JOA：全髋关节置换术与髋关节表面置换术后金属离子水平比较

1、网址：JOA：全髋关节置换术与髋关节表面置换术后金属离子水平比较最近的研究表明，股骨柄与股骨头之间的锥形接口可能是金属对金属（metal-on-metal，MOM）全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）后钴和铬离子释放的主要来源。本研究对采用相同髋臼假体行MOM髋关节表面置换术（hip resurfacing，HR）和MOM THA后患者的离子水平进行了比较。采样110例HR与22例THA进行比较。所有患者的假体位置良好，均为单侧植入，检测血清离子时间为术后1年以上。HR组的中位钴含量为1.11g/L，THA组为2.86g/L。HR组的中位铬含量为1.49g/L

2、，THA组为2.94g/L。THA组离子水平显著较高，提示除了MOM本身的磨损，还存在其他离子来源。为解决传统全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）中聚乙烯颗粒引起的骨溶解问题，现代金属对金属（metal-on-metal，MOM）THA得以广泛应用。大直径股骨头的设计可降低脱位风险，减少MOM磨损。已知MOM THA和MOM髋关节表面置换术（hip resurfacing，HR）均可导致钴（cobalt，Co）、铬（chromium，Cr）离子血清水平升高，而最近的研究表明，MOM THA中的锥形接口也可能是一个额外的金属离子来源。本研究对采用相同髋臼假体行M

3、OM HR和MOM THA后患者的血清Co、Cr离子水平进行了比较，从而明确股骨头和股骨柄之间的锥形接口对血清金属离子水平的影响。材料和方法本研究从高年资作者的数据库中回顾性选择采用Conserve Plus（Wright Medical Technology, Inc.，Arlington，TN）髋臼假体行MOM HR及MOM THA的患者，分别为827例和67例。其中大多数为行HR的年轻患者。患者进行首次咨询时也会向其介绍THA以供选择，但通常只有在HR技术上不可行或者患者医疗保险未覆盖HR时才会被采用。进一步的纳入标准为术后1年后进行了血清金属离子含量测量，髋臼外展55°，髋臼

4、前倾25°。排除标准为对侧髋关节置换术和肾功能受损。接受前瞻性金属离子研究的患者大多数是因为住所临近本中心或具备进行进一步研究的可能性。另有一些基于外科医师的意向纳入。本研究中的患者进行抽血检查时均无症状，但这并不作为研究的选择标准。经过最终选择，MOM HR组纳入110例患者（78例男性，32例女性），MOM THA组纳入22例患者（12例男性，10例女性）。MOM HR组平均随访78.9个月（12169个月），MOM THA组平均随访68.9个月（21113个月）（P=0.3151）。HR组金属离子检测平均时间为术后62.2个月（12164个月），THA组为术后64.7个月（21

5、104个月）（P=0.7962）。THA组有1例患者在术后75.4个月死亡，原因不明。患者的人口统计学资料和研究相关的手术参数见表1。HR组中85髋为骨性关节炎（77%），THA组中为19髋（86%）；HR组中6髋为创伤性关节炎（5%），THA组中为2髋（9%）；HR组中2髋为股骨头坏死（2%），THA组为1髋（5%）。此外还有11髋为髋关节发育不良（10%），3髋为股骨头骨骺滑盖（3%）以及类风湿性关节炎、色素绒毛结节性滑膜炎及强直性脊柱炎各1髋（1%），均在HR组。表1 患者的人口统计学资料和研究相关的手术参数汇总MOM THA组的假体植入时间为2004年6月2007年8月，MOM HR组

6、的假体植入时间为1998年2月2010年7月。Conserve Plus和Big Femoral Head（BFH）系统组件均进行相同的耐磨检查，接受相同的质量监控程序。所有股骨BFH假体均为带有12°14° 锥形的喷砂摩擦ATH柄。10例患者的股骨颈长为3.5 mm，6例患者为0 mm，6例为3.5 mm。该系统的股骨柄仅通过1个锥形接口连接。MOM HR和BFH手术均采用后入路。BFH手术中进行广泛暴露，锥形部分先用湿海绵进行常规清洗，然后用干海绵擦干。以轻锤轻击股骨头进行安装，并手动扭转以确认安全。按照既往文献描述的方法进行血样收集和血清分离。采用电感耦合等离子体质谱

7、法（inductively coupled plasma massspectrometry，ICPMS）测定Co和Cr血清水平。应用Einzel-Bild-Roentgen分析（University of Innsbruck，Austria）测量髋臼假体的外展角和前倾角。按照既往文献描述的方法计算每个组件接触衬垫到边缘（contact patch to rim，CPR）距离。应用17.0版SPSS软件（SPSS，Chicago，IL）进行统计学分析。应用双尾Student t检验对两组间平均值进行比较；因其非参数性质，Co和Cr水平的中位值比较采用MannWhitney U检验。P0.05代表

