用于负重关节面假体。至于钴-镍-铬-钼合金,虽具有更高的屈服强度和抗疲劳强度,但由于耐磨性不及钴铬钼合金,所以国外大量用于股骨柄的制造材料,与钴铬钼股骨头相组合。
尽管钛合金是在钴合金之后用于临床的新型金属材料,但它并不能完全取代钴铬钼合金。近期的研究表明,用钴铬钼合金既可以制作骨水泥型人工髋关节,也可以制作非骨水泥型人工髋关节。而钛合金由于与骨水泥相互作用易引起松动,故不适合制作骨水泥固定的人工关节。
二、超高分子量聚乙烯
超高分子量聚乙烯由于其“低摩擦系数”的特点而常用于全髋关节中塑料臼杯的制作。它是一种黏弹性材料,由乙烯聚合而成,受应力后可发生蠕动变形,故不适用于人工关节受折弯应力的部位。制作聚乙烯部件有两种技术:一为压模加工,一为机械加工。压模加工是将聚乙烯材料轻度加温,然后用钢模压制成形;机械加工则是指用专业机械在常温下切割、抛光。通常情况下,压模成形制品的表面抛光度较机械加工制品要好,但前者的加热温度很关键,温度过高会使材料裂解,内部形成空隙。也正是由于这一特征,聚乙烯制成的髋臼假体绝对不能用高温高压消毒,而是在出厂时采用2�5Mrad γ射线或高能电子消毒,然后无菌包装,当然,过度γ射线照射会使塑料变脆,而过量高能电子也会使塑料氧化,裂解。因此,消毒时要适当,不能过量。
超高分子量聚乙烯临床应用的主要问题是磨损颗粒所引发的溶骨反应,最终导致假体松动,而假体松动又正是当前影响人工关节寿命的主要原因,临床上偶尔见到的材料断裂也多是在松动的基础上发生的。系列研究表明,超高分子量聚乙烯的平均磨损速度为:每年0�1~0�2mm,而磨损颗粒的产生则随人工股骨头直径的增大而增多。基于这一点,目前大多数的人工股骨头的直径为26~28mm,较初期为防止髋关节脱位而采用的大直径人工股骨头设计更为合理。
有关磨损颗粒诱导骨溶解的机制尚不完全清楚,部分学者认为这种骨溶解主要是材料碎屑导致周围组织炎性反应所致。吞噬或包绕磨损颗粒的巨噬细胞能分泌肿瘤坏死因子、白介素、前列腺素以及胶原酶等,这些局部介质激活破骨细胞,进一步引起骨吸收和溶解。研究表明,当植入物稳定时,假体与骨的界面是一层细胞数目较少的胶原纤维组织;而当植入物松动时,该界面内充满大量的巨噬细胞。因此如何减少磨损颗粒的产生和颗粒产生后如何抑制局部异物反应,是材料学与临床医学要共同解决的难题。
三、陶瓷
陶瓷材料主要用于股骨头假体,具有硬度高、组织相容性好、表面抛光度优于金属等特点。陶瓷对聚乙烯的摩擦系数比金属对聚乙烯要低,耐磨损性能也很好。在聚乙烯髋臼内,它的磨损率大约是金属头的1/4,碎屑产生率低。但陶瓷的脆性较高,不能耐受挤压和不均匀的负荷,因此不适合做髋臼的假体材料,以避免边缘的折断。有学者研究指出,金属假体与陶瓷假体不能互为关节面,因为这种组合,可使金属有极大磨损。
另外,现有的陶瓷多为氧化铝陶瓷,这种含铝的假体植入人体后,是否会影响骨的钙磷代谢,尚有待研究。过去的有关实验表明,当饮食中的铝含量超过正常值的5~10倍,就能干扰磷的吸收。
延长全髋假体寿命的研究焦点是更换界面,目的是减少磨损和骨溶解。陶瓷界面历史悠久,临床应用成功。生产工艺及设计的改进大大降低了假体松动、陶瓷断裂等材料学方面的并发症。
131例(149髋)陶瓷-陶瓷全髋关节置换术后病例获得随访,平均随访1�83(1~3�31)年。43例(32�8%)自述有来自髋关节的声音,14例特别提及可听见“嘎吱”声,14例有“喀哒”声,10例有“砰砰”声,2例有“研磨”声,2例有“噼啪”声,另1例有其他声音,但无进一步描述。最多的引发声响的动作为步行(7例),其余则均匀分布在锻炼、弯腰、爬楼梯及其他动作中,包括2例“穿袜子”和1例“性生活”,1例在站起过程中可出现“砰砰”声。对14例“嘎吱”髋患者继续评估症状起始时间、可重复性、对生活质量的影响。患者回答开始出现于术后6~18个月,不伴疼痛、不伴恒定动作。但其中4例当场通过跨上低台阶而再现了“嘎吱”声。当负重髋从屈曲60°伸直到0°或充分伸直时,“嘎吱”声出现。负重下重复此动作,“嘎吱”声成功再现。
有1例“嘎吱”髋伴复发性髋关节脱位、不稳而翻修,在其他医院更换股骨头及臼内衬,改用金属-聚乙烯界面组合,保留臼杯及股骨部件。在末次随访时,患髋异常声响及脱位消失。另1例正考虑行金属-聚乙烯翻修,日复一日的“嘎吱”声已明显影响了其生活质量。
对随访最长的11例患者的发声频率进行分析:每天1次、每周数次(2例)、每周1次(2例)、偶发(1例)。“嘎吱”声对生活质量的影响分为1~10级(10级为对其生活有很大的负面影响,0级为无影响)。本组平均3级(0~8级)。5级者5例,均自述响声频率为每天1次。而6例0~4分者, 只有1例响声为每天1次。响声频率每天1次与“嘎吱”髋对生活质量的负面影响呈正相关(r=0�64,P=0�035)。
陶瓷-陶瓷组与金属-聚乙烯组进行比较,两组均包含48例(60髋)。陶瓷-陶瓷组报道有响声10例(21%),金属-聚乙烯组只有2例(4%),差异有统计学意义(P=0�014)。金属-聚乙烯组这2例异常响声为“喀哒”声,而非“嘎吱”声,而陶瓷-陶瓷组的3例却肯定为“嘎吱”声。
131例陶瓷-陶瓷全髋关节置换病例的改良髋,HSS均值从术前的19�8分增加到末次随访的38�4分(满分40分)。14例“嘎吱”髋,HSS均值从20�6分增加到38�2分。95%的患者(包括“嘎吱”髋)满意度为8分(10分为完全满意,0分为完全不满意)。唯一给予不满意评分的“嘎吱”髋患者即为前述有复发性髋关节脱位并需要翻修者。响声10例(21%),金属-聚乙烯组只有2例(4%),差异有统计学意义(P=0�014)。金属-聚乙烯组这2例异常响声为“喀哒”声,而非“嘎吱”声,而陶瓷- 陶瓷组的3例却肯定为“嘎吱”声。
全髋关节置换术后出现“嘎吱”声实属罕见,为硬-硬界面特有。可在金属-金属界面出现,也可在陶瓷-陶瓷界面出现。此外,文献中有1例与聚乙烯衬垫有关的“嘎吱”髋,但此例聚乙烯磨损严重,其声音来源于头-金属衬背间的关节活动。因本研究未发现假体失败的影像学证据,故不属于这种情况。我们按制造商推荐的方法,以外展45°、前倾20°安放陶瓷-陶瓷假体。陶瓷高边部没有型号可供选择,故正确的前倾角很重要。按目前数据我们无法确认“嘎吱”髋是否和臼的外展角或前倾角有关。
本研究使用的陶瓷衬垫带金属衬背和高边。此设计旨在保护陶瓷部分免受撞击及降低插入时碎裂或破裂的可能性,高边的应用可减少这些并发症的发生。但众所周知,无症状的全髋关节置换术后在日常活动中仍有一定比例发生碰撞。有学者认为撞击是“嘎吱”髋的主要原因。但撞击产生于运动弧的终末,而“嘎吱”声在生理活动范围内发生,因此我们认为撞击不可能是“嘎吱”声的真正原因。
有学者认为氧化铝柄部与氧化锆头的不匹配为“嘎吱”声的原因。Rieker等提出的第二种解释为两种界面之间的低效润滑可导致某些“嘎吱”髋的发生。润滑不足导致共振或所谓的“滑动-黏滞”机制,正是此机制造成了金属-金属假体术后的“嘎吱”声。陶瓷-陶瓷界面间的润滑效果可能也是“嘎吱”髋的原因之一,很可能是撞击后的金属碎屑在作祟,产生的金属碎屑作为两种硬界面间的第三者,可能影响到磨损率及液体润滑薄膜层。
有观点认为所谓的“带状磨损”与“嘎吱”声有关。Taylor等通过髋部模拟实验提出当运动与负荷沿纵轴进行时可再出现“嘎吱”声。撞击、界面微
小分离、边缘负荷等均可能是“带状磨损”的原因,需要更多的研究,包括“嘎吱”髋病例的回访分析。本组所有“嘎吱”髋均在术后6个月出现,表明之前这段时间可能就是所谓的界面受累前“磨合期”。
通过本研究,我们发现陶瓷-陶瓷组与金属-聚乙烯组的术后总异常响声发生率显著不同。除“嘎吱”声外,其他响声有可能是硬-硬界面的“硬着陆”所致。全髋关节置换后任何一点步态周期中的偏心,均会导致两个陶瓷界面后部的撞击,被患者描述为“喀哒”“砰砰”“噼啪”声。这些声音也可能与软组织(如弹响的髂胫束)问的碰撞或滑动有关。
北美地区的陶瓷-陶瓷“嘎吱”髋的出现率为0~3%。若以患者自主问卷为依据,则其出现率可达10%以上。1例(
对“嘎吱”髋不满的患者,其响声在一天中多场合、多次出现。而在收到问卷之前并未意识到“嘎吱”髋的患者,在调查后多数自述响声每天1次,短期内不影响手术效果和生活质量。据我们使用问卷的经验,在以往的研究中“嘎吱”髋的发生率可能被低估。最近一项荷兰的研究采用直接询问的方法进行调查,陶瓷-陶瓷界面“嘎吱”髋的发生率高达21%。这进一步说明以往研究中这一现象被低估。
对年轻和活动量大的患者,我们继续使用陶瓷-陶瓷界面,但同时告知患者假体有碎裂和产生“嘎吱”声的风险。目前,尚无法了解“嘎吱”髋的自然转归,某些研究提示其可能会导致早期假体失败。对本组“嘎吱”髋的所有患者,我们均提供金属-聚乙烯翻修或陶瓷-聚乙烯翻修的选择,但目前尚无患者仅因为“嘎吱”声而提出翻修。虽暂无证据表明“嘎吱”髋可导致假体失败,但对这些患者进行持续随访,此观点可能会发生改变。
