应用大号生物型臼杯行髋关节翻修对髋关节旋转中心和股骨偏心距的影响研究

Abstract

Objective

To investigate the change of the femoral offset and hip center of rotation (COR) after using Jumbo cups in total hip arthroplasty (THA) revision.

Methods

The clinical data of 23 patients who underwent THA revision using Jumbo cups between January 2010 and May 2015 were retrospectively analyzed. Morselized bone graft was performed on 8 cases, morselized bone graft combined with structural bone graft on 10 cases. There were 10 males and 13 females, aged 65.4 years on average (range, 51-77 years). The disease duration was 1-24 years (mean, 8.57 years). The reasons for revision included aseptic loosening in 21 cases and periprosthetic infection in 2 cases. The Harris hip score and visual analogue scale (VAS) were 43.04±5.05 and 5.70±0.97 before operation respectively. According to the Paprosky acetabular defect classification, there were 5 cases of type I, 5 cases of type II A, 3 cases of type II B, 6 cases of type II C, and 4 cases of type III A. The X-ray films showed that the femoral offset was (40.65±4.09) mm for normal side and was (44.04±5.08) mm for affected side at preoperation, showing significant difference (t=4.098, P=0.000). Ten patients underwent femoral offset reconstruction (43.48%) but 13 patients did not (56.52%) before operation. The COR was reconstructed in 10 cases (43.48%); COR elevation was observed in 11 cases (47.83%), and COR decline in 2 cases (8.69%) before operation.

Results

Primary healing of incision was obtained in all patients, with no complication of infection, vascular injury, deep vein thrombosis, dislocation of the joint, or fracture around prosthesis. All the patients were followed up 12-76 months (mean, 22.48 months). The Harris hip score and VAS were 82.09±4.53 and 0.74±0.62 at 1 year after operation respectively, showing significant differences when compared with preoperative scores (t=37.831, P=0.000; t=22.318, P=0.000). The X-ray films showed that the femoral offset was (43.87±3.57) mm for affected side at 1 year after operation, showing no significant difference when compared with preoperative one (t=0.250, P=0.805), but significant difference was found between affected side and normal side (t=5.591, P=0.000). The femoral offset was restored in 16 patients (69.57%) and was not restored in 7 patients (30.43%) after operation. The COR was restored in 15 patients (65.22%) and was not restored in 8 patients (34.78%).

Conclusion

Using Jumbo cups or combined with morselized or structural bone graft is effective in restoring hip COR and femoral offset at the maximum limit in THA revision, with good short-term outcome and improved stability of acetabular prosthesis.

随着人工全髋关节置换术在临床的广泛应用，因无菌性松动、骨溶解、感染、假体断裂等原因导致的髋关节翻修术也逐渐增加。合理安放臼杯和骨缺损处理是髋关节翻修术成功关键，这决定了术后能否获得假体初始稳定性以及长期稳定性，直接影响假体使用寿命和手术疗效。目前处理骨缺损的常用方法为采用大号生物型臼杯（Jumbo 臼杯）、骨水泥臼杯、钛网重建以及加强杯等^[1]，同时联合植骨填充或螺钉加强固定。其中采用 Jumbo 臼杯进行髋关节翻修具有植骨量少、易获初始稳定性、易恢复髋关节旋转中心（hip center of rotation，COR）等优点。

研究表明，COR 是影响术后假体与骨质、骨水泥以及髋关节周围软组织应力分布的最主要因素^[2]；股骨偏心距与术后髋关节软组织平衡密切相关^[3]。翻修术中重建 COR 和股骨偏心距是影响手术成败的关键。目前，应用 Jumbo 臼杯行髋关节翻修术后 COR 和股骨偏心距的变化及其对术后假体稳定性的影响少有报道，为此我们回顾分析 2010 年 1 月—2015 年 5 月应用 Jumbo 臼杯行髋关节翻修术的 23 例患者临床资料。报告如下。

1. 临床资料

1.1. 一般资料

本组男 10 例，女 13 例；年龄 51～77 岁，平均 65.4 岁。左髋 12 例，右髋 11 例。初次行人工全髋关节置换术原因：股骨头缺血性坏死 12 例，股骨颈骨折 11 例。髋臼假体类型：骨水泥型假体 8 例，非骨水泥型假体 15 例。初次人工全髋关节置换术至本次翻修术 1～24 年，平均 8.57 年。髋关节翻修原因：无菌性松动 21 例，假体周围感染 2 例。

