低应力环境对儿童坏死股骨头修复过程的影响△

【摘要】  ［目的］观察低应力环境下儿童坏死股骨头修复过程的变化，探讨低应力环境对Perthes病的影响。［方法］用髋关节多功能外固定支架进行髋关节支撑，减轻股骨头负重，同时保持下肢的外展内旋以增加髋臼对股骨头的包容，允许髋关节在矢状面上的部分屈伸功能活动，达到患髋的低应力环境。得到随访、资料完整病例28例（32髋），分析手术前后影像学特征的变化。［结果］髋关节支撑使关节间隙增宽，高密度坏死影在3个月内逐渐缩小，股骨头影渐变得饱满，头骺高度增加，而骺核碎裂累及骺板者，发现股骨头大颈粗、髋关节半脱位。［结论］儿童坏死股骨头在低应力环境下的修复表现为头骺高度及头臼的协调性增加，坏死高密度骺核区缩小，股骨头顶部的沟槽不同程度的修复，股骨头也渐变得饱满。治疗的预后与Perthes病Catterall分期有直接的关系，CatterallⅡ、Ⅲ期则疗效较好，Ⅳ期则疗效不明显，特别是头骺塌陷累及骺板者则日后往往发生头大颈粗的扁平髋畸形，甚至并发半脱位。

【关键词】  Perthes病； 低应力环境； 儿童坏死股骨头； 修复

　　儿童股骨头缺血性坏死（LeggCalvePerthes病）简称Perthes病。至今对其发生的病因尚不清楚，治疗方法存在争议〔1〕。无论是滑膜切除术、钻孔减压术、截骨术、带血管蒂组织植入术，还是各种外用支具、牵引等方法，均不能从根本上减少坏死修复股骨头的承负；骨盆截骨术、转子间内翻截骨术等也只能是改变髋臼对股骨头的压力分布或改变股骨头承负部位，即所谓的“包容疗法”，但却不能减少，甚至增加了股骨头的压力〔2〕，故对已塌陷扁平的股骨头恢复差。自1994年起，〔3〕作者设计、试制了儿童髋关节多功能架固定于髋臼和股骨近端达到支撑髋关节、减少股骨头负重，同时保留其部分屈伸功能，以此观察坏死股骨头在低应力环境下的修复过程。
   
　　1  临床资料
   
　　1.1  一般资料
   
　　自1994年起作者采用自行设计制作的髋关节多功能架治疗儿童Perthes病48例，得到随访、资料完整病例28例中，男26例，女2例，其中双髋发病4例，合计32髋；手术年龄4～12岁，平均8岁2个月；CatterallⅡ期：9髋，Ⅲ期：12髋，Ⅳ期:11髋，根据手术年龄，小于6岁：5髋，6～9岁：14髋，大于9岁：13髋；其中3例Ⅰ～Ⅱ期病儿采用保守治疗（卧床、外展内旋位石膏支具）无效后施行手术，其余病人一经确诊即施行了手术治疗。
   
　　1.2  Perthes病患髋低应力环境的实施及随访
   
　　1.2.1  髋关节多功能支撑架设计原理
   
　　将下肢保持于外展内旋位达到髋臼对股骨头的完全包容，再用支架的横向固定钉夹和纵向固定钉夹分别固定于髋臼上缘和股骨干中段，借助于中间的高度调节杆可将髋关节完全撑起，同时，由于该支架在髋关节相对应处有一铰链关节，保留了髋关节的部分伸屈功能（图1）。

　　图1患髋低应力环境实施示意图（略）

　　1.2.2  手术方法
   
　　用基础麻醉或连续硬膜外麻醉，患儿仰卧位，患侧臀部垫高。采用髋关节前外侧入路（SmithPeterson切口），长约15 cm，分层切开，自股直肌与阔筋膜张肌间隙进入，结扎旋股外动脉升支，髂骨外骨膜剥离，显露并切开关节囊，显露髋关节。分别在髋臼上缘、股骨干中段按髋支架设计置入4枚螺钉，钉缘皮肤缝合，将患肢于外展约20°～30°，内旋约15°～30°，使股骨头在髋臼内达到完全包容后行患肢牵引，使关节腔有1～2 cm间隙（图1），再上外支撑架支撑固定，拧紧固件后，分层缝合，用无菌敷料包扎。为患侧股骨头创造一个低应力环境，若患肢术前为内收位挛缩，则先行内收肌松解。
   
　　1.2.3  术后处理与随访
   
　　术后卧床休息，避免负重，可在床上行髋部的部分伸、屈锻炼，定期换药，1周后拆线，钉道周围滴酒精每天2次。每2周复诊1次，注意防止钉道感染、固定钉松动，注意铰链关节活动是否灵活，必要时加润滑油。一般在术后3个月拆除外支架。拆除外支架后继续扶拐3～4个月。
   