四、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)
又名骨水泥,最早用于口腔颌面外科,1951年Klaer将其做为髋关节假体固定材料,1962年Charnley对骨水泥固定关节假体进行了全面而细致的研究,使骨水泥得以广泛推广应用。我国于1978年研制成功骨水泥并应用于临床。
使用骨水泥固定的全髋关节置换术有两个重要的技术要求,如何调制骨水泥和骨水泥如何固定假体。假体松动的重要原因之一往往是骨水泥使用不正确。
骨水泥是由单体与粉剂两部分组成。单体中同时含有聚阻剂和促进剂,前者能防止单体在保存期间发生聚合发应,后者能加速聚合反应。粉剂中含有甲基丙烯酸甲酯及引发剂过氧化二苯甲酸(BPO)。最初的骨水泥粉剂中不含有硫酸钡,因此骨水泥能被X线透过。后来为了在手术后观察骨水泥的分布及骨水泥与假体及骨的界面,以便早期估计预后,部分商家在粉剂中加入硫酸钡。大量实验证实,钡剂并不会明显改变骨水泥的物理特性。此外,由于骨水泥在体内长期留置后会变色为类似骨组织的颜色,使翻修手术时难以与骨组织区别。因此,少数公司的骨水泥内加入了一定量的染料,以便翻修手术时辨认。
Towers和Charnley经实验认为:骨水泥的单体与粉剂具有自身灭菌能力,将未消毒的骨水泥放在组织中,未发现有细菌生长。尽管如此,目前临床上使用的骨水泥制品仍是按照医疗产品的要求经严格灭菌的。
骨水泥今后的研究方向将聚焦于如何提高耐剪力和耐张力的性能,如何减少骨水泥的松动和断裂,以及如何进一步改善其固定效果。
五、其他材料
包括:①多孔聚砜类物:这种材料具有良好的生物相容性,强度高,弹性模量中等;②多缩醛类树脂:这类材料制成的假体不需要使用骨水泥固定,假体的弹性模量接近骨组织的弹性模量,因而可减少骨组织与材料接触之间的活动;③碳素:该材料具有质硬、耐磨、强度大的特点,弹性模量、弯曲强度和抗压强度与人体骨相近,但由于制造工艺等原因,全碳素人工髋关节尚处于实验室研究阶段。
第二十九节进口人工关节介绍
一、德国LINK人工髋关节
1�骨水泥全髋见图8-122,8-123。
图8-122LINK人工骨水泥全髋关节
图8-123LINK骨水泥假体柄
2�金属松质骨生物型髋臼系统见图8-124。
图8-124LINK金属松质骨生物型髋臼系统
图8-125wagner 锥形假体股骨柄
二、Zimmer(捷迈)
1� wagner 锥形假体股骨柄,专用于困难的骨条件(图8-125,8-126)。
图8-126wagner 锥形假体股骨柄安装过程
2�金属对金属关节见图8-127。
图8-127金属对金属关节系统
3�Durom髋关节表面置换(图8-128)。
图8-128Durom髋关节表面置换
4�metasul LDH年轻、活跃患者首选,更佳活动度、更佳稳定性、更耐磨(图8-129)。
图8-129metasul假体
三、美国DEPUY(强生)(图8-130)
图8-130Dupuy人工髋关节假体
四、法国esop HA(图8-131)
图8-131esop人工全髋关节假体
第三十节国产人工关节介绍
一、普鲁斯人工髋关节
1�非骨水泥全髋关节置换系统(图8-132)
图8-132普鲁斯非骨水泥全髋关节
2�非骨水泥�配式球形髋臼(图8-133)
图8-133普鲁斯非骨水泥压配式球形假体
二、台湾联合人工髋关节(图8-134,8-135)
图8-134台湾联合髋臼假体系列
图8-135台湾联合股骨柄假体系列
三、天津正天人工髋关节(图8-136~8-140)
图8-136正天骨水泥髋臼
图8-137正天骨水泥股骨柄假体
图8-138正天非骨水泥髋臼
图8-139正天非骨水泥股骨柄假体
图8-140正天骨水泥髋关节翻修假体
四、北京威高人工髋关节(图8-141~8-150)
图8-141GCC Ⅱ骨水泥髋臼
图8-142GMC生物型髋臼
图8-143GMC生物型髋臼内衬
图8-144GBH双极股骨头
图8-145AUXO Ⅰ非骨水泥股骨柄
图8-146GTC非骨水泥股骨柄
图8-147GTR Ⅱ非骨水泥股骨柄
图8-148WEMENT Ⅱ骨水泥股骨柄
图8-149GTC.REV Ⅱ骨水泥翻修柄
图8-150GTC.REW Ⅰ生物型翻修柄
第九章深静脉血栓预防与
人工全髋关节置换术
第一节人工全髋关节置换术与静脉血栓栓塞
人工全髋关节置换(THR)是治疗特殊髋关节创伤或疾病的一种有效方法,但此种手术使患者处于静脉血栓栓塞(VTE)的高危险状态,尤其是可发生致命的肺栓塞(PE),因此,合理正确地选择预防方法是手术成功的重要部分。多年来,国外在诸多方面进行了探讨和研究,而国内开展甚少,在许多问题上仍存在争论。本文做一系统阐述。
一、发病机制
在THR中,形成VTE的三大要素血液高凝状态、静脉血流缓慢(或瘀滞)、血管内皮损伤均存在。首先人工关节置换的患者多属高龄,且常合并多系统、多器官的生理性退变或器质性病变,而使血液处于高凝状态。同时这些患者术前多数因髋、膝关节病损,下肢活动明显减少,有的甚至长期卧床,由于心、肺及血管瓣膜生理功能退变或器质性病损,胸腔负压减小及心输出量减少,静脉回流减慢;而在THR中,患者的肢体较长时间处于被动的极端体位(当作股骨髓腔准备或假体安放时),加上术后疼痛或麻醉作用、局部肿胀,使肢体活动更趋减少,进一步使静脉血流减慢或瘀滞。Mcnally等研究显示,在THR后下肢静脉容量和流出量明显减少,并通过静脉造影也证明在行髋关节脱位及假体插入时,下肢静脉发生牵拉、扭转和闭塞致血管内皮损伤,同时由于应用骨水泥导致热损伤,使邻近血管受到损伤概率也大大增加。而手术本身的创伤出血,使组织因子和一些凝血因子被激活,使其附着于血管损伤处,以及术后抗凝血因子和内生纤维蛋白原减少,从而使静脉血栓能够极易产生。
关于血栓开始产生的时间及持续时间,不同学者观察的结果有一些差异,Dahl等应用凝血酶产生标记的纤维蛋白产生标记法证实,在THR期间,循环血中血栓形成的激活并非在手术的最初阶段,而是开始于股骨准备期间(尤其是安放股骨假体和应用骨水泥时)。正是此手术阶段下肢静脉(主要为股静脉)发生牵拉、扭转及热损伤,而组织促凝血酶原激酶和其他的促凝血因子释放进入扭曲的股静脉,导致血栓形成。Stewart等在动物模型中证实,血栓形成开始于静脉完全扭转的5~10分钟内,与其他学者报道的20~421秒相似。Abraham 等在一组病例中应用多普勒技术发现 THR后血栓形成于80%的患者(绝大多数无症状),且持续2小时,1小时后则减少了50%,而 17天时仅发现 1例,并认为后期发生的血栓是否与术后早期血栓具有相同特性不能肯定。White 等则报道 19 586例 THR后 DVT的平均发病时间为17天。目前观点不一。
二、 流行病学与临床
VTE在未用预防状况下,其发生率各作者报道不一,这可能与病例数量大小、所用诊断方法不同以及其他相关因素(如手术时间长短、出血量大小)等有关,且早期报道的比近期为高(与现代麻醉及手术技术的提高有关)。综合文献报道,其发生率在39%~84%,而深静脉血栓(DVT)在39%~73%,近端DVT在15%~25%,肺栓塞(PE)在 3%~49%,致命的PE在0�5%~3�4%。过去大多数人一直认为亚洲患者此类并发症甚少,但最近一些研究显示,亚洲患者术后发生 DVT并不少见。如马来西亚 Dhillon等报道人工关节置换术后DVT发生率为62�5%。香港Kew等报道在髋部骨折术后 DVT发生率为37%,吕厚山等首次报道我国人工关节置换术后 DVT发生率为47�1%,其中THR后DVT发生率为40%,这也许与高龄患者手术例数的增加、手术适应证的扩大、饮食西化及肥胖患者的增加有关。
VTE的形成通常来自于足底或足背小静脉,且多数不产生症状,部分患者会出现单侧小腿部水肿,与对侧小腿相比周径不对称;小腿皮肤出现红斑、局部皮温升高,常伴有下肢不适或酸痛感,腓肠肌、大腿肌肉出现压痛;全身反应主要为低热或不规则发热、脉搏增快。未处理的远端DVT如果继续向近端发展,可导致慢性静脉功能不全、局部溃疡,甚至PE。近端DVT则与PE有很强的关联性,而致命PE是THR后致死的主要原因。此外,DVT还会延长患者的住院时间,增加住院费用,下肢功能康复亦受到影响。与THR后VET形成的相关因素包括:高龄、以前曾有静脉栓塞、固定时间长、静脉曲张、肥胖、心脑血管疾病、糖尿病等,故对此类患者应重点预防。
三、麻醉及相关因素影响
许多研究已证明,应用硬膜外麻醉或腰麻使 THR后静脉血栓形成率减少了44%~50%、从而减少了死亡率。如Eriksson等报道一组病例中应用硬膜外麻醉比较全麻,发现应用硬膜外麻醉的VTE明显较少,Sharrock等亦在一组病例的回顾性研究中发现,应用全麻组院内(因肺栓塞)死亡率为0�12%,而用硬膜外麻醉则为0�02%,减少了6倍。其认为可能解释的原因为局麻(硬膜外或腰麻)不影响血小板功能或纤维蛋白溶解作用,而且,硬膜外麻醉在术中及术后增加了下肢血流,因此通过减少静脉郁滞而降低了 DVT危险,且发现当合并应用肾上腺素时尚可增加小腿肌肉内血供,进一步减少DVT发生,在441例THR中应用硬膜外麻醉加肾上腺素,术后 DVF率为2�4%�而未用肾上腺组为9�3%。还比较了手术时间与DVT发生率的关系,显示手术时间少于70分钟者 DVT率为10%,大于70分钟者为35�5%。
