2022人工髋关节翻修术中髋臼骨缺损的重建方法（全文）

2022人工髋关节翻修术中髋臼骨缺损的重建方法(全文)全髋关节置换术(totalhiparthroplasty,THA)已被证明能够有效恢复髋关节功能。随着人口老龄化的发展，初次THA手术量将继续保持增长，THA翻修手术量也会随之增加。目前，美国THA翻修术已占髋关节置换手术总量的10%~15%,预计到2030年将再增长137%,达到96700例/年。我国髋关节置换手术量已进入快速增长阶段，2019年手术量达57万台，今后髋关节翻修手术量也必然随之增加。导致THA翻修的常见原因包括假体部件磨损、机械性松动、髋关节不稳、感染等，其中超过50%的病例存在髋臼骨缺损，因此对髋臼骨缺损的重建是THA翻修面临的重要挑战。现代髋臼重建技术主张实现生物学固定，即通过促进骨组织长入假体实现假体固定。骨组织长入假体需要两个先决条件：①初始稳定好，只能有很小的微动(<50μm),较大的微动(>150μm)将导致骨吸收和纤维组织长入，最终引起假体松动;②假体与宿主骨组织之间具有一定程度接触，多数学者认为最低要求是与骨组织接触的面积达到假体可接触骨组织面积的50%,这可通过测量前后位X线片确定，但假体-骨组织接触面是复杂的三维结构，在二维的X线片上难以精确测量，而且受多种因素影响。特别是在巨大骨缺损中，骨组织长入非常困难，造成髋臼骨缺损重建后难以实现长期稳定。为了处理髋臼骨缺损，曾先后发展出生物型半球型臼杯、打压植骨结合骨水泥型聚乙烯臼杯、结构性植骨结合生物型半球形臼杯、骨小梁金属垫块、髋臼加强环或髋臼支架(以下称为cage)、异形臼杯、髋臼杯-髋臼支架复合体(以下称为cupcage)、三翼型臼杯、3D打印定制髋臼杯等多种手术器械和技术，可见髋臼重建手术的困难。以下将结合文献报道和作者的临床经验，对THA翻修术中髋臼重建的基本方法进行介绍。02术前评估与计划全面的术前评估与计划是THA翻修手术成功的基础，内容包括病史采集、体格检查、影像学检查、实验室检查、手术方式计划等。完整准确的病史采集不可或缺。要特别关注术后患者的不适感受，伤口引流的性状、引流量及拔管时间，切口愈合情况，有无感染、脱位等其他并发症。对伴有疼痛的患者，疼痛部位、性质、持续时间、发存在，需考虑髋关节之外的原因;如果症状为THA术后持续出现，可能的原因包括深部感染、骨长入不佳、假体部件撞击、软组织激惹等;如果症状在THA治疗一段时间后出现，需要考虑磨损、骨溶解、感染或无菌性松动等原因。细致认真的体格检查有助于明确病情。检查项目包括皮肤、关节活动度、下肢力量、步态、肢体长度、神经血管情况等。与臼杯异常相关的症状包括腹股沟或臀肌深部疼痛，直腿抬高时可出现疼痛加重。臼杯松动常表现为"起立痛”,即站立和开始行走时疼痛，但持续同样的活动后可减轻。假体周围感染可表现为静息痛或夜间痛。髋关节周围也需要检查，以排除腰椎疾病、疝气、血管源性跛行等其他病因。影像学检查中，X线检查是最基本、最重要的，但髋臼缺损在X线片上的表现有时可能被低估CT可以更准确地评价骨缺损情况，并明确假体有无移位。对骨水泥突入盆腔的病例，数字减影血管造影(digitalsubtractionangiography,DSA)或磁共振血管成像(magneticresonanceangiography,MRA)可以帮助进一步判断植入物与血管的关系。更先进的检查，如同位素骨显像和正电子发射断层扫描(positronemissiontomography,PET),可以帮助进一步明确诊断。实验室检查包括白细胞计数、C反应蛋白、红细胞沉降率。如果症状和实验室检查均不支持深部感染，则需要行髋关节穿刺，对穿刺液进行细胞计数、分类和培养。