陶瓷对陶瓷全髋关节置换治疗中青年股骨颈骨折的分析.doc

www.CRTER.org侯喜君，等. 陶瓷对陶瓷全髋关节置换治疗中青年股骨颈骨折的分析陶瓷对陶瓷全髋关节置换治疗中青年股骨颈骨折的分析侯喜君，李 霖，王春华，李玉强(秦皇岛市第一医院骨三科，河北省秦皇岛市 066000)文章亮点：1文章特点显示了陶瓷对陶瓷假体极低的界面之间的磨损率。理想的陶瓷髋臼置放角度应当为外展40-45，前倾15-20，以获得较大的头臼接触面积，分散关节内外应力，避免边缘应力的产生，进而造成假体碎裂。2 结果提示在安装假体时应该注意避免人工髋关节过度松弛。在假体试模安装完成后应适当牵拉下肢以观察髋臼与球头之间的松紧程度及撞击情况，根据观察结果可以适当调整球头规格以调整内衬与球头之间的松紧度。最后在假体安装完成后应检查并清除髋臼周围存在的骨赘，防止骨赘与球头的碰撞，从而造成假体碎裂。关键词：骨关节植入物；人工假体；关节成形术，髋；假体；陶瓷；骨折；股骨颈；中青年；并发症主题词：关节成形术，髋；髋假体；陶瓷制品；股骨颈骨折摘要背景：陶瓷对陶瓷全髋关节置换适用于活动量较大、生活质量要求较高的年轻患者。目的：分析陶瓷对陶瓷全髋关节置换治疗青壮年患者股骨颈骨折近期治疗效果。方法：使用陶瓷对陶瓷全髋关节置换治疗的年龄在50岁以下的中青年股骨颈骨折患者51例，评估患者治疗后髋关节功能及并发症。结果与结论：所有患者均获随访，随访时间6个月至3年8个月。末次随访时，Harris 评分为(92.03.4)分，优良率 94.1%。置换后无关节脱位病例发生，3例轻度跛行，均未作特殊处理。至随访结束影像学检查结果显示，未见假体松动、下沉及碎裂发生，假体周围无透亮线形成。陶瓷对陶瓷人工髋关节置换治疗活动量相对较大的青壮年患者股骨颈骨折能有效减少因磨损碎屑造成的骨溶解，减少假体的松动及下沉，延长关节的使用寿命，改善患者的生活质量。Ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty in young and middle-aged patients of femoral neck fracture Hou Xi-jun, Li Lin, Wang Chun-hua, Li Yu-qiang (Third Department of Orthopedics, Qinhuangdao First Hospital, Qinhuangdao 066000, Hebei Province, China)侯喜君，男，1972年生，吉林省吉林市人，汉族，2007年解放军军医进修学院毕业，博士，主治医师，主要从事脊柱骨科、关节外科研究。中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:2095-4344(2013)52-08955-06 修回日期：2013-09-29(201307086/WY)Hou Xi-jun, Ph.D., Attending physician, Third Department of Orthopedics, Qinhuangdao First Hospital, Qinhuangdao 066000, Hebei Province, CAccepted: 2013-09-29 AbstractBACKGROUND: Ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty can be applied to young patients requiring frequent activity and high quality of life.OBJECTIVE: To explore the short-term efficiency of ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty in young and middle-aged patients of femoral neck fractures.METHODS: Fifty-one young and middle-aged patients under 50 years old with ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty were selected to analyze the function of hip joints and the complication after operation.RESULTS AND CONCLUSION: All the patients were followed up for 6 months to 44 months. At the last follow-up, the average Harris score was 92.03.4 points with an excellent and good rate of 94.1%. No dislocation was observed and three cases exhibited mild limping. Imaging examination showed that, no prosthesis loosing, broken, sinking or radiolucent line around prosthesis was observed. Ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty in young patients with femoral neck fractures can effectively decrease the osteolysis, prosthesis loosing and sinking caused by the debris of wearing, prolong the working life of the prosthesis, and improve the patients quality of life. Subject headings: arthroplasty, hip; hip prosthetics; ceramics; femoral neck fracturesHou XJ, Li L, Wang CH, Li YQ. Ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty in young and middle-aged patients of femoral neck fracture. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2013;17(52):8955-8960. 3 P.O.Box 1200,Shenyang 110004 kf233850830 引言 Introduction中青年患者股骨颈骨折的治疗方法的选择一直是临床上比较有争议的话题。尤其是对于Garden型完全骨折并移位的股骨颈骨折的治疗，因为内固定手术后较高的骨折不愈合及股骨头坏死的发生率，许多学者建议一期选择全髋关节置换，但是与假体界面材料磨损相关微粒病的存在严重制约了全髋关节置换在中青年患者中的应用。假体的磨损及磨损颗粒造成假体周围的骨溶解已成为制约关节假体长期存留率的主要因素，这种假体置换后的“微粒病”是人工髋关节置换手术亟需克服的难题之一1。为了降低界面之间的磨损，寻找磨损率低而没有细胞毒性的界面材料已成为人工关节研究领域的重要课题之一2-6。在20世纪70年代法国医生Boutin7首次将氧化铝陶瓷假体应用于关节置换后，经过30余年的发展，并随着材料工艺的进步，陶瓷材料作为人工关节的界面材料之一已经广泛应用于临床8-22。陶瓷对陶瓷界面的人工关节的使用能够显著降低材料的磨损率，从而能够避免或者减少“微粒病”的发生，极大的延长假体的使用寿命，已经成为活动量较大的中青年患者髋关节置换的良好选择。文章对秦皇岛市第一医院2008年7月至2012年11月期间使用陶瓷对陶瓷全髋关节置换治疗年龄在50岁以下的青壮年股骨颈骨折患者51例，近期随访取得了令人满意的临床效果。1 对象和方法 Subjects and methods 设计：回顾性病例分析。时间及地点：所有病例来自2008年7月至2012年11月秦皇岛市第一医院骨科4个病区。对象：诊断标准：依据患者外伤病史、症状、体征及X射线检查结果(部分患者加做CT检查)确诊为股骨颈骨折的患者。纳入标准：经X射线或CT检查确诊为股骨颈骨折，Garden分型为Garden型的股骨颈头下型和经颈型骨折患者。使用陶瓷对陶瓷全髋关节置换者。年龄在50岁以下。经向患者家属交代内固定及关节置换利弊后患者家属坚决要求行关节置换的患者。排除标准：存在全身性系统疾病或麻醉禁忌证的病例。髋关节置换前受伤肢体存在感觉及运动功能障碍，不能正常行走的病例。合并开放性骨折，创面未愈合或存在感染创面的病例。选择秦皇岛市第一医院骨科在统计区间内收治的50岁以下的行全髋关节置的股骨颈骨折患者51例，男30例，女21例；龄39-50岁，平均46.4岁。按Garden分型，全部入选病例均为Garden型的头下及经颈型骨折患者，根据患者本人要求及经济情况选用36 mm或28 mm直径陶瓷对陶瓷全髋关节，其中选用36 mm陶瓷关节16例，28 mm陶瓷关节35例。入院后距手术时间为3-7 d，平均5 d。合并其他内科疾病患者共9例，其中合并心血管疾病4例，糖尿病3例，高血压 3例，有1例同时合并有两种合并症。