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摘 要:[目的]探讨空心钛合金支架植入结合自体松质骨和脱钙骨基质(DBM)治疗成人股骨头坏死初步疗效。[方法]采用经大转子下通过股骨颈钻隧道至股骨头骨坏死区,将装有自体松质骨和DBM的空心钛合金支架经隧道置入骨坏死区直至软骨下骨约5 mm处,髓道远端用自体髂骨填塞。[结果]经临床应用13例。15个髋关节,随访14~36个月,并按成人股骨头缺血性坏死疗效百分评价法进行评价,优良率为933%。[结论]空心钛合金支架植入结合自体松质骨和DBM治疗成人股骨头坏死具有以下优点:(1)手术操作简单,不破坏患者股骨头本身的血液供应,创伤小。(2)将具有骨诱导活性的DBM直接放入骨坏死区,成骨作用强。(3)增加股骨头负重区软骨下骨的机械支撑,降低局部应力,有利于股骨头坏死的修复及重建。
关键词:股骨头坏死; 外科手术; 支架(骨科); 骨移植
Treatment of osteonecrosis of the femoral head with implantation of titanium alloy support frame,autologous bone and decalcified bone matrix∥MEI Rongcheng,YANG Shuhua,YANG Cao,et alDepartment of Orthopaedics,Union Hospital of Tongji Medical College of Huazhong Science and Technology University,Wuhan 430022
Abstract:[Objective]To introduce a new method for the treatment of avascular necrosis of the femoral head[Method]We studied thirteen patients(fifteen hips)with stageⅠ,Ⅱ or Ⅲ osteonecrosis of the femoral headAccording to Ficat and Arlet Classification System,the hips were treated with modify core decompression and implantation of titanium alloy support frame,autologous bone and decalcified bone matrix[Result]All the patients were followed up for an average of 27 months(ranged,14~36 months)Preoperatively,2 hips were of Ficat Arlet stage Ⅰ,10 stage Ⅱ and 3 stage ⅢPostoperatively,twelve patients were pain free,one had mild painNo major complications occurred[Conclusion]It is one of the better alternatives that can prevent the necrosis femoral head from progressing to collapse and can promote revasculafization and new bone formation by direct mechanical supportThe technique is suitable for the treatment of avascular necrosis of femoral head of stage Ⅰ to Ⅲ
Key words:Femoral head necrosis; Surgical procedures; Braces; Bone transplantation
股骨头缺血性坏死特别是非创伤性股骨头缺血性坏死高发于中青年,尽管导致股骨头缺血性坏死的原因不同,但却有相似的病理过程和结果,多数患者在出现症状后如不经治疗,将不可避免地出现股骨头塌陷、骨性关节炎和关节功能受损。理想的治疗方法是延缓或阻止疾病的进展,避免关节面塌陷和关节置换术。本院自2002年10月~2004年8月,采用自行设计的空心钛合金支撑架结合自体骨及脱钙骨基质(DBM)治疗股骨头坏死13例15髋关节,临床疗效满意。
1 临床资料
11 一般资料
本组股骨头坏死患者13例15个髋关节,男性8例(9个髋关节),女性5例(6个髋关节);年龄22~45岁。病因分别为:与皮质激素有关者5例,酒精性2例,创伤性2例,无明显原因者4例。患者术前均采用过不同方法保守治疗达6个月以上,疗效欠佳,所有病例均经病理证实为股骨头缺血性坏死。15个髋关节按Ficat病变分期为:Ⅰ期2髋,Ⅱ期10髋,Ⅲ期3髋。
钛合金支撑架为杨述华教授等设计,中空圆柱状,近端钝圆带中心导针孔,远端开口,周围带螺纹,周壁多孔呈网眼状,长26 mm,外径16 mm,内径13 mm,螺距25 mm,侧孔长椭圆形,尾部均布4个方槽用于旋拧支撑架。其合金组成为钛铝四矾(Ti6A14V)。
12 手术方法
麻醉成功后,将患者置于可透视的骨科手术床上,患侧髋部垫高30°,患肢维持外展内旋位固定,常规消毒铺巾;于大转子下1 cm处向下作长约5 cm的外侧中线纵行切口,切开外侧筋膜,沿肌纤维方向钝性分离股外侧肌,暴露股骨近端外侧皮质;在C臂X线机监视下将1枚导针经股骨颈钻入到软骨下骨的骨坏死区中央,注意不要穿透关节面,用直径13 mm的空心钻头沿导针钻开股骨外侧骨皮质,经股骨颈清除骨坏死区死骨,继续沿导针钻入至软骨下骨约5 mm处,退出钻头,用外径16 mm螺纹深15 mm的攻丝小心攻出螺纹至软骨下骨约5 mm处,注意不要用锤敲打;取同侧髂骨,将自体松质骨和DBM置于钛合金支撑架内,填塞紧密,将装有自体松质骨和DBM的支撑架拧入攻丝好的隧道内;支撑架后的隧道用自体髂骨填塞紧密;逐层缝合伤口(图1~4)。