即使感染可能性较低，也需对翻修手术中液体或组织标本进行厌氧、需氧和真菌培养。仔细的术前计划对于获得理想效果至关重要。应查阅患者既往病历资料，了解上次手术所用的假体型号、尺寸，准备好假体取出等操作所需的特殊器械及翻修所需假体。对比患者不同时期的影像学资料，对髋臼骨缺损进行评估和分型，制定重建方案。数字化测量可用于细化手术方案。3D打印技术可以制作骨缺损模型以协助制定手术方案，或用于制造个体化定制假体。03骨缺损分型科学、合理的分型能够指导术前评估与手术计划。目前常用的髋臼骨OrthopaedicSurgeons,AAOS)分型、Paprosky分型、Gross分型1.AAOS分型AAOS分型由D'Antonio等于1989年首次提出，是文献中常用的分型(图1)。其分型基础是髋臼骨缺损的类型和部位，但不涉及骨缺损的量。I型骨缺损是节段性、非包容性的缺损，可累及髋臼边缘的环状结构或髋臼内侧壁;Ⅱ型骨缺损是腔隙性、包容性的缺损，不影响髋臼壁和髋臼柱的完整性。I型和Ⅱ型分别根据缺损部位细分为外周型(又称边缘型)和中央型两个亚型。外周型缺损即髋臼上壁、前壁、后壁的缺损。I型中央型缺损累及髋臼内侧壁全层，Ⅱ型中央型缺损累及部分内侧壁，但髋臼周缘完整。Ⅲ型骨缺损是既有节段性缺损，又有腔隙性缺损的混合型缺损。IV型骨缺损是涉及髋臼前后柱的严重缺损，导致骨盆断裂。V型骨缺损指髋臼正常解剖结构消失，很难确定真正的髋臼位置。AAOSIAAOsⅡAAOsV图1AAOS分型(I-V型)2.Paprosky分型Paprosky等提出了一种更精确的髋臼骨缺损分型(图2)。该分型与放射学特征密切相关，可根据髋臼杯的移位方向及距离判断骨溶解和骨缺损的严重程度，提前准备最适合的处理方案。此外，该分型能够提示髋臼杯稳定性，术中可以通过髋臼试模测试进行验证。I型缺损涉及较少的骨缺损，不影响髋臼周缘，试模测试时有良好的稳定性;Ⅱ型缺损分三个亚型，均涉及髋臼周缘，但试模测试仍有一定稳定性;Ⅲ型缺损分两个亚型，均涉及髋臼周缘，试模测试时仅有部分稳定性或稳定性差。髋臼试模测试稳定性的标准为：稳定性良好指推挤髋臼或用试模复位时不改变其位置;有部分稳定性指取出试模内衬时不会改变试模位置，但不能抵抗推挤髋臼或试行复位的力量;稳定性差指从试模内取出内衬等简单动作即会改变髋臼位置。PaskgPaskgienyANpedslsAs图2Paprosky分型(I-Ⅲ型)3.Gross分型AAOS分型和Paprosky分型均根据骨缺损程度进行分型，但无法指导cage的使用时机。Gross分型同样以骨缺损程度为分型标准，并且能够指导cage的选用，便于临床应用(图3)。一般来说，大部分GrossⅡ型及Ⅲ型缺损仅使用生物型或骨水泥型臼杯重建即可，必要时可行颗粒骨植骨，无需使用cage;小部分Ⅱ型和IV型、V型缺损则需使用cage辅助重建。sIrvGnussVSaleh等认为，以往的各种髋臼骨缺损分型存在过于复杂或过于简略、缺乏普适性等问题，应当提出一种具有科学性、便于运用且区分度好的新分型。他们基于多属性效用理论(multiattributeutility)和共识小组评议法(consensusgrouptechnique)提出了Saleh分型(图4)。该分型将髋臼骨缺损分为4个类型：I型无明显骨缺损;Ⅱ型存在包容性骨缺损，即髋臼腔度变大，但没有髋臼壁缺损;Ⅲ型存在非包容性骨缺损，前柱或后柱受累及，但缺损小于髋臼的50%;IV型存在非包容性骨缺损，前后柱均受累及，缺损大于髋臼的50%。