在应用硬膜外麻醉时用低血压技术可减少DVT发生率,Sharrock等报道一组病例应用低血压硬膜外麻醉技术,术后DVT发生率为8%~15%,而采用正常血压组则为25%~50%,认为此技术可进一步归咎于通过减少失血,从而也使外科医生能在一个清晰的术野操作,提高手术速度,减少股静脉扭转、牵拉时间,进而使血栓形成减少所致。此外,术后硬膜外镇痛法亦有学者报道能减少DVT发生率,但尚无确切的理论解释,可能是因为疼痛减轻而使患者能早期进行下肢锻炼,促进静脉回流增加来达到作用。
四、血栓预防的危险与益处
在THR后,是否常规应用预防方法至今仍存在争论。其主要争论焦点有3个方面。
1�推理结果的差异
基于20世纪60年代及70年代的两个研究报道,在THR后致命PE是大于1%的,同时一些学者报道应用预防方法能使THR后血栓塞减少,使许多人相信预防有好处。然而,DVT的减少是否必然导致PE的减少。致命PE并非常见,且不一定导致死亡,预防增加了其他死亡(如大出血等),那么这种推理是否正确。
2�死亡率评估的差异
THR后死亡率的评估方法不统一,在美国Williams报道THR 后整个院内(30天)死亡率为0�35%(134/38 000),但不包括院外死亡的,使统计结果不准确。Seagroatt认为一个较准确的死亡率统计应标明每个月的情况,其在12 000例THR后随访显示,整个死亡率为0�5%,且死亡率在第2个月增加了3倍。Bunsmuir 等亦观察了一组病例,并比较了术前、术后死亡率的变化,发现在THR术后几个月内死亡率是增加的,但此后则很低,与等待手术时期的死亡率相比明显为少,整个死亡率在术前、术后1年内比较几乎是相同的,提示THR可能有加速一些实际上在以后时期内本来会出现死亡的病人提前死亡,而并不是真正提高了死亡率。
3�综合文献分析的有限性
许多结果或结论,都是在综合多位学者报道的结果后得出的,但这种分析方法存在明显的局限性,首先每个作者所采用的方法不一致,难以进行客观比较;二是包括的文献跨越的时间长(20余年),在此期间,THR的治疗已有许多变化,如手术时间变短、早期活动、局麻应用等,这些因素均影响VTE的发生率;另外,在许多方面存在人为因素,如 VTE 的诊断水平等。正如 Prentice在一篇述评中写道:在英国为什么仅有36%的骨科医生认为THR后应用预防是恰当的?而另有一些医生应用预防仅仅是害怕医疗纠纷,并非是真正认为预防能带来益处,也正是由于缺乏真正的VTE或PE发生率和死亡率,是否存在一个亚组?此组确易发生致命的PE,而大多数则并无有症状的VTE或PE发生。但遗憾的是,目前无恰当的方法去筛选此组患者,而要真正分清在 THR后致命 PE的发生率,需要至少 30 000例采取相同方法的前瞻性对照研究才能计算准确,这又谈何容易,所以,对此问题的争论至今尚未解决。
五、预防方法
1�力学方法
(1)周期性充气压力周期性充气压力(intermittent pneumatic compression IPC)是一种序贯地从踝、小腿至大腿加压的装置。其预防DVT有两种机制:①通过加速下肢静脉血流速度,促进淤血静脉排空,由于为周期性加压、减压的机械作用产生搏动性的血流通过远端肢体的深静脉系统,从而促进下肢血液循环,预防凝血因子的聚集及对血管内膜的黏附,防止血栓形成;②其能增加纤溶系统的活性,无论正常人或有静脉血栓的患者,使用后即能刺激内源性纤维蛋白溶解活性,其机制可能是由于减少了纤维蛋白溶酶原活化素抑制因子-1 (plasminogen activator inhibitor-1 PAL-1),使组织型纤维蛋白溶酶原活化素(tissue plasminogen activator,TPA)增加所致。Flam等报道的研究显示,使用至大腿长IPC能使下肢静脉排血量增加23%,血流速度增加(77±35)%,在充气加压期间血流速度有短暂时间为零,提示静脉完全排空。Jacobs 等研究则显示,使用 IPC后血中纤维蛋白降解产物和纤维蛋白原降解产物显著增加,复合物也显著增加,而优球蛋白溶解时间明显缩短,PAL-1也减少,股静脉血流量明显增加,停用后上述结果迅速恢复到原来水平。许多学者在临床研究中使用IPC发现整个DVT明显减少,但一些学者发现其对远端DVT减少明显,而近端DVT发生率则代偿性增加。总之, IPC 具有操作简单、无其他并发症(如出血)的特点,在单用或配合其他方法时是一种有效的DVT预防方法。
(2)其他方法加强早期锻炼、静脉足底泵(脉冲系统)、弹力(压力)裤均有学者报道用于降低DVT发生率。但在单独使用下作用不显著,往往是配合IPC或其他化学(或称药理学)方法使用以达到效果。
2�化学方法
目前在使用预防的状况下,在THR后致命PE发生率仅在0�1%~0�2%,这是相当低的。而由于化学(或称药理学)方法容易导致出血并发症,严重时可导致死亡,故在应用此类药物时必须评估其产生的危害和益处。一般认为严重(或称主要)出血定义为:引起死亡、器官内出血或需再次手术者。目前应用的方法较多,现就几种主要的化学方法介绍如下。
(1)阿司匹林阿司匹林在美国20世纪80年代中期制定的预防血栓推荐药物中并不包括,而是近年来逐渐开始使用的,其最大的优点是经济、使用方便(口服,无需监测)而又较安全(出血并发症轻且少),较小剂量即可达到作用(100mg/d)。 Sarmiento 等在1492例THR后应用阿司匹林预防,结果致命PE发生2例(0�13%),非致命PE有14例(0�94%),DVT形成15例(1�01%),无出血并发症。而Westrich报道2592例 THR后应用阿司匹林预防,并联合使用硬膜外麻醉,发现术后 DVT为 10%, PE为 1%,致命 PE仅为0�04%,亦无明显出血并发症。
(2)华法林(Warfarn)由于阻断维生素K在肝脏的传播,因此抑制了依赖维生素K的凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ 、Ⅹ的产生,从而达到预防血栓形成的目的。在北美华法林是使用最普遍的预防方法,使用时需要监测凝血酶原时间,有的学者推荐对比值为1�3~1�5倍,也有不少学者主张按国际标准(2�0~2�5)。 Amstut Z等报道2595例THR后接受华法林预防的结果,无致命PE发生,仅0�2%(6例)为非致命PE,有1%的出血并发症。Westrich在一组病例中亦发现整个 DVT发生率为10�3%,后期有症状的PE为0�44%,Freedman等在最近的一篇文献荟萃分析中发现:近端DVT发生率华法林最低(6�3%),其次为低分子肝素(7�7%),而在PE的发生率上华法林为0�16%,周期性充气压力为0�26%,低分子肝素为0�36%,华法林仍然最低。致命 PE 三种间则无显著不同,而出血并发症华法林较低分子肝素为少。其结论:在有效性和安全性上最好的预防方法是华法林,其次为周期性充气加压和低分子肝素。华法林具有使用方便(口服)、费用较低的优点,但需要监测凝血酶原时间,以至于患者必须停留在医院一段时间。另外有一些配伍禁忌,如使用华法林同时用非甾体类抗炎药物可增加出血并发症的危险。
(3)低分子肝素低分子肝素是通过化学方法或酶从普通肝素解聚得来,平均分子量为: 4464�45(992�1~9921�0)U。与普通肝素相比,其抑制血小板的功能较低,微血管的通透性增加较少,使出血的副作用减少。生物利用度高达90%以上(普通肝素为30%~40%),与血浆蛋白、血管内皮细胞和血细胞结合少,半衰期约为普通肝素的4倍。这些特征使低分子肝素使用时的个体间差异减小,对大部分患者可使用同一剂量,每天1~2次,无需实验室监测。许多研究均显示低分子肝素能明显降低THR后DVT的发生率,使预防后整个DVT发生率在8%~15%,近端DVT在5%之内,但其出血并发症仍是一大问题,如Colwell等报道一组低分子肝素与华法林预防对比的结果显示,2组DVT发生率相差不大(3�6%vs3�7%),但低分子肝素组出血并发症则高于华法林(1�2%vs0�5%)。Francis等亦比较此两种方法的结果,发现在降低DVT率上无显著差异,但用低分子肝素组需要输红细胞和手术切口出血并发症明显高于华法林组。
六、血栓的诊断方法
恰当的诊断技术能提高DVT的检出率,有利于制定更好的预防方案,尤其是对近端DVT的准确诊断,从而减少PE的发生或死亡。目前使用的方法繁多,但均有各自不同的优缺点,现就几种常用方法简介如下。
