如何根据股骨形态避免术后双下肢不等长?

尽管全髋关节置换术被认为是近50年来最成功的外科手术之一,但非骨水泥型人工髋关节置入术后出现双下肢不等长的风险仍然是21世纪临床和科学骨科面临的一个具有挑战性的问题。双下肢长度差异(通常延长)大于7-10毫米时,患者便能够察觉双下肢不等长,并影响功能和症状。由于临床上对步态不良和腰痛的抱怨,LLD可能是THA翻修手术的原因之一。LLD可能会增加髋臼杯上部的应力,增加全髋关节无菌性松动的风险,并加速邻近关节的骨关节炎进展。除了髋臼假体的定位,全髋关节置换术(THA)中腿长的改变与股骨近端的股骨柄位置相关,这取决于股骨髓腔、假体的大小和形状。这篇综述文章的目的是基于对近十年来发表的原始文献的进行综述,关注股骨近端形态与非骨水泥型全髋关节置换术后双下肢不等长之间的关系。我们研究Dorr分型、股骨髓腔闪烁指数和股骨皮质指数是否对非骨水泥型全髋关节置换术的股骨干骨整合和术后双下肢长度差异(LLD)有显著影响。
今中外
评估股骨近端形态

目前大多数需要行人工全髋关节置换术的患者仍以标准的X线片作为术前计划的基础,进行手术规划,因为二维X线片参数通常足以评估股骨近端的形态。传统上,Dorr分型被用来区分三种主要的股骨髓腔形态,如图1所示:A型常见于年轻人(狭窄的股骨髓腔和厚骨皮质,形似香槟酒杯),B型和C型多见于老年患者(B型骨皮质厚度中度;C型股骨髓腔宽大而骨皮质壁薄,形似烟囱)。各种形状的股骨柄假体大多是基于Dorr B形股骨上设计的。因此,一款股骨柄并不能完美地匹配所有的股骨类型。

图1 股骨形态Dorr分型(根据股骨冠状面髓腔形态)

虽然在文献中仍被广泛提及,但Dorr分型并不是定量的,有些病例可能很难分类。在对股骨近端的研究中,发现了10种不同的形状。变化最大的是干骺端,特别是内侧皮质的形态变化。股骨近端形态的定量分类系统是近二十年来发展起来的,它基于髓外或髓内平面放射学参数,在特定的二维平面上评估股骨近端的三维形态。

髓外X线片参数包括股骨头的水平/垂直offset、股骨头半径、股骨颈干角和股骨闪烁指数(与髓内闪烁指数处于同一水平的皮质外径之比)。根据股骨髓内宽度测量及其在小粗隆上方/下方几个不同水平上的比率,已经提出了髓内分类系统。在所有这些参数中,股骨髓腔闪烁指数(CFI)和股骨皮质厚度指数(FCI)在临床实践和科学文献中都是最常用的,如图2所示。年龄和性别与老年人股骨近端解剖形态的变化有直接关系,老年人股骨颈干角较低,股骨CFI较低,股骨offset较大;而女性会出现更多的股骨外翻和髋部前倾。