　　2  结果
   
　　2.1  临床观察
   
　　2.1.1  术前
   
　　前来就诊患儿症状不严重，表现为患髋轻度疼痛23髋；轻度跛行21髋；误认为滑膜炎4髋。病史超过6个月仅2例，1个月以内的21例。有3例术前诊断本病为CatterallⅠ～Ⅱ期，行严格牵引、卧床等保守治疗3个月后，股骨头塌陷加重而采用本手术治疗。
   
　　2.1.2  术后
   
　　平均使用支撑架13周，因支架松动更换支架1例，骨钉折断提前拆除支架（使用6周）1例，钉道感染经换药控制3例。使用支架期间允许患髋部分屈伸活动，可扶拐下地、不承重。
   
　　2.1.3  随访
   
　　随访时间最长7年，最短2年，平均随访3年5个月；拆除支架后有少许患髋臼瘢痕黏连不适5髋，轻微跛行7髋，1年后基本恢复正常，其余无不适主诉。
   
　　2.2  影像学观察
   
　　2.2.1  随访中的影像学变化
   
　　病情轻者且早期采用低应力环境者（图2），头骺外形、密度恢复良好、无头大颈粗及半脱位；病情较重如Catterall Ⅳ期（图3），头骺外形、密度基本恢复、头大颈粗现象不重；病情很重、低应力环境实施较晚者，半脱位、头大颈粗明显（图4）。
   
　　2.2.2  股骨头骺核高密度影
   
　　通过所有病例股骨头X线片发现，Ⅰ～Ⅱ期股骨头坏死者股骨头高密度影较高，占有较大面积，而Ⅲ期骨密度影相对更高、更扁，在Ⅳ期高密度影明显扁平、高密度，甚至呈核碎裂状（图2～4）。
   
　　2.2.3  股骨头修复表现
   
　　髋关节支撑后出现关节间隙增宽，高密度影在3个月左右会逐渐缩小，股骨头影渐变得饱满，头骺高度增加（图2、4）。
   
　　2.2.4  髋关节半脱位与股骨头大、颈粗
   
　　X线分析发现，病变累及骺板者，随访中发现股骨头大、颈粗，同时表现为髋关节半脱位（图4）。
   
　　3  讨论
   
　　3.1  低应力环境下对股骨头骺修复的意义
   
　　本文使用髋关节支撑架，从手术中、X线影像证明，客观上造成了病变髋关节的低应力环境，防止股骨头进一步受压变形，这完全符合Perthes病是一种自限性疾病〔4〕，治疗的重点是防止股骨头塌陷，促进其修复的理念。尽管导致股骨头坏死的病因不同，但在坏死股骨头的修复过程中必然经历板层骨坏死吸收，编织骨形成，板层骨重塑〔5〕，影像学上坏死骨结构破坏吸收形成囊性区，新的编织骨形成，形成高密度区。在这一修复过程中，吸收腔与周围新生骨区的力学强度极差，股骨头过度负重时易发生塌陷、变形。从所有病例股骨头X线片动态观察中发现，Ⅰ～Ⅱ期股骨头坏死者股骨头高密度影较高，占有较大面积，而Ⅲ期骨密度影相对更高、更扁，在Ⅳ期高密度影明显扁平、高密度，甚至呈核碎裂状。髋关节支撑后出现关节间隙增宽，高密度影在3个月左右会逐渐缩小，沟槽渐得到不同程度的修复，股骨头影渐变得饱满（图5）。表明股骨头在这种低应力环境下，促进了新的编织骨的重塑，加速了坏死骨的吸收，防止了股骨头受压后进一步发生的塌陷与变形，对降低、减缓晚期髋关节骨性关节炎具有重要意义。
   
　　作者在手术直视下常可发现，许多病例在股骨头的外上方有一明显的沟槽，股骨头往往有侧方半脱位倾向，在髋关节X线上也可见到同样的现象。研究发现沟槽的深浅与X线片上所见的骺核碎裂呈正相关。作者认为，沟槽的形成是髋臼外上缘与半脱位的股骨头顶部长期撞击（impingement）和压迫所致。骺核碎裂现象也归因于髋臼对股骨头的压应力。而且，作者还从临床观察到，股骨头一旦出现骺核碎裂及股骨头骺明显受压变扁平，则预后往往不佳，特别是骺核碎裂累及骺板者，则日后出现头大颈粗的扁平髋畸形在所难免，甚至会因出现明显的半脱位。这些现象进一步说明，低应力环境对坏死股骨头骺的修复有着极其重要的意义，而出现骺核碎裂累及到骺板时，则预后差。
 