1�对比静脉造影术
该法是传统的一种诊断方法,也是目前使用最多且常作为检验其他方法好坏的金标准,Barrellier等报道用此法诊断THR后DVT的特异性为100%,敏感性为64%。其对整个下肢均具有良好的显影性,不仅可以判断有无血栓,尚可辨别静脉血栓的大小、形态、范围及位置。但此种方法对评价骨盆区的血栓形成则有局限性,且存在因对照剂外渗造成局部组织损伤,甚至产生继发血栓形成。此外,由于对比静脉造影可因摄片技术和阅片人水平差异,使结果不同;加之该法系侵入性检查,费用亦不低、操作较复杂,使其应用受到一定限制。
2� 超声多普勒检查
由于该法具有无损伤、无痛苦、费用相对低、安全、所需设备简单、可携带性(允许在床边进行),且可重复检查、快速作出结论,近年来应用逐渐增多。Benson 等报道一组病例应用超声多普勒检查的敏感性为91%,特异性为8%。Beuhler等则在150例THR病例中应用该法,一期诊断17例(27%)近端DVT,而其余133例随访1年仅2例发生DVT,显示了极高的诊断率。尽管如此,超声多普勒检查法在对探测无症状血栓及小腿部血栓时其敏感性仍欠佳,有时仅为12%(与静脉造影相比)。Wells等在一组2000例研究中,发现用超声多普勒检测无症状近端DVT与静脉造影相比仅为62%。此外,该法亦存在对骨盆区的DVT诊断不够敏感,不能区分血管阻塞是内源性血栓还是外源性压迫,其诊断的标准受操作者的经验与技术水平影响较大。
3� MRI静脉造影术
正由于骨盆区或髋部 DVT的诊断在应用对比静脉造影术、超声多普勒检查上的缺陷,一些学者利用造影下的MRI技术来辅助诊断DVT。Montgomery报道一组病例采用对比静脉造影方法加MRI检查,结果有58%未诊断出的DVT是通过MRI法明确,这其中大多数是位于骨盆区,而在非骨盆区或髋部,MRI静脉造影术与对比静脉造影术在对DVT的诊断上则差别不大。然而,由于此法价格昂贵,且仅对特殊区域有较好效果,使用并不普及。
4� 其他方法
99mTc标记物闪烁图法、125I纤维蛋白原腿部扫描、阻抗体积描记法以及一些血液学检查(如凝血酶原碎片1+2、凝血酶-抗凝血酶Ⅲ复合物、网状纤维降解产物、纤维蛋白降解产物等)均有学者报道,但这些方法由于没有经过广泛的临床验证,目前应用不普及。
七、血栓预防时间及费用影响
由于患者的住院时间越来越短,而血栓栓塞发生时间长短的不可预见性,在THR后理想的预防时间,各家报道不一,有的仅在住院时预防,而有的以2周为界。亦正因为预防方法不同、所需的诊断方法及监测(凝血酶原时间)与否、患者是否方便、出血并发症原因等,目前无统一的预防时间,典型的预防是开始于手术前夜或当天,可持续到出院或出院后 3个月。
在考虑预防效果的同时,不少学者亦提出应考虑费用问题,血栓预防的失败将导致治疗费用的增加最早为Salzman (1980)所研究,Oster等分析了6种不同预防方法,发现由于减少了DVT发生率,使年例患者费用减少了190~1820美元,Paiement等在THR后应用华法林预防,计算了幸存率,发现能挽救 16/1000的患者,同时计算出将减少这些患者的治疗费约 170 000美元。总之,在选择预防或不预防或何种预防方式的时候,有必要考虑费用问题。
第二节深静脉血栓的预防
一、中国骨科大手术后深静脉血栓的预防原则
1�概述
(1)本建议中“骨科大手术”特指人工髋关节置换术、人工膝关节置换术、髋部周围骨折手术等。
(2)血液在深静脉内不正常的凝结,属静脉回流障碍性疾病,好发部位为下肢。常见于骨科大手术后,深静脉血栓形成(DVT)是肺栓塞栓子的主要来源。根据下肢深静脉血栓栓塞的部位可分为远端和近端DVT,位于深静脉内或以上部位的血栓称为下肢近端深静脉血栓(图9-1)。
图9-1下肢深静脉血栓部位
(3)肺血栓栓塞症(pulmonary thtomboembolism,PTE)指来自静脉系统或右心的血栓阻塞肺动脉或其分支所致肺循环和呼吸功能障碍疾病,通常所称肺栓塞即指肺血栓栓塞症。
(4)静脉血栓栓塞症(venous thromloemlolism,VTE)即DVT和PTE为VTE在不同部位和不同阶段的两种重要临床表现形式,两者总称为VTE。
(5)导致静脉血栓的因素包括静脉血流缓慢、静脉壁损伤和血液高凝状态。
(6)血栓形成后,可能发展为有症状和无症状的VTE,少数可能发展为致死性PTE。
(7)国内骨科尚未广泛开展DVT预防,其原因有:①常将术后DVT当作一般的术后反应,认为DVT发生率低,而未加以重视;
②担心应用抗凝药物引起出血等副作用;③认为预防性抗凝治疗会增加患者的医疗费用,却很少考虑发生DVT和PTE需要较高的额外费用;
④对DVT和PTE所带来的危害认识不足;⑤国内尚无骨科大手术预防DVT的指导原则。
2�流行病学
(1)骨科大手术后DVT的发生率DVT的发生率各作者报道不一,这与患者的一般情况、骨科手术大小、手术时间长短、出血量大小以及诊断方法的不同等因素有关。第六届ACCP报道了外科(骨科)患者VTE的危险分层(表9-1)。骨科大手术可造成静脉损伤、静脉血流停滞及血液高凝状态,使患者容易形成血栓,如不采取有效的预防措施,将有很高的DTE发生率。表9-2为第七届ACCP报道骨科大手术VTE发生率。据邱贵兴等报道,关节置换术后DVT的发生率未预防组为30�8%(16/52),预防组为11�8%(8/68)。两组患者术后下肢DVT发生率有明显差异(P表9-1外科(骨科)患者VTE的危险分层
危险度
DVT(%)
PTE(%)
小腿
近端
临床性
致命性
低度
危险2
0�4
中度
危险
有危险因素的较小手术;40~60岁,无危险因素的非大手术;10~20
2~4
1~2
0�1~0�4
高度
危险
>60岁或有危险因素的非大手术;或40~60岁之间,有危险因素(既往VTE病史、肿瘤、高凝状态)的大手术
20~40
4~8
2~4
0�4~1�0
极高
危
>40岁,既往有VTE病史的大手术;髋、膝关节置换术,髋部骨折手术,重度创伤,脊髓损伤
40~80
10~20
4~10
0�2~5�0
表9-2骨科大手术后VTE的发生率(%)
术式
DVT
PTE
总发生率
近端发生率
总发生率
致命性
THR
42~57
18~36
0�9~28�0
0�1~2�0
TKR
41~85
5~22
1�5~10�0
0�1~1�7
髋部骨折手术
46~60
23~30
3�0~11�0
2�5~7�5
注:DVT的发病率计算是基于1980年后发表的术后临床随访强制性静脉造影的结果。在这些研究中患者未接受预防性治疗或接受安慰剂治疗。肺栓塞发病率来自包括预防措施的预期研究。THR为全髋关节置换,TKR为全膝关节置换
宋琳琳等报道了147例髋、膝关节置换术和髋部骨折内固定术后DVT发生率为42�2%(62/147)。据Liew等报道,1996―2002年亚洲人骨科术后DVT发生率为10%~63%。2003年7月,在英国伯明翰举行的国际血栓与止血学会(ISTH)第21次会议上公布的AIDA研究初步研究结果显示,亚洲包括中国骨科大手术患者的DVT的发生率与西方国家相近,骨科大手术术后DVT的发生率为43�2%(120/278)。
从表9-1、9-2可以看出,骨科大手术在VTE危险分层中,均在高危或极高危层中;在住院患者中,骨科大手术术后DVT的发生率很高,是值得引起高度重视的围术期问题。
(2)VET的危险因素如表9-3,9-4。
表9-3静脉血栓栓塞症的原发性危险因素
原发性危险因素
原发性危险因素
抗凝血酶缺乏症
高半胱氨酸血症
V Leiden因子变异(活化蛋白C抵抗症)
抗心磷脂抗体综合征
先天性纤溶异常
纤溶酶原激活剂抑制物增多症
凝血酶原基因G20210 A突变
血栓调节蛋白异常
蛋白C缺乏症
异常纤溶酶原血症
蛋白S缺乏症
纤溶酶原缺乏症
因子Ⅻ缺乏症
3�DVT与PTE的诊断
约50%~80%的DVT可无临床表现,由于可并发致命性PTE和远期下肢深静脉功能不全,其危害极大,及时发现和治疗都有赖于对疾病状态的早期发现和正确诊断。
(1)DVT的诊断常包括以下诸方面。
有症状和体征的DVT临床特点:①多见于手术后、创伤、晚期肿瘤、昏迷或长期卧床的患者。②起病较急,患肢肿胀、发硬、疼痛,活动后加重,偶伴有发热、心率加快。③血栓部位压痛,沿血管可扪及索状物,血栓远端肢体或全肢体肿胀,皮肤呈青紫色,皮温降低,足背、胫后动脉搏动减弱或消失或出现静脉性坏疽,血栓延伸至下腔静脉时,两下肢、臀部、下腹和外生殖器均明显水肿,血栓发生在小腿肌肉静脉丛时,Homan征和Neuhof征阳性,Homan征(即直腿伸踝试验)。检查时让患者下肢伸直,将踝关节背屈时,由于腓肠肌和比目鱼肌被动拉长而刺激小腿肌肉内病变的静脉,引起小腿肌肉深部疼痛,为阳性,Neurlof征(即压迫腓肠肌试验)。④后期血栓机化,常遗留静脉功能不全,出现浅静脉曲张、色素沉着、溃疡、肿胀等,称为深静脉血栓形成后综合征,分为周围型(以血液倒灌为主)、中央型(以血液回流障碍为主)、混合型(既有血液倒灌,又有回流障碍)。⑤血栓脱落游走可致PTE。