材料：51例病例全部采用美国强生公司DePuy Summit 假体，陶瓷内衬和陶瓷股骨头均为德国CeramTec Plochingen 公司的28mm 或36mm系统。方法：髋关节置换方法：气管插管全身麻醉18例，蛛网膜下腔阻滞麻醉联合持续硬膜外麻醉33例，麻醉成功后患者健侧卧位患侧在上，由术者亲自摆放体位，保证患者侧卧并固定后无前倾或后倾，全部病例均取髋关节后外侧入路。沿臀大肌纤维走行方向钝性分开，显露外旋肌群，沿股骨转子间线紧贴骨皮质切断外旋短肌群的附着点，显露髋关节囊并切开，尽可能保留关节囊，向下分离显露小转子，于小转子上方约1.5 cm处用摆锯将股骨颈残留切断，随后用取头器将股骨头取出。清除髋关节周围骨赘，注意保护髋臼横韧带，适度松解髋关节周围软组织。用髋臼锉由小至大磨除髋臼软骨至软骨下骨点状渗血，选用适合型号的髋臼假体置入，髋臼侧假体均采用单纯压配固定，并采用两三个螺钉固定。股骨近端用开髓器开髓，髓腔锉充分扩髓后，冲洗髓腔，清除松质骨碎屑和血凝块，测试合适型号的假体，安装股骨假体，安装试头，使假体复位，活动髋关节，检查下肢长度、活动度及稳定性后，修补关节囊，放置引流，关闭切口。关节置换后处理：所有患者关节置换后常规应用广谱抗生素48-72h，并于置换后12 h开始常规使用低分子肝素钙皮下注射行抗血栓治疗，直至置换后10 d，改为口服肠溶阿司匹林继续抗栓治疗。负压引流管保留两三天后拔除，拔除引流管后常规给予患者行双下肢气压泵治疗，预防深静脉血栓形成。关节置换后2 d开始指导患者行踝关节背伸及跖屈运动，促进患肢血液循环，并在患者能够忍受的情况下行患侧髋关节的被动活动。若一般情况允许，在置换后第2天允许患者坐起，置换后 5-7 d允许患者下床站立，置换后8-10 d允许患者在家人保护下扶助步器行走。6-8周后可弃助行器行走。随访方法：关节置换后1个月、2个月、3个月、半年、1年以及1年后每年定期门诊随访。随访过程中指导患者行患肢功能锻炼，并采用Harris评分评定临床疗效。每次随访拍摄X射线片。主要观察指标：于髋关节随访过程中使用Harris评分系统观察患者髋关节疼痛情况、活动范围及功能情况。随访时拍摄盆正位平片及患侧髋关节的正侧位X射线平片，并与置换后第1次X射线线片对比，观察假体是否存在松动、下沉及髋臼侧和股骨侧骨溶解的部位及大小。 2 结果 Results2.1 参与者数量分析 纳入患者51例，按意向性处理分析，全部进入结果分析。2.2 患者髋关节置换后一般情况 所有患者手术均顺利完成，关节置换时间75-125 min，平均85.7 min。置换中出血量250-750 mL，平均395 mL，置换中及置换后共有35例患者输血，输血量400-800 mL，输血患者平均输血550 mL。所有切口均期愈合，无感染者。住院时间13-27 d，平均16.5 d。置换后随访时间最短6个月，最长3年8个月。2.3 患者关节置换后髋关节功能 置换后未次随访大部分患者功能恢复较为满意，Harris 评分(92.03.4)分，按照Harris 评分对患者进行髋关节功能评价：优(90-100分)33例，平均94.4分；良(80-89分)15例，平均88.5分；中(70-79分)3例，平均78.5分，优良率94.1%。患者均基本恢复置换前的生活及工作。2.4 患者X射线结果 随访期间对患者置换后各个阶段的X射线平片结果进行对比，所有患者假体在随访期间无明显松动及下沉表现，假体周围无明显透光区域形成。2.5 不良反应 患者均无感染。3例患者置换后轻度跛行，未给予患者特殊处理，住院期间及随访期间均无深静脉血栓形成并发症发生。随访期间未见假体松动、下沉及碎裂发生，无关节脱位。2.6 典型病例照片 见图1-3。注：治疗前X射线片可见左侧股骨颈骨折，远骨折端向上方移位，患侧肢体内收并短缩。图1 女性，41岁，左侧股骨颈骨折，Garden型X射线片Figure 1 X-ray of a 41-year-old female patient with left femoral neck fracture at Garden type注：可见假体安装位置良好，患侧肢体无明显上移或下降，双侧肢体等长。图2 同一患者行陶瓷对陶瓷全髋关节置换后1周骨盆正位X射线片Figure 2 Pelvis X-ray of the same patient 1 wk after ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty注：可见假体位置满意，髋臼前倾及外展角度良好。图3 同一患者行陶瓷对陶瓷全髋关节置换后1周患侧髋关节侧位X射线片Figure 3 Hip X-ray of the same patient 1 wk after ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty3 讨论 Discussion股骨颈骨折是髋关节周围骨折中最常见的损伤，虽然内固定治疗具有出血少、时间短、价格便宜等优点，但是无论哪种内固定治疗均存在着骨折不愈合、股骨头坏死及再次手术的风险。