入院检查，患者均存在不同程度髋关节疼痛及活动受限，Harris 评分为（43.04±5.05）分，疼痛视觉模拟评分（VAS）为（5.70±0.97）分。患者术前均行双髋正位、患髋侧位 X 线片以及双髋 CT 加三维重建，评估骨缺损情况；根据 Paprosky 分型标准^[4]，Ⅰ型 5 例，ⅡA 型 5 例，ⅡB 型 3 例，ⅡC 型 6 例，ⅢA 型 4 例。双髋 X 线片测量示，患者健侧股骨偏心距为（40.65±4.09）mm，患侧为（44.04±5.08） mm，比较差异有统计学意义（t=4.098，P=0.000）。术前 10 例（43.48%）患侧股骨偏心距重建，13 例（56.52%）未重建，其中股骨偏心距增大 12 例、减小 1 例；10 例（43.48%）COR 重建，11 例（47.83%）COR 上移（7.82±1.60） mm，2 例（8.69%）COR 下移（分别下移 6、8 mm）。

1.2. 手术方法

手术均由同一组医师完成。全麻（8 例）或椎管内麻醉（15 例）下，患者取侧卧位。采用后外侧入路，逐层切开并显露假体，充分暴露髋臼缘，取出假体，彻底清除残留骨水泥、纤维肉芽组织、瘢痕组织、界膜以及可能影响 Jumbo 臼杯安放的骨赘等。打磨骨质至表面渗血，打磨过程中注意避免不必要的骨量丢失。术中根据骨缺损情况决定是否植骨修复：本组 5 例Ⅰ型骨缺损直接植入 Jumbo 臼杯；其余 18 例联合自体髂骨植骨修复，夯实植骨后打入 Jumbo 臼杯，其中 8 例ⅡA 型及ⅡB 型骨缺损者行颗粒骨植骨，10 例ⅡC 型及ⅢA 型骨缺损者行颗粒骨植骨并结构性植骨。C 臂 X 线机透视观察假体位置、角度良好后，放置引流管并关闭切口。

1.3. 术后处理

术后根据切口引流量于 36～48 h 后拔除引流管；常规预防性使用抗生素 48 h。患者麻醉清醒后即开始行踝关节主动屈伸以及患肢肌肉等长收缩锻炼，术后第 2 天开始患肢被动活动等。根据术中骨缺损修复情况、假体稳定程度以及术后 X 线片复查结果确定下地负重时间，一般术后 2 个月可逐步负重行走。

1.4. 疗效评价指标

手术前后采用 Harris 评分以及VAS评价髋关节功能。摄双髋正位 X 线片，观测以下指标：①术后假体骨长入情况，有无假体松动、透亮带和假体周围骨溶解等^[5]；②股骨偏心距：采用 Sakai 等^[6] 的方法测量患侧手术前后以及健侧股骨偏心距，将患侧术后股骨偏心距与健侧差值<4 mm 定义为重建^[7]；③COR：确定患侧髋关节解剖旋转中心（A 点）以及手术前后 COR（B 点），并以 A 点为中心作水平线和垂直线，将髋关节分为内上、内下、外上、外下 4 个象限，确定 COR 位置变化，将 COR（B 点）在以 A 点为中心、半径 5 mm 的范围内定义为重建^[8]。为减小植骨对 COR 和股骨偏心距的影响，另统计 5 例未植骨患者 COR 和股骨偏心距。

1.5. 统计学方法

采用 SPSS17.0 统计软件进行分析。数据以均数 ± 标准差表示，组间比较采用配对 t 检验；检验水准 α = 0.05。

2. 结果

本组患者手术均顺利完成；术后切口均Ⅰ期愈合，无感染、血管损伤、下肢深静脉血栓形成、关节脱位、假体周围骨折等并发症发生。患者均获随访，随访时间 12～76 个月，平均 22.48 个月。术后患者恢复正常行走，髋关节功能较术前明显改善，疼痛症状缓解；术后 1 年 Harris 评分为（82.09±4.53）分，VAS 评分为（0.74±0.62）分，与术前比较差异均有统计学意义（t=37.831，P=0.000；t=22.318，P=0.000）。

X 线片复查示，假体周围无明显透亮线出现，移植骨与宿主骨交界处有连续性骨小梁；随访期间未出现假体松动、脱位、感染等。术后 1 年患侧股骨偏心距为（43.87± 3.57）mm，与术前比较差异无统计学意义（t=0.250，P=0.805），与健侧比较差异有统计学意义（t=5.591，P=0.000）。翻修术后患侧股骨偏心距重建 16 例（69.57%），未重建 7 例（30.43%），其中股骨偏心距增大 6 例、减小 1 例；5 例未植骨患者中，股骨偏心距重建 2 例（40%），未重建 3 例（60%），均为股骨偏心距增大。翻修术后患侧15 例（65.22%）COR 重建，8 例（34.78%）COR 上移（9.38 ± 2.07）mm；5 例未植骨患者，其中 3 例（60%）COR 重建，2 例（40%）COR 上移位（分别上移 8、9 mm）。见图 1。

图 1.