表9-4静脉血栓栓塞症的继发性危险因素
继发性危险因素
继发性危险因素
创伤/骨折
克隆病
外科手术,止血带应用
肾病综合征
脑卒中
血液黏滞性过高
瘫痪
血小板异常
既往VTE病史
肥胖
严重感染
心力衰竭
制动
长途航空或乘车旅行
恶性肿瘤
口服避孕药
肿瘤静脉内化疗
狼疮抗凝物作用
高龄
植入人工假体
中心静脉插管
心肌梗死
慢性静脉功能不全
慢性呼吸疾病
吸烟
妊娠/产褥期
静脉血栓形成的辅助检查:可根据患者病情、医院设备、医生经验等做如下选择:①加压超声成像(compression ultrasonography):通过探头压迫观察等技术,可发现95%以上的近端下肢静脉血栓,静脉不能被压陷或静脉腔内无血流信号,为DVT的特定征象和诊断依据,为无创检查,应为筛查的首选手段,高度可疑者,如阴性应5~7天后复查,对腓静脉和无症状的下肢深静脉血栓,阳性率较低;②彩色多普勒超声探查:其敏感性、准确率均较高,亦系无创检查,适用于对患者的筛选、监测;③放射性核素血管扫描检查(radiormclide venograptly,RDV):利用核素在下肢深静脉血流或血块中浓度增加,通过扫描而显像,是诊断DVT有价值的无创检查;④螺旋CT静脉造影(computed tomovenography,CTV):是近年出现的新的DVT诊断方法,可同时检查腹部、盆腔和下肢深静脉情况;⑤静脉造影(venogra nly):是确定诊断的“金标准”,但属于有创检查,且费用高;⑥阻抗体积描记测定(impedance plethysmography,IPG):其原理是在大腿处放置袖带,探测充气前后下肢血流量的变化,袖带放气,下肢容量迅速恢复到基线水平被用做是静脉可变性指数,IPG检测对无症状DVT的敏感性差、阳性率低,对有症状的近端DVT具有很高的敏感性和特异性,且操作简单,费用较低;⑦血浆D二聚体测定:用酶联免疫吸附法(ELISA)检测,敏感性较高(>99%),急性DVT或PTE时D二聚体多大于500μg/L,故如D二聚体(2)PTE的诊断包括以下几项。
PTE的临床表现:①无论是否合并呼吸困难,胸膜炎样胸痛都是PTE最常见的临床表现,这种疼痛通常是由于远端栓子刺激胸膜所引起,胸部X线片上可有实变。②迅速出现的单纯呼吸困难通常是由于更靠近中心部位的PTE所致,可能与胸骨后的心绞痛样胸痛有关,这可能代表右室缺血。对于既往有心力衰竭或肺脏疾病的患者,呼吸困难加重可能是提示PTE的唯一症状。③晕厥和休克是合并严重的血流动力学反应的中心型患者的特点,常伴有血流动力学受累及心脏血流量减少的体征,如体循环动脉低血压、少尿、肢端发凉和(或)急性右心衰竭的临床体征。
PTE的辅助检查,根据患者病情、医院设备、医生经验等做如下选择:①胸部X线片:通常有异常表现,最常见的发现为两肺(血管)纹理分布不均匀、肺动脉段膨隆、肺梗死、右房室增大及胸膜渗出,但不特异,主要用于除外其他原因引起的呼吸困难和胸痛;②血气分析:PTE通常伴有低氧血症,但超过20%的患者动脉血氧分压(PaO2)正常;③心电图:PTE患者可有右心室负荷过重的心电图表现(SI QⅢTⅢ图形,V1~V3导联T波倒置,右束支阻滞),但这种改变通常与严重的PTE相关,且各种原因导致的右心室劳损时也可以出现;④放射性核素肺扫描检查:是无创的诊断技术,应用安全,但特异性有限,对可疑的PTE诊断有一定价值,由灌注显像和通气显像两部分组成,对于灌注显像,患者仰卧位深呼吸时静脉注射99mTc标记的巨聚蛋白(macroglobulin),结果是微粒被均匀地分布到肺毛细血管床,而毛细血管段将出现暂时的阻滞,在肺动脉分支发生闭塞的情况下,更多外周血管床没有微粒分布,随后显影中该区成为“冷区”,通气显像使用包括8lmKr、DTPA、133Xe和99 mTc标记的碳原子等在内的多种物质;⑤螺旋CT肺动脉造影(computed tomographic pulmonary arteriograptly,CTPA):由于敏感性、特异性可达95%,已成为急性PTE一线筛选方法,CTPA可以直接看到肺动脉内的血栓,表现为血管内的低密度充盈缺损,部分或完全包围在不透光的血液之间,或者完全性充盈缺损,远端血管不显影,PTE的间接征象包括以胸膜为底的高密度区、条带状高密度区或盘状肺不张、中心或远端肺动脉扩张及面积大小不等胸膜浸润;⑥肺血管造影:使用指征为非侵入性检查无明确结果或无法得到结果、有极高出血危险的罕见情况下(如神经外科术后)、肺扫描结果异常或高度可疑、使用溶栓和肝素治疗有禁忌证,应注意碘过敏的禁忌证及肺血管造影的相对禁忌证,相对禁忌证包括肾功能损害、左束支阻滞、严重的充血性心力衰竭和严重的血小板减少症、严重的肺动脉高压(平均肺动脉压>40mmHg),急性PTE直接的血管造影征象包括血管完全阻塞(最好是造影剂柱有凹的边缘)或充盈缺损,PTE的间接征象包括造影剂流动缓慢,局部低灌注,肺静脉血流减慢或延迟;⑦超声心动图:可在床边进行,对于突发的呼吸困难、胸痛、循环衰竭需考虑急性大面积栓塞,PTE诊断的其他临床情况特别有价值,超声心动图提示的右室压力负荷过重的特征仅可间接支持PTE的诊断,它还可以显示肺动脉近端的血栓而确诊;⑧血浆D二聚体测定:已如前述,其诊断或鉴别诊断的价值不大,但如4�骨科手术后DVT的预防措施
目前,临床上尚不能根据DVT的临床、遗传、生化、免疫等预测特征确定高危病例,不能根据个体危险因素对患者进行分层预防,因此现阶段应对所有下肢大型骨科手术患者进行积极预防。
(1)基本预防措施包括:①在四肢或盆腔邻近静脉周围的操作应轻巧、精细,避免静脉内膜损伤;
②术后抬高患肢时,不要在�窝或小腿下单独垫枕,以免影响小腿深静脉回流;
③鼓励患者尽早开始经常的足和趾的主动活动,并多作深呼吸及咳嗽动作;
④尽可能早期下床活动,下肢可穿逐级加压弹力袜。
(2)机械预防措施包括足底静脉泵(VFP)、间歇充气加压装置(IPC)及逐级加压弹性袜(GCS),它们均利用机械性原理促使下肢静脉血流加速,降低术后下肢DVT发病率。但在临床试验中,抗栓药物的疗效优于非药物预防措施,因此这些方法只用于有高危出血因素的患者,或与抗栓药物联合应用以提高疗效。
5�人工全髋关节置换术(THR) DVT药物预防
(1)目前有下列三种方法(选其中之一):①术前12小时或术后12~24小时(硬膜外腔导管拔除后2~4小时)开始皮下给予常规剂量低分子肝素,或术后4~6小时开始给予常规剂量的一半,次日增加至常规剂量;②戊聚糖钠2�5mg,术后6~8小时开始应用(国内尚未上市);③术前或术后当晚开始应用维生素K拮抗剂,用药剂量需要做监测,使国际标准化比值(INR)维持在2�0~2�5,勿超过3�0。上述三种任一种抗凝方法的用药时间一般不少于7~10天。
(2)上述药物的联合应用会增加出血并发症的可能性,故不推荐联合用药。
(3)不建议单独应用低剂量普通肝素、阿司匹林、右旋糖酐、逐级加压弹力袜、间歇气压装置或足底静脉泵预防血栓,也不建议预防性置入下腔静脉(IVC)过滤器。
6�人工全膝关节置换术(TKR)DVT的药物预防
(1)目前有下列三种方法(选其中之一):①术前12小时或术后12~24小时(硬膜外腔导管拔除后2~4小时)开始皮下给予常规剂量低分子肝素,或术后4~6小时开始给予常规剂量的一半,次日增加至常规剂量;②戊聚糖钠2�5mg,术后6~8小时开始应用(国内尚未上市);③术前或术后当晚开始应用维生素K拮抗剂,用药剂量需要做监测,使INR维持在2�0~2�5,勿超过3�0。上述三种抗凝方法的任一种用药时间一般不少于7~10天。
(2)上述药物的联合应用会增加出血并发症的可能性,故不推荐联合用药。
(3)不建议单独应用低剂量普通肝素、阿司匹林、右旋糖酐、逐级加压弹力袜或足底静脉泵预防血栓,不建议预防性置入下腔静脉过滤器。
7�髋部骨折手术DVT的预防
(1)目前有下列三种方法(选其中之一):①术前12小时或术后12~24小时(硬膜外腔导管拔除后2~4小时)开始皮下给予常规剂量低分子肝素;或术后4~6小时开始给予常规剂量的一半,次日增加至常规剂量;②戊聚糖钠2�5mg,术后6~8小时开始应用(国内尚未上市);③术前或术后当晚开始应用维生素K拮抗剂,用药需要做监测。INR维持在2�0~2�5,勿超过3�0。
(2)如果手术延迟,建议自入院之日开始到手术期间应用低分子肝素预防血栓。如术前已应用药物抗凝,应尽量避免硬膜外麻醉。如果患者出血风险较高而禁忌抗凝时,建议采用机械性预防措施。术后用药持续时间不少于7~10天。
8�开始预防的时间和时限
对于大部分接受低分子肝素预防的患者,首剂既可在术前给予,也可在术后给予。建议根据药物的抗凝疗效与出血风险的平衡决定开始用药的时机。