卫小春等23报道其与骨折愈合相关的并发症发生率达7%，而有移位的股骨颈骨折内固定治疗后与骨折愈合相关的并发症发生率高达36%，24个月内返修率高达42%。相对于内固定手术，人工髋关节置换能较好地解决上述诸如骨折不愈合、股骨头坏死及返修率高等难题，其疗效明显优于内固定治疗24-25。因而，对于有移位的股骨颈骨折有学者认为应首选关节置换23，25。但是对于活动量较大的中青年患者股骨颈骨折是否应该进行关节置换手术治疗一直存在着一定的争议。8959ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH作者认为，在中国目前的医疗环境下，手术方式的选择往往不能单纯考虑技术上的因素，而往往需要重视某种治疗方案可能出现的某些正常的并发症所带来的额外治疗费用和可能因此而产生的纠纷。这就需要综合考虑患者的主观意愿、治疗的费用及支付费用的方式等问题，虽然内固定可能对于某些患者是一种更好地选择，但是，考虑到远期可能发生的骨折不愈合及股骨头坏死的风险，以及随后产生的医疗费用及可能的赔偿问题，因而目前在临床上许多年轻的患者会选择一步到位治疗方式关节置换。而对于相对年轻的患者，如何延长假体的寿命，减少假体的松动就成为了一个现实的问题。而陶瓷对陶瓷假体的出现对于年轻的患者即不失为一种较为理想的选择。陶瓷对陶瓷假体相对于其他界面的假体最大的优势就在于其极低的界面之间的磨损率。关节假体磨损及磨损导致的骨溶解是制约关节假体长期存留率的主要因素。全髋关节假体的匹配界面中，金属对聚乙烯界面的匹配一度成为人工关节置换的金标准。尽管目前广泛采用的高交联聚乙烯内衬能够比传统聚乙烯内衬减少95%的磨损26，但是关节置换后6年仍有约8%患者可能已发生骨溶解27，因而，金属对聚乙烯界面的匹配在年轻患者中的使用受到了一定的限制。降低关节假体磨损，寻找低磨损率的界面材料已成为人工关节材料学研究领域的重要课题。在20世纪70年代法国医生Boutin2首次将氧化铝陶瓷假体应用于关节置换，陶瓷假体的使用显著降低了假体的磨损，有效改善假体的远期存留率。但是由于材料本身的特性，最初的陶瓷材料碎裂率极高，因而极大的限制了陶瓷假体的应用，随着材料科学的进步，于1994 年成功研制出了第3代人工陶瓷，随后第4代陶瓷材料也随之应用于临床，早期陶瓷易碎和抗张强度低的特性得到明显改善，陶瓷破碎率显著下降28。陶瓷假体在临床已经得到普遍应用，并日益成为全髋关节置换中主流界面材料之一。陶瓷对陶瓷髋关节置换文献报道见表1。临床实践表明，在众多的界面材料中，陶瓷界面释放磨损颗粒和发生骨溶解的可能性最低。陶瓷在所有的商用界面材料中是最硬的，有很好的抗划擦和抗三体磨损作用，表面光滑和湿性好决定了它是磨损最小的。由于陶瓷材料的离子结构能吸引带极性的液体，使之均匀覆盖于陶瓷表面，有利于形成流体薄膜润滑效果，使陶瓷界面之间的磨擦系数远小于金属与聚乙烯之间和金属之间29。文献报道金属对聚乙烯关节界面总的磨损率为40-200 m/年，而陶瓷对聚乙烯匹配中聚乙烯的磨损速度约90 m/年，陶瓷对陶瓷的磨损速度为3-5 m/年30。同时，陶瓷的磨损颗粒是惰性的，骨溶解率极低，临床报道返修率非常低，即使是年轻患者10年假体在位率也达到了99.4%，因而，陶瓷对陶瓷人工髋关节是年轻患者的最佳选择31-32。但是陶瓷对陶瓷假体在使用中也并非完美无缺，陶瓷内衬同聚乙烯内衬相比，为了减少可能存在的撞击引起的碎裂，陶瓷内衬没有3-5后方高边来防止人工关节脱位，因而在假体安装位置上的要求更加严格，如不能准确植入人工髋关节假体，置换后关节脱位及假体碎裂的发生率将会明显高于金属对聚乙烯假体。基于设计上的特点，在置换中安装假体的角度与金属对聚乙烯假体也有所差异。陶瓷髋臼假体在安放时外倾应减小3-5，前倾稍稍增加3-5，即更扣一些，理想的陶瓷髋臼置放角度，应当为外展40-45，前倾15-20，表1 陶瓷对陶瓷髋关节置换文献报道Table 1 Reports concerning ceramic-on-ceramic hip arthroplasty作者材料和方法随访结果薛孝威8三代氧化铝陶瓷对陶瓷全髋关节置换治疗69例髋关节疾病患者(82髋)；同期采用金属对高交联聚乙烯治疗的29例患者(33髋)。13-42个月，平均(23.76.7)个月。两组患者髋臼及股骨柄假体位置良好。两组患者Harris评分及影像学结果相近。杨兴9陶瓷对陶瓷全髋关节置换的50例。12-42个月，平均20个月。置换后Harris评分较置换前显著提高。患者均无关节异响的主诉，未见假体松动，未发生假体周围感染，无可观察到的磨损和骨溶解，无明显异位骨化。