图2 常用的股骨解剖形态量化指标
H:水平股骨偏心距;V:垂直股骨偏心距;Canal Flare Index:股骨髓腔闪烁指数(A/B,A:小转子近端2cm处股骨髓腔宽度;B::股骨峡部髓腔宽度);Femoral Cortical Index:股骨皮质厚度指数=(E-I)/E(E:小转子远端10cm处股骨厚度,I:小转子远端10cm处股骨髓腔宽度)
股骨近端非骨水泥固定
根据髋关节股骨柄的设计和向皮质骨传递力量的区域,可以区分为干骺端和骨干端锚定。
横截面为矩形的直柄主要固定在骨干的皮质上,可能存在股骨近端骨萎缩和远端皮质肥大的风险。Dorr A型股骨术后疼痛、应力遮挡和近端透亮线的发生率特别高,但即使是股骨皮质指数值低、使用型号较大的矩形直柄Dorr C型股骨术后也容易出现应力遮挡。
相反,近端涂有羟基磷灰石的锥形楔形股骨柄在股骨干骺端实现初始无骨水泥固定,在近端涂层区域实现二次固定,而股骨柄的光滑或抛光的远端部分被设计成故意防止远端固定,以促进近端应力负载。对于干骺端固定型股骨柄而言,近端-远端不匹配(即较大的远端管填充与较小的近端管填充)或远端固定可能导致失败的骨整合和远端肥厚,以及术中假体周围骨折的发生率更高,特别是在有厚皮质骨和香槟型髓腔的Dorr A型股骨。同样,骨整合失败的髋关节的股骨髓腔闪烁指数明显大于骨整合成功的髋关节,而骨整合失败的髋关节股骨小转子上方2 cm处的股骨髓腔充填率小于骨整合成功的髋关节。与骨整合失败相关的危险因素包括男性和股骨柄中下三分之一处的较大髓腔充填量。通过细致的股骨髓腔磨锉技术,最大限度地填充股骨近端,避免股骨假体型号过小,最大限度地减少下沉,优化现代无骨水泥锥形股骨柄的稳定性。未能通过适当的磨锉和外科技术优化股骨髓腔充填,可能会使股骨假体容易因无菌性松动而失败。
为了实现近端负荷转移,必须根据近端干骺端的形状仔细选择匹配的股骨假体。外科医生应该意识到,目前的以股骨粗隆间固定为目标的假体设计并不总是能达到近端负荷,而固定更有可能发生在骨干远端区域。一些研究发现,较高的CFI是术中股骨矩骨折的一个危险因素,使用不同的非骨水泥假体设计包括锥形和适配-填充,而非骨水泥型全髋关节置换术后晚期假体周围骨折更常见。
一项基于CT的研究显示,相当比例的成人髋关节股骨近端解剖与全髋关节置换术中最常见的股骨假体的几何形状不匹配。只有25%的髋关节解剖结构与股骨假体有很好的一致性(距离小于2 mm),而29%的髋关节与股骨假体有相当大的不匹配(距离≥为6mm)。在此背景下,一些研究指出了全球人群股骨解剖的差异,欧洲开发的假体大小对于其他大陆的人群来说可能并不是最优的。
与骨水泥型髋关节假体相比,75岁或以上患者的非骨水泥股骨柄固定术后早期翻修率更高,即使只比较了这一年龄段患者中使用的最好的假体也是如此。然而,两组患者在全髋关节置换术后3个月的差异表明,相关风险也可能与外科医生的专业知识和股骨近端的质量/形状有关。磨锉的型号大小是骨水泥柄结构最重要的决定因素,与非骨水泥股骨柄相比,股骨近端形态的影响要小得多。因此,广泛的非骨水泥股骨假体植入的大趋势要求人们对股骨近端的形态有更高的认识。
围手术期双下肢长度差异的评估