接受骨科大手术的患者,抗凝治疗往往于出院时停药。而临床研究显示,人工全髋关节置换术后凝血途径持续激活可达4周,术后VTE的危险性可持续3个月。与人工全膝关节置换术相比,人工全髋关节置换术术后的抗栓预防时限更长。因此,在骨科大手术中应该适当延长抗凝预防时限。这一措施可将有症状的DVT降低至少60%,维生素K拮抗剂(INR2�0~3�0)也能有效预防VET,但出血危险较高。THR、HFS术后的DVT高危患者的预防时间应延长至28~35天。
9�注意事项
(1)采取各种预防及治疗措施前,应参阅药物及医疗器械制造商提供的使用指南或产品说明。
(2)对DVT高危病人应采用基本预防、机械预防和药物预防联合应用的综合措施。有高出血危险的病人应慎用药物预防措施,以机械预防措施为主,辅以基本预防措施。
(3)不建议单独采用阿司匹林预防DVT。
(4)决定低分子肝素、维生素K拮抗剂、戊聚糖钠等药物剂量时,应考虑患者的肝、肾功能和血小板计数的情况。
(5)抗凝药物应用后,如出现严重出血倾向,根据具体情况做相应的实验室检查,或请血液科等相关科室会诊,及时做出处理。
(6)椎管周围血肿虽然少见,但其后果甚为严重。因此,在行椎管内操作(如手术、穿刺等)后的短时间内,应注意小心使用或避免使用抗凝药物。应在用药前做穿刺或置管;在药物作用最小时(下次给药前2小时)做拔管或拔针;拔管或拔针后2小时或更长时间再给低分子肝素。
(7)使用低分子肝素的禁忌证是血小板减少症(HIT)和严重的凝血障碍。
二、下肢静脉泵的临床应用
动静脉泵(A-V impulse pume)是一种模仿肢体远端静脉丛生理效用而制成的骨科临床辅助治疗仪器,该系统能防止静脉血液淤滞,加快动脉循环。在骨科临床应用中,动静脉泵作为一种无创性治疗方式,能简单、安全、有效地加快患者肢体功能恢复,减少并发症及缩短住院时间。目前,动静脉泵已在骨创伤和手术创伤的辅助治疗中得到广泛应用。笔者就动静脉泵的原理、使用方法及临床应用价值等内容进行综述。
1�动静脉泵的作用原理
Gardner等于1983年首次提出,人的足底静脉丛类似一个强有力的生理性血泵。在人负重或行走时,足底静脉丛的血液被猛烈排挤回流入下肢深静脉,其产生的血流具有较强的搏动性,由此生成的压力足以克服因小腿动脉膨胀产生的高达13�3kPa,从而使人在站立位时将血液从足部回流至右心房而不需要任何肌肉收缩协助。手掌和手背也有类似泵压机制。1990年,Laveric R等首次报道模仿上述生理过程制作的动静脉泵可使�静脉血流流速提高250%,有效地降低深静脉血栓的发生率。此后,动静脉泵的临床效用逐渐得到认可,并在欧美受到广泛关注。
2�动静脉泵的组件及使用方法
动静脉泵由中心控制器、空气软管及肢端硬底充气垫组成(图9-2)。在临床应用中,可根据患者的舒适程度,选择大小适中的充气垫置于双侧肢体远端(图9-3)用两根空气软管将中心控制器与充气垫连接;再根据患者疾病严重程度、肢体敏感性及患者耐受程度,在中心控制器设定适当的脉冲压力、脉冲持续时间和脉冲间隔时间后启动应用。动静脉泵可持续使用长达48小时,也可间断性使用。具体使用方式根据患者个体差异而不同。动静脉泵中心控制器具有自动调节功能,若充气垫松动、滑脱或漏气,空气软管扭结或堵塞等情况出现,动静脉泵可自动停止并发出警报。在临床应用中,若使用动静脉足泵,腿部应保持向下倾斜15°以上;若使用动静脉手泵,手部应低于心脏。此外,还需注意肢体保暖及皮肤护理,尤其是对肢体循环不良、肢体感觉迟钝、糖尿病及组织存活能力较差的患者。
图9-2四肢动静脉泵
图9-3动静脉泵的使用
3�动静脉泵在骨创伤中的应用
在骨创伤和手术后,肢体水肿是常见的临床症状,如创伤后筋膜室压力增高导致水肿形成;血管移植术后旁路分流性水肿、静脉结扎或剥脱造成术后水肿、创伤、手术或各种病理情况而需制动或部分制动所造成的水肿、脊柱创伤瘫痪后的淋巴水肿等。目前,诸多学者通过相关实验证实,动静脉泵能显著地增加手部或腿部的血液循环,从而达到减轻水肿的目的。
(1)动静脉泵在手外伤中的应用手外伤术后,手的急性肿胀、疼痛和功能障碍是常见现象。Rameshl等对47例开放性手部软组织挤压伤患者术后应用动静脉泵辅助治疗,通过超声检测仪检测肘正中静脉,发现应用动静脉泵可增加静脉回流速率从而减轻肿胀。与健侧对照,连续48小时使用可减轻患肢肿胀的78�6%,即使24小时内间断使用12小时,疗效也较显著,平均住院时间仅为48小时。
(2)动静脉泵在足踝创伤中的应用在足踝创伤患者的辅助治疗中,动静脉泵可帮助患者减轻疼痛、早期运动及缩短恢复时间。MyerSorl等对55例跟骨骨折患者术前应用动静脉泵治疗,而后通过手术切开复位内固定。各阶段平均耗时为:损伤至入院,6�04 天;入院至手术,1�35 天;手术至出院,3�38天;平均住院时间4�37 天。Myelsorl等对27例存在可疑局部缺血的跟骨骨折患者,在入院时和应用动静脉泵治疗后测量足底外侧、中间及内侧筋膜室内压,发现平均值分别为2�4kPa和0�5kPa,可见筋膜室压力明显降低。Erdmann等随机观察24例跟骨关节内骨折行保守治疗的患者,发现应用动静脉泵辅助治疗的患者,在3个月时距下关节活动度明显改善6个月时疼痛感较对照组显著减轻。此外,从受伤到恢复工作的时间,动静脉泵组较对照组平均缩短3个月。
(3)骨创伤相关辅助治疗的疗效比较在骨创伤辅助治疗中,为减轻水肿常用单纯冰敷和持续冷冻疗法。Stockle等对60例足踝创伤患者分成三组治疗,A组应用动静脉泵;B组行持续冷冻疗法;C组行单纯冰敷治疗。上述三组治疗方法在患者入院时开始进行,24小时后测量踝部、中足、前足的周径。结果表明,动静脉泵组肿胀减轻率为47%,持续冷冻疗法组为33%,而冰敷治疗组仅为17%。若将上述三组治疗方法在患者手术后开始施行,同样的观测方法,肿胀减轻率分别为74%、70%和45%。 显然,动静脉泵及持续冷冻疗法的疗效比单纯冰敷更显著,又因动静脉泵良好的术前治疗效果,故该系统被认为是减轻肿胀最有效的辅助治疗方式。
4�动静脉泵的使用禁忌证
患者在使用动静脉泵后,回心血量明显增加,加重心脏负荷。因此,动静脉泵对因回心血量增加可导致不良后果的患者禁用,如充血性心力衰竭、既往患有深静脉血栓、血栓性静脉炎和肺栓塞等。对于感染和肢体反应迟钝的患者应慎用。
第三节人工全髋关节置换术后深静脉血栓诊断的研究进展
人工全髋关节置换术后并发的深静脉血栓是一种严重威胁机体健康的术后并发症。对深静脉血栓的早期诊断、及时防治可尽量减少致命性肺栓塞和远期下肢深静脉功能不全的发生率,促进全髋关节置换术患者术后早期康复,防止全髋关节置换术的失败有很重要的临床意义。过去许多学者认为,亚洲全髋关节置换术患者中深静脉血栓的发病率要低于西方国家,国内黄庆森综述文献报道其发病率为1�3%~25%,刑肇诩综合文献为0�9%~6�9%。国外Stulberg SN和 Hull RD报道全髋关节置换术后未行预防性治疗的患者有 45%~84%并发深静脉血栓,而致命性肺栓塞为 1%~5%。Kalodiki E报道全髋关节置换术后未行预防性治疗的患者深静脉血栓发病率高达92%,肺栓塞为42%,而使用小分子量肝素行预防性治疗后仍有30%的患者发生深静脉血栓,肺栓塞为8�3%。1996年马来西亚 Dhillon报道围术期深静脉血栓的发病率达 64�3%,这已与西方国家相近。这种现象的产生可能是亚洲人的饮食结构逐渐西方化,医疗技术水平的提高使更多的老年患者有条件接受手术治疗,同时由于改进检测方法,也提高了深静脉血栓发病的诊断率。目前诊断深部静脉血栓的方法有很多,包括临床症状预测(临床症状和体征)、对比静脉造影、超声多普勒、放射性核素检查、血液学检查、阻抗体积描记法(IPG) 等,现介绍以下几种方法:
一、临床症状预测法
几十年来对深静脉血栓的诊断主要靠临床症状和体征。一般认为,深静脉血栓多发生于全髋关节置换术后1~4天,17~24天后深静脉血栓很少发生。White RH报道19 586例髋关节置换术患者深静脉血栓的平均发病时间为17天。而Planes A报道髋关节置换术患者术后住院期间(12~14天)使用预防性抗凝治疗,经静脉造影检查选出179例无明显症状的血栓,出院后21天(术后35天)静脉造影检查对照组(89例,未行预防性抗凝治疗)深静脉血栓的发病率(19�3%)高于实验组( 90例,继续预防性抗凝治疗)的发病率(7�1%)。同样 Dall OE报道308例髋关节置换术患者术后使用预防性抗凝治疗7天,经静脉造影、灌注换气闪烁图及胸部X线片诊断,术后7天全部患者深静脉血栓的发病率为15�9%。术后35天对照组(未行预防性抗凝治疗)深静脉血栓的发病率(31�7%)明显高于实验组(继续预防性抗凝治疗)的发病率(19�3%)。在术后7~35天,对照组有25�8%发生深静脉血栓,2�8%发生肺栓塞,实验组有11�8%发生深静脉血栓,未发生1例肺栓塞。所以,作者认为如果不长期使用预防性抗凝治疗,则术后1个月仍有较多的深静脉血栓发病。