13 术后处理
术后常规使用抗生素5~7 d,要求6周内不负重,6~12周内扶支具保护下负重,3个月后逐步负重行走。
14 疗效评价
所有患者均按成人股骨头缺血性坏死疗效百分评价法进行评价〔1〕。临床评价占60分,其中疼痛25分,功能18分,关节活动度17分;X线评价占40分。评价标准:优>90分,良75~89分,可60~74分,差<60分。
2 结 果
本组13例患者均获得随访,随访时间14~36个月,平均随访27个月。术后12例患髋疼痛完全缓解,1例有轻度疼痛,均无明显并发症。疗效评价:优10髋,良4髋,可1髋,优良率占933%。全部患者已基本恢复正常工作和生活。典型病例术前、术后及随访时X线片表现见图1~4。 图1术前X线示左股骨头坏死,可见囊性变和硬化带 Fig 1The preoperative A-P position showed left femoral head necrosis with sclerotic or cystic lesions 图2术后X线示支撑架植入坏死区,支撑软骨下骨,防止其塌陷 Fig 2The postoperative A-P position showed the titanium alloy cage was placed in the necrosis area to support the subchondral bone to prevent collapse 图3术后3个月X线片示股骨头骨质密度均匀无囊性变和硬化带 Fig 3The radiograph 3 months after operation showed sclerotic or cystic lesions disappeared 图4术后半年X线片示股骨头无塌陷,关节间隙正常 Fig 4The radiograph 6 months after operation showed joint space was normal
3 讨 论
股骨头坏死的早中期治疗是目前骨科面临的难题,其治疗方法虽多,但疗效均不太满意,往往进一步发展至塌陷或已存在的塌陷进一步加重,最终不得不行髋关节置换术。然而,股骨头坏死病人多发生于30~50岁年龄组,不适合过早行全髋置换,且全髋置换对股骨头坏死的疗效较其他疾病差〔2〕。因此采用有效的方法防止股骨头塌陷的发生和发展,促进坏死区新骨再生成为了研究重点。
股骨头坏死的主要病理特点为死骨吸收、血管再生和新骨形成同时存在,由于死骨吸收的速度大于血管再生和新骨形成的速度,死骨周围骨质强度减弱,导致负重区软骨下骨失去正常的力学支撑。在持续的应力和关节不断活动作用下,软骨下骨板出现微骨折和关节软骨局灶性破裂,导致关节面塌陷,最终引起骨性关节炎〔2〕。
Brown等〔3〕用有限元方法分析了股骨头坏死的力学变化,证实坏死骨周围的应力集中是病情进展的主要原因。应力集中可导致股骨头内骨折,不仅影响局部力学性能,而且还可阻断坏死组织的修复,使负重区软骨下骨难以得到骨性修复。Kim等〔4〕对坏死股骨头的软骨下骨和中部松质骨分别进行了力学测定,证明负重区软骨下骨力学性能的降低与股骨头塌陷有直接关系,随着软骨下骨板力学性能的下降,软骨下骨产生更大的应力,并随软骨下骨板的断裂而塌陷。因此,如何保持股骨头修复期负重区软骨下骨的机械支撑力则成为预防或修复股骨头塌陷的关键因素之一。Brown同时指出,髓芯减压去除了结构性骨质,最大应力/强度比值一般会增大,通过髓芯减压通道采用骨移植可以改变载荷的分布。并强调理想的移植骨应和减压隧道一样是圆柱形的,以保证与周围骨最大限度的接触,同时近端很好地与软骨下骨相吻合。如果移植骨能与软骨下骨形成最大程度的接触,则最大应力/强度比值就会明显减小(049),从而减少股骨头塌陷的可能。目前常用的用于加强股骨头生物力学的植骨方法有带血管蒂或游离腓骨移植以及各种皮质骨植入,这种植骨尽管靠挤压固定,但与植骨区的接触仍是离散的,防止塌陷的作用有限。
基于以上原因,本科杨述华教授研究设计了一种中空圆柱状带螺纹的支撑架及其与之配套的钻头和攻丝,在支撑架植入时能保证支撑架和周围骨以及近端的软骨下骨密切接触,为坏死区软骨下骨板提供足够的力学支撑,防止其塌陷。王锐英等〔5〕行体外力学测试表明,支撑架的抗压极限强度约为人湿股骨的强度极限(170 MPa)的16倍,具有足够的支撑强度。
脱钙骨基质(DBM)含有多种成骨因子,它的成骨作用机理是:诱导未分化的间充质细胞分化为软骨细胞和骨细胞,然后通过钙盐沉积形成新骨。它成骨的方式主要是软骨内成骨,其次是膜内成骨。Aaron等〔6〕曾将单纯髓芯减压与髓芯减压结合DBM治疗股骨头坏死作过对比研究,单纯髓芯减压组66例90个髋关节,平均随访40个月(24~59个月),髓芯减压结合DBM治疗组21例28个髋关节,平均随访34个月(24~52个月),在FicatⅡ期的患者中,髋关节的保存率无明显差别,分别是72%和83%,但在FicatⅢ期的患者中,髓芯减压结合DBM组明显优于单纯髓芯减压组,在随访24个月时,髓芯减压结合DBM组髋关节的保存率是88%,而单纯髓芯减压组髋关节的保存率是47%。
通过治疗本组病例作者试图综合治疗缺血性骨坏死几种方法的优点,用改良的髓心减压术减轻股骨头内压力,以增加其血供和减轻病人疼痛;空心钛合金支架的植入可对坏死股骨头负重区软骨下骨起到有力的持续机械支撑,降低局部应力;将具有骨诱导活性的DBM和自体松质骨置入空心钛合金支架后一起植入软骨下骨来加强其成骨过程,使骨吸收和新骨形成过程达到平衡,加强骨愈合,为关节软骨提供足够的力学支撑。临床证实有效率为933%,无并发症发生。当然本组病例随访时间尚短,远期疗效有待进一步观察。
参考文献:
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〔6〕 Lieberman JR.Core decompression for osteonecrosis of the hip[J].Clin Orthop,2004,418:2933.
(华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科,湖北武汉 430022)