骨今中外

外科医生一直在使用许多术中方法来减少术后双下肢长度不等长的发生率。骨盆术中X线片测量包括:(A)从股骨头中心到大转子的高度完全取决于股骨假体的位置;(B)从股骨头中心到下泪滴的高度完全取决于髋臼假体的位置;以及(C)从坐骨粗隆到小粗隆的高度取决于这两个组件。通过术中测量股骨垂直偏移量(即大粗隆与关节中心之间的垂直距离,称为粗隆/关节比率),临床效果最佳。
LLD是多个复杂因素共同影响的结果,可能取决于臀部以外多个身体部位的解剖位置。虽然大多数患者可以耐受最多7 mm的LLD而不会感到不适,但一些患者即使没有任何LLD也会继续感到不适。如果患者在手术前患侧有骨盆下倾,腰椎侧凸向患侧倾斜,理想的患侧下肢长度应该比X线片显示的要短。因此,对于骨盆倾斜和严重关节挛缩的复杂病例,应在下肢全长正位X线片上测量下肢长度,即从髂骨顶部到胫踝关节间隙中部的连线长度。与基于骨盆X线片的测量方法相比,下肢全长LLD测量与临床结果有更好的相关性。在一系列单侧髋关节骨关节炎患者中,9%的患者全髋关节置换术后LLD大于10 mm,即使骨盆X线片上的LLD似乎已成功矫正。
近端股骨形态对双下肢长度差异的影响
非骨水泥股骨柄的目标应该是,获得最佳的髓内股骨柄填充和恢复患者个体化的髋关节生物力学。一些股骨植入物被设计成主要固定在股骨内外侧,而其他的也可能与股骨的前后方接触并固定。这对外科医生提出了挑战,因为股骨近端的解剖代表了一个复杂的三维几何结构,并不总是能从平面片上进行术前评估。临床上使用的大多数骨水泥股骨假体的设计在术中调整放置位置的潜力有限,因为股骨近端干骺端的解剖变异非常大,如近端髓腔的扩张和近端股骨的扭转。多种形状和多种偏心距选择的股骨假体可使干骺端有更好的适配性,但在临床实践中,模块化的股骨假体并未显著降低全髋关节置换或改善髋关节几何重建后的双下肢不等长的发生率,而且由于存在腐蚀和假体破裂的风险,目前已很少使用。术前模板测量可以提供外科医生需要计算几个重要参数,例如髋关节骨质储量、选择最佳植入物、植入物型号大小、股骨假体在股骨髓腔内的预期安放深度和髋臼假体的位置、术前双下肢长度的差异和最佳股骨近端截骨水平。结果表明,在大多数情况下,术后的术侧肢体延长与股骨柄的位置有关,而水平股骨偏心距的减少可能是由于股骨柄和髋臼杯位置安放不准确。
对三个最常用的X线参数:Dorr分级、股骨皮质指数(FCI)和股骨髓腔闪烁指数(CFI),对股骨近端形态与全髋关节置换术后双下肢长度不等长的定量关系进行了研究。一项使用Dorr分类的研究发现,与Dorr B型或C型股骨相比,44%的Dorr A型股骨(对应于股骨皮质指数>0.6)的术侧下肢延长超过5 mm。与Dorr B型和C型(股骨皮质指数<0.5)相比,20%的Dorr A型股骨的术后术侧肢体长度增加了10毫米以上。
在另一项单中心研究中,用Logistic回归模型和调整协变量(性别、年龄、体重指数、股骨颈截骨水平)来评估CFI对术后双下肢长度差异的影响时,CFI增加大于等于1个单位是术后双下肢长度差异的独立危险因素,但仅在非骨水泥型假体行股骨干骺端固定时。另一方面,CFI对骨干固定的非骨水泥型股骨假体或骨水泥型假体的术后双下肢长度差异(LLD)无显著影响,术后X线片LLD也无显著性差异。因此,对于特定放射学参数(如CFI)和临床全髋关节置换结果(如LLD)之间的相关性应谨慎解读,因为它们可能只适用于特定的股骨柄和固定类型,而不适用于所有可能的股骨柄形状或身体质量指数等混杂因素。
最后,全髋关节置换术的临床结果不仅取决于患者的股骨解剖形状和植入物几何设计,还取决于外科医生,不应忽视外科专业知识对双下肢长度均衡的影响。在最近的一项关于全髋关节置换术后LLD的研究中,仅在单因素分析中,Dorr类型和股骨柄设计是有意义的因素,而在多因素分析中,低容量外科医生是术后LLD的唯一独立危险因素。在大容量外科医生手术的患者中,80%的LLD小于5 mm,而在小容量外科医生中,只有40%的患者实现了这一目标。熟练的外科医生不仅可以更容易地在围手术期根据不同的股骨近端解剖结构,进行假体的选择和放置问题;关键还包括正确的髋臼放置和双动髋关节假体的使用,通过增加水平/垂直股骨偏心距来避免过度代偿性肌肉张紧,从而防止老年患者或关节松弛患者的脱位问题。
结论
股骨解剖形态对术后LLD和非骨水泥型股骨柄的骨整合有重要影响。较高的股骨皮质指数和/或股骨髓腔闪烁指数(Dorr A型股骨相当于远端髓腔狭窄)增加了全髋关节置换术后术侧肢体延长、骨整合失败和假体松动的风险,尤其是在干骺端固定的股骨假体。较低的股骨髓腔闪烁指数(对应于Dorr C型股骨)在老年人群中更为普遍,并与晚期假体周围骨折和应力遮挡有关。用二维或三维放射成像对股骨近端管进行定量评估可能有助于更恰当地选择特定的股骨假体设计和固定理念。

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