大部分深部静脉血栓患者症状轻微,少数患者会出现单侧小腿部水肿,与对侧小腿相比周径不对称,小腿皮肤出现红斑、局部皮温升高,常伴发下肢不适和模糊的疼痛感,腓肠肌、大腿肌肉出现压痛,全身反应主要为低热或不规则发热、脉搏增快,局部体征为homan征阳性。所以全髋关节置换术后要求医生每天检查患者,如果患者感到全身不适、单侧小腿肿痛,后期出现低热,则应怀疑深静脉血栓的形成。但在实践中临床症状和体征不明确的患者居多。Crenshaw AW等人提出如不使用预防性抗凝治疗时,根据临床检查,深静脉血栓的发生率为2%~20%。使用静脉造影技术或超声波检查,放射性碘纤维蛋白原扫描,术后其发生率为 50%~70%。Andreassen G报道256例全髋关节置换的患者在术后1周内给予预防性抗凝治疗(低分子右旋糖酐、小分子量肝素。分级弹性袜),通过静脉造影技术检查,诊断深静脉血栓的发病率为16%。另外深静脉血栓患者所表现的临床症状和体征是非特异性的,许多其他疾病能引起与深静脉血栓相似的症状,如肌肉撕裂、静脉瘀滞、蜂窝织炎、淋巴管炎、血栓后综合征。Diamond PT报道在以前研究发现深静脉血栓的临床预测因素中,下肢水肿、疼痛、肢体周径不对称及发热与深静脉血栓的发生有关。通过对61例深静脉血栓患者的研究,结果显示被认可的临床预测因素高假阳性。所以仅凭临床症状和体征来准确地诊断深静脉血栓是远远不够的,还需一些特殊检查手段来提高诊断的检出率。
二、对比静脉造影
目前就诊断的准确性而言,对比静脉造影仍是一种很准确的方法,也是检验其他方法好坏的金标准,通常被认为是诊断深静脉血栓以及观察下肢和大的盆腔静脉到腔静脉整个深静脉系统的有效方法。Barrfellier等人报道用对比静脉造影诊断全髋关节置换术后深静脉血栓的特异性为100%,敏感性为64%。对比静脉造影的优势主要体现在两个方面。第一,它能使静脉直接显像,不仅可以有效地判断有无血栓,而且可以辨别血栓大小、形态、范围、位置及有无侧支循环。第二,应用范围较广,它可以检查从踝关节到骨盆的整个下肢静脉。吕厚山等学者认为对比静脉造影的阳性发现包括:①静脉内出现恒定的缺损;②正常充盈的静脉突然中断;③ 静脉主干不显影。
尽管对比静脉造影诊断深静脉血栓既直接又准确,但其仍有一些不足之处,第一,由于对比静脉造影的摄片水平不同使阅片者意见不同。陈永亮报道不符合要求的静脉造影片约占 21%,对于经验少的放射医生其发生率可能更高。在良好的照片中,是否存在血栓,阅片者可有10%的不同意见。在对有症状而且被考虑为初次发生深静脉血栓的249例患者的随机研究中,将分次照片和整腿照片进行对比,不符合要求率分别是20%和2%。同时,阅片者的不同意见率由21%降至 4%。Kalodiki E报道在 78例全髋关节置换患者的151张静脉造影片中,放射医生与专家诊断组对深静脉血栓的诊断达16%的不同意见。所以对比静脉造影片的质量不同、阅片者的临床经验的差异,均影响深静脉血栓的诊断率。第二,该检查属于有创的侵入性检查,当患者没有所需的静脉通路,局部有明显的感染存在时不能使用静脉造影检查。第三,对造影剂有过敏反应史、肾功能不全、妊娠时禁用静脉造影检查。此外,该检查所需设备操作费昂贵时,并给患者带来一定的危险和痛苦,不易重复,这使临床应用受到一定的限制。
三、超声波检查
1�实时B型超声检查
实时B型超声是一种非侵入性的检查方法,它能直接观察到腿部的深静脉。Woolson ST用其诊断 143例全髋关节置术后的患者,同时用对比静脉造影检验结果,发现实时B型超声对近端静脉血栓诊断的敏感性为 89%,特异性为100%,准确性为 99%。对整个下肢静脉血栓诊断的敏感性为 63%,特异性为 100%,准确性为93%。实时B超诊断阳性的标准为:探头轻压时,静脉呈非压缩性。虽然,它对近端静脉(股静脉、�静脉)血栓诊断较准确,但对股静脉分支和腓肠静脉的孤立血栓的诊断率低。所以,实时B型超声的检查结果异常时,可作为治疗依据,而结果正常时不能排除腓肠静脉血栓。
2�超声多普勒检查
超声多普勒检查无创伤、无痛苦、费用少、安全、所需设备简单,可反复检查,并能迅速得出结论,近年来已成为临床上诊断深静脉血栓的常用方法。Benson等人报道51例患者超声多普勒检查的敏感性为 91%,特异性为 98%,准确率为99%。Tremaine 等人指出人工关节置换术后超声多普勒在诊断下肢深静脉血栓的准确率与对比静脉造影不相上下。徐斌等人报道在32例未进行预防治疗的人工关节置换术患者中,超声多普勒诊断深静脉血栓与静脉造影对比其准确率为 81�8%,其中近端深静脉血栓的诊断与静脉造影的结果完全相符。Beuhier KO等人报道在150例全髋关节置换患者中超声多普勒诊断出17例(27%)无临床症状的近端深静脉血栓,其余133例超声多普勒未诊断出近端深静脉血栓。对133例阴性患者术后连续随访12个月,有 131例( 98%)始终未出现近端深静脉血栓,只发生2例深静脉血栓。所以,超声多普勒诊断深静脉血栓不仅准确率较高,而且其阴性结果对无深静脉血栓患者的排除也有很高的比率。
超声多普勒诊断深静脉血栓阳性的标准为:① 血管腔内见有低回声或无回声团块;②远端血管腔增粗,探头加压管腔变化不明显;③彩色多普勒显示有血流充盈缺损或血流绕行现象;④挤压肢体远端,血流速度变化不明显。
虽然超声多普勒检查有诸多优点,但其也存在一些缺陷,第一,超声多普勒对几处重要部位深静脉血栓的诊断不够敏感,如髂内静脉、股深静脉、小腿腓肠肌内静脉的血栓。Ciccone WJ等人报道在202例行全髋关节置换术的患者中, 55例(27%)无深静脉血栓临床症状的患者通过对比静脉造影明确诊断为下肢深静脉血栓,其中, 52例(95%)为小腿腓肠肌静脉血栓,3例(5%)近端静脉血栓。同时用超声多普勒检测,从52例小腿腓肠肌静脉血栓只诊断出5例(敏感性为 10%),3例近端静脉血栓中诊断出 2例(敏感性 67%)。在另一同方向的研究中,超声多普勒对16例对比静脉造影明确诊断为小腿腓肠肌静脉血栓的患者未检测出一例阳性(敏感性为零),对36例其他部位静脉血栓患者只诊断出5例(敏感性为14%)。所以,Ciccone WJ认为超声多普勒对小腿腓肠肌深静脉血栓的诊断敏感性较低。第二,对于较粗的主干静脉,如果血栓形成尚未完全阻塞管腔,没有引起明显的血流动力学变化,则超声多普勒很难发现。第三,上干阻塞但有粗大侧支静脉循环的深静脉血栓常难以诊断。第四,不能分辨血管内阻塞是内源性血栓形成的,还是外源性压迫造成的。第五,难以区分新鲜血栓和陈旧血栓。另外,同对比静脉造影检查一样,超声多普勒诊断深静脉血栓的准确性很大程度上取决于检查者的经验和水平。因此,超声多普勒诊断深静脉血栓亦有一定的局限性。
四、闪烁图法
1�125I纤维蛋白原腿部扫描
早在1960年,Atkin等人将放射标记的纤维蛋白原核素检查运用到临床。其主要原理是利用纤维蛋白是血栓的基本结构,将核素125I标记纤维蛋白原,在血栓形成时,纤维蛋白原被血栓摄取,混合在血栓中,形成局部放射浓集显影,这样放射线可由体表测出。放射性核素检查诊断深静脉血栓阳性标准为:核素的局部摄取量超过对照部位的20%。在早期的研究中人们认为放射性核素检查的灵敏度高,准确性好,但被后来几项研究所否定。陈永亮报道放射性核素检查对小的腓静脉血栓只有20%的准确性。另外,该示踪剂为生物制剂,有传播病毒的可能。现在对 125I标记纤维蛋白原的运用已逐渐减少。
2�99mTc标记物闪烁图检查法
99mTc标记物作为示踪剂的闪烁图(包括巨大聚合血清蛋白、组织纤溶酶原激活物、合成肽P280、红细胞等),诊断深静脉血栓是一种较安全、敏感的方法。通过静脉显影,示踪剂可以显示从腓静脉、�静脉、股静脉到盆腔静脉、下腔静脉的全过程,凭此来判断有无下肢深静脉梗阻或侧支循环形成。Butler SP报道53例关节置换患者,用99mTc标记组织纤溶酶原激活物(99mTc-rt-PA)闪烁图诊断深静脉血栓,同时行对比静脉造影检查作为检验该诊断的金标准。结果示该诊断的敏感性为93%,特异性为 91%。 Butler SP另报道对79例怀疑深静脉血栓患者的研究中,99m Tc-rtPA闪烁图诊断(对比静脉造影检查为金标准)近端静脉血栓的敏感性为93%,特异性为92%,腓肠静脉血栓的敏感性为86%,特异性为93%。另外,该检查能同时完成周围静脉检查和肺灌注显影,即在诊断、鉴别肢体深静脉血栓的同时也进行肺栓塞的诊断。所以,99m Tc-rtPA闪烁图是一种操作简单、敏感性高、特异性强的检查方法,具有潜在的临床应用价值。