此分型的观察者间信度Kappa值为0.89,平均有效性验证值为0.86,均在流行病学专家确定的强可靠性范围内(0.8~1.0),因此在临床上越来越受Sakeh1SalehⅡehhIV04常见髋臼缺损的重建方法手术入路可以采用可延长的标准后外侧入路、改良Hardinge入路，或沿原切口进入。显露深部组织后，切除瘢痕组织及假关节囊，脱位人工髋关节。髋臼的显露十分重要。如果股骨假体已松动需同期翻修，可先取出股骨假体以利于显露髋臼，但需注意保护股骨近端，以免发生骨折。如果股骨假体无需翻修，使用深部拉钩显露髋臼，再进行评估：对固定牢靠的骨水泥型股骨假体，如果显露髋臼需要，可轻轻敲打股骨假体后予以取出，待髋臼重建完毕再用骨水泥重新固定;固定良好的生物型或带粗糙面的骨水泥型股骨假体取出非常困难，可改用大转子截骨术帮助显露髋臼。只要髋臼显露清楚，就可以取出内衬、螺钉，评估髋臼杯稳定性及髋臼骨缺损情况：如臼杯已松动，取出后仔细观察髋臼缘和内侧壁，评估残余骨储备情况，选择恰当的重建方法。目前常见的髋臼骨缺损，由易到难有以下6种重建方法。1.单纯更换内衬、视骨缺损情况植骨对于固定牢固、位置良好的髋臼杯，如果只有聚乙烯内衬的磨损和髋臼侧的骨溶解，可以考虑单纯更换内衬，根据患者症状、X线片所示假体周围骨溶解情况及术中所见综合决定是否植骨。此类患者多在术后规律随访中发现，通常没有相关症状，手术目的是阻止内衬进一步磨损、恢复骨储备，避免出现更严重后果。具体做法是充分显露后仔细取下内衬，尽可能避免损伤髋臼杯和内衬的锁扣机制，如有螺钉应取出固定螺钉，然后测试臼杯的稳定性。确定臼杯稳定后，尽可能通过螺钉孔用刮匙清除骨溶解缺损区域的反应组织，操作困难时，可在臼杯外上方开一骨窗辅助。如需植骨，可采用异体骨、脱钙骨基质或人工骨。最后安装新的内衬，可以使用原来的锁扣机制，如锁扣机制已失效可采用骨水泥固定。文献报道手术效果令人满意，但更换的内衬通常要小于原假体尺寸，因此有潜在的脱位风险，术前应充分告知患者。采用改良Hardinge入路可降低脱位风险。2.使用生物型半球形臼杯标准的生物型半球形臼杯适用于大多数髋臼骨缺损的重建，只要臼杯植入后初始稳定性好、有足够的假体-骨组织接触面积，就能取得良好的骨长入和可靠的长期效果。生物型臼杯的稳定性取决于髋臼残余骨组织的部位和质量：对髋臼内侧壁缺损和小范围、节段性髋臼壁缺损，只要残留周缘骨结构允许足够的周边压配，能够支撑假体，即可获得足够的初始稳定性。处理中等量骨缺损时，可通过改进臼杯植入技术提高稳定性;对髋臼周缘中等缺损，可在髋臼前后骨盆柱之间进行楔形压配;对髋臼上壁骨缺损，可适当抬高髋关节旋转中心，将臼杯稍微上移。处理较大范围骨缺损时，可使用Jumbo臼杯(女性臼杯直径>62mm、男性臼杯直径>66mm)以增加假体与宿主骨接触面积。但由于常见的上壁缺损多呈椭圆形，上下径大于前后径，故此类臼杯可能干扰或破坏髋臼后柱。对Jumbo臼杯植入后早中期效果的研究发现，该类臼杯对于PaproskyⅢB型缺损患者可能增加术后假体松动的风险。拧入松质骨螺钉、进行异体松质骨或人工骨植骨可进一步增强初始稳定性。第二代表面多孔生物型臼杯具有钽金属或骨小梁金属涂层，生物相容性更好，骨长入更多、更快，降低了对假体-骨组织接触面积的要求，同时臼杯弹性和表面摩擦力更好，改善了初始固定效果，可用于相对较大的骨缺损或使用普通臼杯难以实现生物学固定的病例。增强臼杯初始稳定性可通过上移臼杯升高髋关节旋转中心，或采用结构性植骨、放置金属垫块维持正常旋转中心两种方式实现，而这两种技术如何选择是手术中时常遇到的问题。多数文献推荐尽可能重建正常髋关节旋转中心，因为旋转中心的升高将改变髋关节生物力学特征，增加术后脱位的风险(可达11%)和松动发生率(可达6%)。