A 65-year-old female patient with left prosthetic loosening at 7 years after THA a. At preoperation; b.At 1 week after operation; c. At 1 year after operation

患者，女，65 岁，左侧人工全髋关节置换术后 7 年因假体无菌性松动行翻修术 X 线片 a. 术前； b. 术后 1 周； c. 术后 1 年

3. 讨论

Jumbo 臼杯最初由 Dearborn 和 Harris 提出^[9]，定义为初次人工髋关节置换术中男性患者选择的生物型臼杯直径≥66mm、女性患者臼杯直径≥62 mm，或是翻修术中采用的臼杯直径大于初次置换臼杯 10 mm 以上。另有学者提出，由于亚洲人髋臼小于欧洲人，男性患者选择的臼杯直径≥64 mm、女性患者臼杯直径≥60mm 时即可定义为 Jumbo 臼杯^[10]；国内一般认为直径在 56 mm 以上的臼杯即为 Jumbo 臼杯^[11]。Jumbo 臼杯优点包括与宿主骨接触面积大，置换后 COR 接近正常、软组织张力好、骨撞击少，操作简便；但也存在保留骨量少、关节脱位率较高等不足^[10]。

3.1. 股骨偏心距对翻修术后髋关节的影响

股骨偏心距是 COR 至股骨轴线的垂直距离。由于股骨头负重中心与股骨长轴不在一条轴线上，这种偏心结构决定了人自身重量需通过股骨偏心距传向下肢^[12]。因此可改变股骨偏心距来影响髋关节外展肌力量和运动功能，以获得最大外展力量和最小关节界面应力，即通过最小外展肌力达到静态骨性平衡。另外，股骨偏心距还可影响髋关节周围软组织平衡，即动态平衡。

股骨偏心距重建与假体大小、位置、假体颈长度、保留股骨距长度、臼杯中心化以及下肢是否等长等多因素有关^[12]。Sakalkale 等^[13] 研究发现，重建股骨偏心距可降低关节假体磨损率和松动发生率。所以，股骨偏心距的重建无论是对初次人工全髋关节置换，还是髋关节翻修术都具有重要意义。另外，为了解决下肢等长问题，临床常直接选择长头，或者使用组配式假体适当延长股骨颈长度或增加颈干角，这样可能造成股骨偏心距增加。本组患者初次置换至本次翻修时间平均 8.57 年，与既往报道^[2] 的 90% 患者初次置换后假体生存时间可达 10 年以上相比明显缩短。结合本组术前 56.52% 患者股骨偏心距未重建，提示人工全髋关节置换术中股骨偏心距重建对术后假体生存有一定影响。

如果股骨偏心距过小，将导致臀中肌收缩乏力，外展肌力臂减小，外展肌更接近身体中心，最终导致跛行和患侧髋疼痛。另外，还会增加股骨颈撞击和假体脱位风险，髋关节活动范围也会受到限制^[14]。更重要的是，股骨偏心距过小会增加聚乙烯假体的磨损，进而产生更多磨损碎屑，增加了假体松动的风险。Sakalkale 等^[13] 提出股骨偏心距恢复程度决定了聚乙烯假体的磨损进展。总结以上研究，提示股骨偏心距会影响髋关节置换术后髋关节力量、活动及稳定性。

有研究提出，术后患侧股骨偏心距与健侧差值应在 4 mm 以内，这样才能保证髋关节有足够外展力臂，髋关节重建后也可获得满意活动度^{[12, 15]}。股骨偏心距适度增大可以增加外展肌力臂，减小髋臼压力，从而减少聚乙烯假体磨损；并且还可避免股骨颈与骨盆发生碰撞。然而，股骨偏心距过大也会导致股骨近端骨水泥壳应力增加，最终发生假体松动^[16]。本组术后股骨偏心距重建率达 69.57%，与术前的 43.48% 相比，表明合理安放 Jumbo 臼杯以及正确处理髋臼骨缺损，能够最大限度恢复患侧股骨偏心距。然而，采用 Jumbo 臼杯翻修，通常需要加大、加深骨性髋臼以获得更大包容，这对术中恢复股骨偏心距提出了更高要求。通过本组治疗，我们认为可以根据术前、术中骨缺损 Paprosky 分型，选择恰当的植骨方式，尽可能恢复股骨偏心距，增加髋臼杯与骨的接触面积，增加骨长入率。