除99m Tc-rtpA闪烁图,还有一些99mTc标记物的检查方法。Muto P报道9例被怀疑深静脉血栓的患者,用99mTc标记的合成肽P280诊断出8例患有深静脉血栓,在以后的随访中8例患者均出现深静脉血栓的症状。所以,Muto P认为99mTc标记合成肽P280是一种无副作用、安全、敏感的检测方法。Robertson PL报道76例患者用99mTc标记红细胞静脉血泡闪烁图(BPS)诊断有无深静脉血栓,结果(对比静脉造影检查为检验标准)显示近端静脉血栓的敏感性为55%,特异性为96%,腓肠静脉血栓的敏感性为61%,特异性为89%,对整个下肢静脉血栓的敏感性为61%,特异性为88%,其阳性预测值为82%,阴性预测值为 86%。所以,Robertson PL认为在无法使用对比静脉造影和超声多普勒诊断的情况下,可以考虑使用 BPS。虽然99mTc标记物闪烁图检查法因99mTc标记的载体不同,准确性有所差异。但总的来说,该检查不失为无创、安全、较敏感的检查方法,值得临床上逐渐推广。
3�111In标记血小板特种单克隆抗体(P256)
King-AD报道利用111In标记血小板特种单克隆抗体(P256)进行深静脉血栓的研究,P256能清楚地显示深静脉血栓形成过程,其诊断出的深静脉血栓和肺栓塞均被对比静脉造影证实。由于对P256的临床实用性还没有进行广泛的评估,P256尚未用于临床检验。
五、血液学检查
多年来,许多学者一直试图寻找一种血液学方法以方便、快捷、准确地诊断深静脉血栓。目前,研究较多的方法有凝血酶原碎片1+2(F1+2)、凝血酶-抗凝血酶Ⅲ合物(TAT)、网状纤维降解产物(D-dimer)、纤维蛋白降解产物(FDP)、纤维蛋白肽A。Cofrancesco E报道通过测定凝血酶原碎片 1+ 2(F1+2)、凝血酶-抗凝血酶Ⅲ复合物(TAT)、网状纤维降解产物(D-dimer)的血浆含量来诊断深静脉血栓,经过对159例全髋关节置换术后患者的检测,结果显示F( 1+2)的敏感性为77%~ 83%、阴性预测值为68%~74%;TAT的敏感性为71%~73%、阴性预测值为61%~65%;D-dimer的敏感性为71%~83%、阴性预测值为61%~74%。 Cofrancesco E认为F(1+ 2)和 D-dimer的敏感性和阴性预测值均>TAT,而这三项的准确性都太低以至于没有检测出全髋关节置换术患者使用抗凝治疗后发生的深静脉血栓。Bouman-CS报道测定 161例怀疑深静脉血栓患者的 D-dimer、F(1+2)、纤维蛋白降解产物(FDP)的血浆含量,用来判断它们诊断深静脉血栓的有效性,结果示 D-dimer的敏感性为69%、特异性为92%,F(1+2) 的敏感性为100%、特异性为8%, FDP的敏感性为100%、特异性为17%。所以,本文作者认为仅D-dimer酶联免疫吸附法有足够的敏感性和特异性可有潜在的临床应用价值。但该方法没有经过广泛的临床实验评估,其可靠性还未被证实,目前尚不能作为诊断深静脉血栓的常规方法。
六、阻抗体积描记法(IPG)
阻抗体积描记法(IPG)是一种无创的检测方法,它利用腿部血容量的改变将导致电阻(阻抗)的改变来诊断有无静脉阻塞。因而它只是一种状态性的诊断,即只能显示有无静脉阻塞,而不能区分静脉血流是血栓阻塞还是非血栓阻塞,这意味着血管外的肿块压迫或中心静脉压增高等一些疾病可出现假阳性结果。另外,对非阻塞性的静脉血栓或有良好侧支循环的阻塞性的静脉血栓,IPG可出现假阴性。Mallory TH报道877例全髋关节置换患者术后用IPG诊断深静脉血栓,结果用对比静脉造影或超声多普勒检测,其敏感性为100%,阳性预测值为36%。所以,Mallory TH认为IPG是一种安全、有效的诊断方法,由于其操作简便,甚至可以用非专职人员在门诊检查患者。而Katz RT根据其研究结果认为IPG的敏感性(21%)和阳性预测值(23%)太低不能用于常规的深静脉血栓检测。本文作者认为IPG诊断深静脉血栓的效果还不能肯定,但其操作简单、使用安全,可以对可疑深静脉血栓的患者进行初步筛选。
总而言之,在所有深静脉血栓的检查方法中,凭借临床症状和体征诊断深静脉血栓是临床医生首先要考虑运用的,对于大量无症状深静脉血栓患者应用其他一些辅助检查方法以明确诊断。对比静脉造影作为一种有创检查,使其应用受到一定限制,但其结果直接、可靠,已被广泛用于诊断深静脉血栓,被公认为是观察整个深静脉系统的有效方法,也被认为是检验其他方法好坏的金标准。超声多普勒诊断深静脉血栓是一种与对比静脉造影同样可靠的检查手段,由于其操作简单、无创伤、费用低、可重复检查,在临床上有其独特的优势,易于患者接受,只是有一定的应用范围(如髂外静脉和股静脉)。125 I纤维蛋白原闪烁图法因为准确率低应用已减少。99mTc标记物闪烁图法敏感性高、特异性强,具有潜在的临床应用价值。网状纤维降解产物(D-dimer)虽有足够的敏感性和特异性,但尚未进行广泛的临床评估,还不能作为常规的诊断方法。阻抗体积描记法(IPG) 效果虽不肯定,但操作简单,可用于门诊初步筛选患者。
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索引
A
AO分型36
B
Babcock三角1
Bryang三角3
Bryang线3
北戴河髋关节功能评价标准135
闭孔动脉16
闭孔内肌5
闭孔神经12
闭孔外肌5
C
Calre线7
CE 角7
Cooper分类32
陈旧性股骨颈骨折42
成纤维细胞生长因子131
耻股韧带11
耻骨1
次要压力骨小梁13
次要张力骨小梁13
D
大转子20
带旋髂深血管髂骨植骨117
带血管蒂大转子骨瓣移植术99
带血管蒂髂骨瓣移植术99
带翼加压螺纹钉70
丹东成人股骨头缺血性坏死疗效评价136
锝骨扫描216
骶丛12
动静脉泵334
对比静脉造影术325
多孔聚砜类物311
多孔钽金属107
多缩醛类树脂311
F
放射性核素血管扫描331
非骨水泥型全髋关节置换216
肺栓塞211
肺血栓栓塞症327
缝匠肌骨瓣移植119
G
改良Batohlor手术92
改良Gibson入路54
改良Smith-Petersen入路46
Garden分型34
Gibson入路52
股方肌5
股方肌骨瓣移植120
股骨3
股骨颈17
股骨颈骨折42
股骨距7
股骨头17
股骨头颈切除和转子下截骨术92
股骨头缺血性坏死95
股骨头圆韧带11
股神经12
骨不愈合88
骨骼牵引60
骨膜移植术100
骨牵引逐步复位法61
骨溶解227
骨水泥144
骨水泥植入综合征289
骨髓间质干细胞移植126
骨小梁金属107
骨形态发生蛋白131
骨移植术85
关节造影术215
H
Harris髋关节功能评价标准133
Homan征330
活板门植骨术97
J
加压超声成像330
加压空心钉72
甲基丙烯酸甲酯144
假体磨损219
假体松动144
假体周围骨折172
截骨术90
截骨术98
界面微动218
界膜260
颈干角92
颈升动脉17
静脉血栓栓塞321
静脉血栓栓塞症327
静脉造影331
聚甲基丙烯酸甲酯144
K
Kaplan点4
Koiler泪点7
抗生素骨水泥198
快速牵引复位法61
髋关节表面置换术132
髋关节翻修术294
髋关节滑膜切除术96
髋臼8
髋臼横韧带11
髋臼缺损205
髋臼指数6
髋内翻2
髋外翻2
阔筋膜张肌5
L
Leadbetter复位法62
梨状肌5
梨状肌上孔6
梨状肌下孔6
力臂式外固定器64
N
轮匝带11
Neleton线3
Neuhof征330
扭转角2
P
Pauwels分型33
Perkin 方格6
皮肤牵引60
疲劳骨折
偏心距243
Q
髂股韧带11
髂骨1
髂后上嵴1
髂后下嵴1
髂嵴1
髂前上棘1
髂前下棘1
髂转子后线4
髂转子角4
髂转子前线4
前倾角2
倾斜角91
R
人工股骨头置换术
人工关节置换术41
人工全髋关节置换术158
S
Shanz截骨术91
Shenton线6
Shoemaker线4
Smith-Petersen入路44
三翼钉固定术67
深静脉血栓形成327
生长因子131
生物力学301
食指定位法62
髓芯减压植骨术101
T
头凹动脉20
臀大肌5
臀静脉11
臀上动脉16
臀上皮神经5
臀上神经12
臀下动脉16
臀小肌5
臀中肌5
W
Ward三角7
Watson-Jones入路17
Whitman复位法62
外侧骺动脉17
吻合血管的腓骨瓣移植99
X
细胞因子234
下方干骺动脉17
小转子10
旋股内侧动脉14
旋股内侧静脉11
旋股外侧动脉14
旋股外侧静脉11
血管生成素130
血管束骨内植入87
血小板源性生长因子131
Y
胰岛素样生长因子131
应激性溃疡251
应力遮挡259
预存自体输血202
Z
支持带动脉17
肿瘤坏死因子226
周期性充气压力324
主要压力骨小梁13
主要张力骨小梁13
转化生长因子β131
转子间移位截骨术90
转子下外展截骨术91
自体血202
自体植骨85
阻抗体积描记测定331
坐股韧带11
坐骨1
坐骨结节17
坐骨神经12
图1-1股骨颈颈干角及前倾角
附
螺钉内固定和双极股骨头置换在治疗
老年移位的股骨颈骨折中的比较