临床实践中建议根据残留的骨储备数量和质量进行选择。3.结构性植骨结构性髋臼骨缺损，特别是臼杯支撑结构的缺损，极大增加了重建难度。结构性植骨是重建此类缺损的早期方法之一。对髋臼前上或后上的缺损，残余骨量可维持足够的假体-骨组织接触(如PaproskyⅡ型缺损),小块结构性植骨(又称小块植骨或加盖植骨)可为半球形臼杯提供稳定性。对巨大髋臼骨缺损，伴或不伴有骨盆断裂(如PaproskyIV型缺损)的病例，需进行大块结构性植骨(又称大块植骨)。大块植骨的目的是恢复潜在的骨储备或正常髋关节旋转中心，但并不能提供良好稳定性，因此需与其他装置结合使用以增强稳定性。研究表明小块植骨的成功率高于大块植骨：小块植骨术后10年随访的臼杯生存率为78%,而大块植骨术后7年随访的臼杯生存率仅为55%。结构性植骨可以恢复正常髋关节旋转中心，增加骨储备，有利于再次翻修，但技术难度大、并发症多。其特有并发症为骨整合不良、移植骨吸收，一旦植骨失效则必出现臼杯植入失败，在结构性植骨大于髋臼杯表面积50%的病例中更易出现失败。随着金属垫块的出现，结构性植骨的使用呈逐渐减少之势。4.使用金属垫块金属垫块的设计理念脱胎于早期设计的异形髋臼杯。异形臼杯设计旨在使假体形态尽可能与骨缺损吻合，增加骨组织接触，提高初始稳定性，但实际应用中暴露出臼杯与髋臼难以完全贴合、操作困难等缺点。金属垫块具有不同形状、大小，可以根据需要裁剪、搭配，实现与骨缺损部位紧密接触，且垫块由钽金属或骨小梁金属制成，具有良好的生物相容性，极大方便术中操作，已逐步取代结构性植骨。使用金属垫块时，先按标准操作磨锉髋臼，仔细确定髋关节正常旋转中心，判明髋臼缺损区域后放置试模,用形状最适合的垫块试填充骨缺损区域，测试试模稳定性。必要时轻轻锉磨骨缺损部位以更好适配垫块形状。使用螺钉将金属垫块固定在骨缺损部位后放置生物型臼杯。通过拧入髋臼螺钉、颗粒骨植骨、对臼杯与垫块接触区域进行骨水泥填充，可进一步提高臼杯稳定性。短期使用结果显示金属垫块明显降低臼杯松动率，改善临床效果。Ballester等报道了19例PaproskyⅢ型巨大髋臼缺损，其中14例使用多孔钽金属涂层臼杯和钽金属垫块重建，5例附加使用cupcage重建骨盆断裂，经至少18个月随访，未见机械性失败。DelGaizo等报道了37例使用钽金属杯和垫块重建的PaproskyⅢ型缺损患者，经至少2年随访，仅1例出现松动。黎庆钿等报道了16例使用3D打印辅助术前设计配合钽金属杯+垫块重建的PaproskyⅢ型缺损患者，平均随访时间为(27.72±12.18)个月，均未出现假体周围感染、脱位、无菌性松动等并发症。付君等采用3D打印定制多孔钛合金垫块进行重建，应用于11例重度髋臼骨缺损患者，早期随访效果良好。5.打压植骨打压植骨(impactionbonegrafting,IBG)起初用于骨水泥型臼杯，目前也被用于生物型臼杯。组织学研究显示，移植骨通过再血管化、破骨细胞介导的骨吸收、骨塑形等生物学过程可以形成新的骨小梁结构，为缺损部位提供骨储备。IBG对包容性骨缺损或节段性骨缺损均可处理，但技术要求高、耗时费力，如使用异体骨，其潜在影响尚不明确，故正在逐渐被金属垫块取代。应用IBG时可结合使用金属网。首先仔细确定骨性标志和骨缺损情况，尽可能恢复旋转中心，完全清除缺损部位的软组织，然后将适合大小的不锈钢网或钛网放于缺损部位，边缘以螺钉固定，放入髋臼试模协助定位。对内侧壁缺损，金属网一般比较稳定，可不用螺钉固定。残留部分骨床的硬化骨需用细钻钻孔，以改善血液供应，以松质骨骨粒(大小一般为7~10mm)填充髋臼，逐层仔细打压。一般从小号打压器开始，逐步换用大号，直至打压器与臼杯大小一致。