8、差异具有显著性。本研究获得本机构伦理委员会的批准。结果HR组中位Co离子水平为1.11 g/L（0.355.84 g/L），THA组为2.86 g/L（0.3010.44 g/L）（P=0.000 02）。HR组中位Cr离子水平为1.49 g/L（0.107.59 g/L），THA组为2.94 g/L（0.357.62 g/L）（P=0.021）。组间金属离子水平差异如图1所示。图1 HR组和THA组中血清钴（Co）和铬（Cr）离子水平的箱式图，数据以中位数（水平线）、四分位数范围（箱子长度）以及最小值、最大值（短线）表示。HR组未见局部组织不良反应（adverse local tissue

9、reactions，ALTR）以及Co离子水平6 g/L者。BFH组有5例患者Co离子水平6 g/L，但无因ALTR行翻修手术者。Co离子浓度升高患者的临床特点见表2。表2 钴离子水平增高患者的临床数据（全部发生在THA组）讨论本研究结果表明，在应用大直径球头并使用相同的髋臼假体的MOM HR组与MOM THA组中，在假体位置良好的前提下，THA组患者血清Co、Cr离子水平显著升高。两组间平均外展角度和CPR距离均存在微小差异（HR组均较大），严格的入选标准控制了因磨损产生金属离子的潜在差异，所有假体均位置良好。本研究是首项在应用相同髋臼假体且假体位置均良好的MOM HR和MOM THA中进行

10、直接比较的中期随访研究。HR组的患者比THA组更年轻和活跃。但由于THA组金属离子水平更高，这些变量不太可能影响本研究的结果。到目前为止，尚未发现患者活动水平与金属离子水平相关。本研究中的手术至抽血时间有较大差别，但组间平均抽血时间并没有显著差异，且THA组标准差为21.8个月，HR组为43.2个月。但是，我们相信这些误差并未影响本研究的结果，因为在功能良好的金属对金属植入物中，经过了稳定磨合期后，磨损产生的金属离子水平随时间推移依旧保持稳定。在一项类似研究中，Beaulé等发现THA患者术后2年时Co离子水平升高（THA组中位数为3.77 g/L，HR组为1.22 g/L）。该研究

11、同样使用了BFH系统的Profemur TL股骨组件（Wright Medical Technology Inc.，Arlington，TN），这种组件应用模块化的股骨颈，因而使股骨系统又额外增加了金属界面。Vendittoli等同样进行了一项短期随访研究，发现与应用Durom组件（Zimmer，Warsaw，IN）的HR患者相比，THA组的Co离子水平更高（THA组平均为2.2 g/L，HR组为0.7 g/L）。相反，Smolders等应用Conserve Plus表面置换组件和Metasul系统（Sulzer，Winterthur，Switzerland）行THA（使用的股骨头比HR的股骨

12、头小），发现HR患者术后2年时全血Cr离子水平增加。前两项研究均指出HR组与THA组之间髋臼假体外展角没有显著性差异，而Smolders等的研究未报道假体位置信息。但是，上述研究均未提供前倾角及CPR数据，无法与本研究结果直接比较。CPR由前倾角、外展角和假体大小共同决定，不同假体以及不同髋臼覆盖程度之间均可进行对比。Langton等证明，在比较不同假体性能时，需要同时报告外展角和前倾角数据，单独报告一个角度不能提供足够信息。由于MOM组件存在“磨入”阶段，假体达到稳定磨损阶段后，有必要进行中期结果检验。Moroni等对BHR与Metasul患者术后5年时的金属离子水平进行了检测，未发现显著差

13、异。Matthies等对几种MOM HR和THA假体进行了对比，平均随访34年，未发现存在差异。但是，由于不同假体金属离子产生速率有显著差异，为了明确不同股骨组件的效应，需要使用相同的髋臼组件并保证THA和HR位置良好。本研究发现，与HR组患者相比，BFH组患者的离子水平有所升高。由于假体的圆度、间隙和表面清洁耐受度相同，因此，除了股骨和髋臼之间摩擦产生的磨损外，还存在其他金属离子来源。只有取出组件进行彻底检查才能确定额外磨损的来源，这已超出本研究关于功能良好的假体的研究范围。既往研究表明，腐蚀可能来源于大号假体暴露于固有滑液中增大的表面区域，或者来源于股骨头的锥形界面。虽然本研究中没有翻修病

14、例，我们仍担心Co水平增高可能源于ALTR。我们正在进行金属伪影消除序列（metal artifact reduction sequence，MARS）的磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）研究，并对患者的活动类型和活动水平进行评估。仍需要进一步研究以明确导致THA中离子水平升高的机制是磨损还是腐蚀（或者两者均有），并确定还会受到哪些患者因素的影响。由于采用BFH系统重建的患者金属离子水平明显更高，不能像应用Conserve Plus表面置换假体那样，将CPR距离10 mm作为筛选哪些患者需要进行金属离子研究的指标。对于应用BFH系统的患者，推荐进行金属离子检测，并密切随访金属离子浓度升高的患者。我们甚至也在考虑，对于应用BFH的患者，即使没有症状，也没有不良的X线改变，也应进行MARS MRI检查。然而