　　图2患者，男，8岁，左Perthes病，Catterall Ⅲ  （略）

　　2a.术前股骨头扁平、高密影，骺板累及不明显;2b.术后3个月关节间隙撑开、高密影缩小，周边修复；2c.术后3年头骺外形、密度基本恢复，无股骨头头大、颈粗及半脱位 

　　图3患者，男，7岁，右Perthes病，Catterall Ⅳ（略） 

　　3a.术后1 d，股骨头头扁平、高密影、囊变；3b.左术后1个月，右术后3个月头骺增高、高密影缩小；周边修复、未见明显囊变；3c.术后5年头骺外形、密度基本恢复，头大、颈粗现象不重 

　　图4患者，男，10岁，左Perthes病，Catterall Ⅳ（略） 

　　4a.术前高密影、核碎裂，沟槽、头扁平、累及骺板;4b.术后1 d股骨头完全包容、关节撑开;4c.术后3个月高密影缩小；4d.术后3年头骺增高、沟槽明显，半脱位、头大颈粗

　　图5坏死股骨头在低应力环境下修复示意图（略）

　　3.2  低应力环境实施的意义与存在问题
   
　　各种带血运的骨（膜）瓣移植、髋关节滑膜切除与头颈部钻孔减压，旨在改善股骨头部血循环，有助于坏死骨修复，但却不能减轻股骨头负重，使处于修复过程中骨结构发生塌陷〔6〕。长期卧床、石膏固定或牵引，不仅给患儿学习、生活带来巨大不便，尚且仍无法克服股骨头坏死遗留的髋周肌肉挛缩或正常肌肉收缩所致的股骨头压力增高〔7〕。据此，作者设计出髋关节多功能外支架以支撑髋关节，减轻股骨头的压力，为缺血坏死股骨头修复提供了有利的力学环境。
   
　　髋关节的长期固定，不仅给患者生活带来不便，更不利于促进局部的血液循环、淋巴回流及关节滑液的流动，达不到从根本上降低骨髓内压的目的，影响疾病的修复，并且易造成关节僵硬、肌肉萎缩、骨质疏松等关节固定综合征的发生。另一方面，早期关节模造是关节功能恢复的基础，有益的关节活动可促进关节滑液的流动，有利于软骨和滑膜的营养，是预防关节软骨萎缩、退变的关键。本研究初步表明多数儿童缺血坏死股骨头骨骺严重变扁塌陷得到关节支撑固定与屈伸活动后，骺软骨多在术后2～3个月，外形有良好的恢复现象。由于支撑是在股骨头在髋臼内达到完全包容（将患肢固定于外展约20°～30°，内旋约15°～30°）下进行的，因此，也有利于股骨头在髋臼内充分进行生物学塑形。
   
　　当然，使用髋关节多功能支架对Perthes病的治疗尚有不足之处，由于钉道感染、松动，以及髋关节在这种支架支撑下活动范围有限，仅有部分伸屈功能，故有造成外展、内收肌挛缩之虞；钉道易感染，有些病人不仅需局部滴酒精，还需全身应用抗生素，特别是在炎热的夏天更应注意，故该支架仅在有限的时间内造成病变髋关节低应力环境。临床上存在支撑力难量化，只能通过关节腔间隙的大小间接推测支撑是否充分。此外手术也会给患儿造成一定的创伤如心理创伤、髋部瘢痕等。
   

【参考文献】
  　　〔1〕 Thompson GH,Price CT,Meehan PL,et al.LeggCalvePerthes disease:current concepts［J］.Instr Course Lect,2002;51:367384.

　　〔2〕 Little DG.LeggCalvePerthes disease:the effect of treatment on outcome［J］.J Bone Joint Surg Am,2005,87（5）:11641165.

　　〔3〕 戴闽，宗世璋，裴来寿，等.髋关节多功能架的设计与临床应用［J］.中国矫形外科杂志,2000,7（6）:619621.

　　〔4〕 Stevens DB,Tao SS,Glueck CJ.Recurrent LeggCalvePerthes disease:case report and longterm followup［J］.Clin Orthop,2001,（385）:124129.

　　〔5〕 Grzego Tzewski A,Bowen JR,Guille JT,et al.Treatment of the collapsed femoral head by containment in LeggCalvePerthes disease［J］.J Pediatr Orthop,2003,23（1）:1519.

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　　〔7〕 Kim WC,Hosokawa M,Tsuchida Y,et al.Outcomes of new pogostick brace for LeggCalvePerthes disease［J］.J Pediatr Orthop B,2006,15（2）:98103.

作者单位：南昌大学第一附属医院骨二科，330006；南昌武警医院骨科，330000