3.2. 髋关节旋转中心对翻修术后髋关节的影响

翻修术后假体稳定、髋臼骨缺损修复、COR 和生物力学特性恢复是髋关节翻修术成功的重要因素。置换或翻修术中臼杯放置下缘相对固定，即泪滴下缘，所以理论上随着臼杯直径逐渐增大，COR 会逐渐上移。COR 向外上方移位可导致髋关节应力增加，进而增加髋关节负荷，导致髋周疼痛和股骨假体过早松动；COR 向内上方移位，会引起臀中肌无力，影响髋关节外展活动；COR 向外下方移位，可引起神经麻痹、髋部疼痛，甚至影响假体使用寿命^[8]。因此，为使 COR 恢复至解剖位置，可将臼杯放置低于泪滴连线或者直接使用标准股骨头或长头，也可以使用组配式假体适当延长股骨颈长度或增加颈干角，以代偿下肢不等长。本组患者术前 COR 重建率为 43.48%，翻修术后 COR 重建率 65.22%，近期疗效良好，无假体脱位、松动或髋关节异常疼痛发生，患者行走步态正常，术后 1 年 X 线片显示假体周围无明显透亮线，移植骨与宿主骨交界处有连续性骨小梁通过，但远期疗效需进一步随访。

Faizan 等^[17] 认为，应用 Jumbo 臼杯进行髋关节翻修时，COR 可能会上移，主要是由于高旋转中心技术或 Jumbo 臼杯直径较患者髋臼直径大造成。本组术后 8 例 COR 未重建者均为 COR 上移，上移（9.38±2.07）mm，上移程度低于国外研究报道结果^[18-19]，考虑与亚洲人髋臼较小有关。

Nwankwo 等^[19] 通过影像学测量和计算机辅助技术研究发现，采用 Jumbo 臼杯行髋关节翻修术后，COR 平均上移约 10 mm。虽然可以通过增加股骨颈长度来代偿下肢不等长，但是 COR 上移可能导致髋关节生物力学和外展肌功能显著改变^[20]。另有研究表明，相比于接近正常髋臼直径的臼杯，应用过大臼杯导致的 COR 上移会造成患者术后髋部疼痛发生率增高^[21]。

尽管存在发生关节脱位、假体磨损、假体周围骨折、假体松动等风险，但是学者们仍认为 Jumbo 臼杯行髋关节翻修有效。Nwankwo 等^[18] 提出将 Jumbo 臼杯下缘尽量放置在髋臼下缘，避免 COR 高位放置，可获得较理想疗效。Gustke 等^[22] 对 186 例（196 髋）应用 Jumbo 臼杯行髋关节翻修术的患者进行至少 2 年随访，结果显示假体 4 年生存率为 98%，假体 16 年生存率为 96%，远期疗效满意。本组结果显示，患者髋关节功能恢复良好，应用 Jumbo 臼杯翻修导致的 COR 上移或股骨偏心距增大对疗效无显著影响，但也可能与本组随访时间较短、病例较少等因素有关，因此 COR 上移或股骨偏心距增大对翻修术后远期疗效影响仍有待进一步随访观察。

有学者提出，术中尽量接近解剖位置放置 Jumbo 臼杯，可以避免 COR 过度上移，同时使 COR 适度外移，增加了外展力臂，改善了髋关节生物学功能^[23]。我们认为由于翻修术中髋臼骨缺损情况复杂、髋臼假体类型不同、术者实际操作等多种因素，术中完全恢复 COR 和股骨偏心距困难，可以根据髋臼骨缺损实际情况，选择合适植骨方式以及假体安放位置，尽可能恢复 COR 和股骨偏心距，以重建髋关节生理结构和功能，增加髋关节稳定性，减少翻修术后并发症发生率。

综上述，单纯应用 Jumbo 臼杯行髋关节翻修术可能导致 COR 上移和股骨偏心距增加，合理安放 Jumbo 臼杯以及联合植骨修复髋臼骨缺损，能最大限度恢复 COR 和股骨偏心距，获得良好近期疗效，但远期疗效有待进一步随访明确。

Funding Statement

江苏省临床医学科技专项资助项目（BL2012002）；江苏省博士后基金（1501168B）

Medical Scientific Research Foundation of Jiangsu Province of China (BL2012002); Postdoctoral Science Foundation of Jiangsu Province of China (1501168B)