其中，1例因髋臼陶瓷内衬碎裂翻修。孙启才11陶瓷头对陶瓷内衬人工髋关节置换治疗髋关节疾患患者30例36髋。44-84个月，中位数58个月。术后出现外伤性股骨假体周围骨折而行人工关节翻修术3例；术后发生陶瓷内衬破裂而行人工关节翻修术2例；术后出现“咯吱”异响但未行翻修术3例；其余患者X射线片示金属臼杯、股骨假体与宿主骨嵌合良好，无明显松动。髋关节活动度均无明显受限。Harris评分较术前显著提高。顾建明20陶瓷对陶瓷全髋关节置换202例(269髋)。 24个月。患者术后Harris评分显著高于术前。患者无关节异响主诉，未见假体松动，未发生假体周围感染，无翻修患者。无可观察到的磨损和骨溶解,无明显异位骨化。术中出现1例边缘崩裂。以获得较大的头臼接触面积，分散关节内外应力，避免边缘应力的产生，进而造成假体碎裂。髋臼侧假体外展角过大不仅使髋臼侧假体的局部应力明显增加，导致人工髋关节易发生异响，增大假体磨损，导致假体碎裂，还能导致人工髋关节的活动范围减少。而髋臼侧假体外展角较小时，前倾角度增大时能明显增加假体头应力面积，减少对人工髋关节的磨损，便于下肢力量的垂直传导。同时在安装假体时应该注意避免人工髋关节过度松弛。假体安装过度松弛将会导致陶瓷内衬与陶瓷股骨头之间发生撞击。头臼之间撞击是导致假体碎裂的最主要原因。在假体试模安装完成后应适当牵拉下肢以观察髋臼与球头之间的松紧程度及撞击情况，根据观察结果可以适当调整球头规格以调整内衬与球头之间的松紧度。最后在假体安装完成后应检查并清除髋臼周围存在的骨赘，防止骨赘与球头的碰撞，从而造成假体碎裂。本组病例主要采用了28 mm和36 mm直径的球头两种产品，目前陶瓷对陶瓷全髋关节置换术应用中于临床的主流产品仍然是直径28 mm的假体。研究证实：球头直径增加后，关节活动时需要更长的滑行距离33，这将会明显增加假体线性磨损率，而使用较大直径球头时关节表面积也会增加，这又将会增加假体的容积磨损率。因而，球头直径越大，关节的磨损率越高，与磨损相关的假体松动发生率也就越高。但是，球头直径的增加，将会明显增加假体的稳定性，进而降低假体的脱位率。Burroughs等34的研究证实32 mm直径的球头能明确增加关节活动范围和关节稳定性。实际上大于32 mm直径的球头还有许多优势，Burroughs等35将其归纳为8点：更符合正常解剖。各个方向上活动范围增大。与带裙边的球头相比活动范围的增加尤其显著。减少了假体与假体间的撞击。需要更大的移行距离才能致脱位。需要更大的撞击后活动范围才能致脱位。球头永不需要裙边。PE衬也不再需要倾斜的边沿。由于大直径球头增加关节稳定性的优势与增加磨损率的弱点并存，使其临床应用受到了相当的限制。但是随着诸如金属对金属，陶瓷对陶瓷等高耐磨材料的应用，大直径球头假体的应用逐渐成为一种趋势，它不仅具有极低的磨损率，而且能够显著降低假体的脱位率，同时能够保证假体更大的活动范围，更加适用于活动量较大的年轻患者。但是，目前应用于临床的大直径球头假体价格普遍偏高，本院临床中使用的36 mm直径系统价格是28 mm系统价格的1倍余，昂贵的价格使其在临床中的应用受到了一定的限制，是否选用36 mm大直径球头系统尚需考虑到患者的经济承受能力。相对于带有聚乙烯内衬的人工全髋关节，现有的资料证明陶瓷-陶瓷人工髋关节的磨损率明显降低，骨溶解及假体松动的发生率更低，更加适合年轻患者，但是由于假体设计的原因，陶瓷对陶瓷人工关节置换术对手术技巧要求更高，术者在手术过程中应注意假体安装位置与聚乙烯内衬假体也有所不同。本组患者随访期间均无假体脱位、断裂、松动、下沉及明显的骨溶解等现象发生，所有病例均取得了令人满意的临床效果。但本组随访时间较短，只是观察了陶瓷对陶瓷假体近期的临床效果，远期临床疗效仍有待进一步观察。作者贡献：设计、实施、评估者分别为本文作者，均受过专业培训。利益冲突：课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组织直接或间接的经济或利益的赞助。伦理要求：参与实验的患病个体自愿参加，对治疗过程完全知情同意，均在充分了解本治疗方案的前提下签署“知情同意书”。学术术语：陶瓷-陶瓷材料大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。常见的陶瓷材料有黏土、氧化铝、高岭土等。陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。作者声明：文章为原创作品，数据准确，内容不涉及泄密，无一稿两投，无抄袭，无内容剽窃，无作者署名争议，无与他人课题以及专利技术的争执，内容真实，文责自负。4 参考文献 References1 Harris WH. 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