打压完毕后放置生物型臼杯，以螺钉加固，也可使用骨水泥型聚乙烯臼杯。叶一林等对IBG的短期效果进行了观察，在18例(19髋)患者中采用自体骨与同种异体骨混合打压植骨，并使用髋臼加强杯或钛网杯进行髋臼重建，术后3~6个月行X线检查可见髋臼植骨区骨长入，术后1年植骨区骨整合良好，平均随访6.5年，未发现髋臼再松动。关于IBG的长期效果，Schreurs等报道了IBG后20~25年随访结果，以任何原因导致的臼杯翻修为终点，20年臼杯生存率为75%,以臼杯无菌性松动为终点，20年臼杯生存率为87%;Leopold等报道了138年时臼杯生存率为84%;Colo等报道了IBG结合金属网重建初次THA髋臼外侧壁缺损的效果,以臼杯松动为终点，10年臼杯生存率达98%。然而新近有报道指出，IBG过程中存在大量骨丢失，降低了成功率，特别是在假体-骨组织接触面积小于50%时更明显。对于大块节段性和腔隙性骨缺损，IBG可与cage结合使用，这时cage仅作为支架保护移植骨，以利骨重建，术后影像学检查提示移植骨出现了骨重建征象，但5年随访失败率高达12%。6.使用髋臼cage和定制三翼型臼杯对伴有骨盆不连续的髋臼巨大骨缺损，髋臼cage和定制三翼型臼杯可以重建骨盆连续性，稳定骨盆。髋臼cage为骨水泥型臼杯提供基座和良好支撑，定制三翼型臼杯能够与骨缺损部位匹配，并通过固定在骨盆上的翼增加稳定性，内衬通过锁定机制安装在臼杯中。组织学研究显示此类支撑结构缺乏生物学固定，失败在所难免，因此需结合使用大块异体骨进行结构性植骨，手术成功与否取决于移植骨是否能与宿主整合。李慧武等对23例采用定制髋臼cage结合同种异体颗粒骨植骨修复的AAOSⅢ型或IV型缺损患者进行了平均66.3个月的随访，未发现再次翻修病例，仅1例出现较明显骨吸收，表明其近中期效果满意。新近设计的髋臼cage和三翼臼杯均带有利于骨长入的表面涂层，但效果尚待观察。髋臼cup-cage是将第二代表面多孔生物型臼杯植入锉磨好的髋臼内，使其产生部分稳定性，再将一个cage放置在臼杯内提供短期稳定性，最后将聚乙烯内衬用骨水泥固定在cage上。这种设计利用cage提供短期稳定性，同时使用生物型臼杯以期实现长期固定，国内外早期随访均结果满意，但远期效果仍待观05复杂髋臼缺损的重建方法对于存在复杂、巨大髋臼骨缺损，特别是伴有骨盆不连续、髋臼重建失败、多次翻修的病例，手术难度更大，上述常用方法难以奏效，以下三种重建方法可供参考。1.3D打印制定髋臼杯通过3D打印可为严重髋臼缺损重建定制臼杯。该方法是利用CT扫描数据重建骨盆三维模型后，利用计算机设计定制臼杯及垫块，3D打印骨盆、髋臼及垫块模型进行模拟重建，确定合适后按照模型定制器械，实现髋臼缺损重建。Matar等报道用该方法治疗17例多次手术失败盆腔11例，术后平均随访3.6年，3例发生切口内血肿、术中耻骨支骨折等并发症，1例发生复发性脱位，但影像学均未发现假体失效，总体效果令人满意。Walter等在58例患者中采用类似方法比较定制型三翼臼杯与单翼臼杯的效果，发现二者均可获得满意疗效，单翼臼杯对于恢复旋转中心更有优势，其他无明显差异。Zanasi和Zmerly报道1例3D打印定制臼杯重建三翼型臼杯重建失败的病例，患者术后6周即可用脚触地部分负重，3个月时逐渐增加负重，4个月时完2.多个金属垫块组合使用在重建髋臼骨缺损时，金属垫块使用方便、效果可靠，但单个垫块有时无法很好填充巨大骨缺损，采用三翼臼杯或3D打印臼杯又耗时费力，此时可考虑组合使用金属垫块。Rossmann等报道了1例先后接ge重建髋臼，但5年后因cage移位失败，造成髋臼巨大骨缺损。第9次翻修时先用一个30mm大小的椎状垫块反向