髋关节置换股骨侧骨水泥鞘质量和厚度分析

【摘要】  [目的]分析髋关节置换骨水泥型股骨假体周围水泥鞘的质量和厚度。[方法]回顾北京大学第三医院骨科自2004年2月-2007年12月采用相同入路、操作技术和假体完成的262例(279髋)初次髋关节置换病例，分析术后出院前X线片，对股骨侧骨水泥鞘质量和厚度进行分析。[结果](1)按Barrack标准，骨水泥质量A级87.1%，B级11.8%，C级1.1%，无D级骨水泥;(2)按Gruen分区，骨水泥鞘厚度<2 mm区域多见于正位片上1、2、5区和侧位片上8、9、12区;透亮带多位于假体中远端的2～5区和10～12区;气泡影出现在假体远端的3～5区和10～12区。(3)股骨假体和股骨解剖轴线在正位片上的夹角，在骨水泥鞘厚度>2 mm组中为1.46°±0.75°(-1.60°～3.41°);在骨水泥鞘厚度<2 mm区域组中为3.90°±1.52°(-2.99°～7.69°)，两组间差异有统计学意义(P<0.05)。[结论]正确使用第3代骨水泥技术，可获得可靠的骨水泥固定质量。股骨假体应参考股骨解剖轴线中立位置入，以期获得均匀一致，足够厚度的骨水泥鞘。

【关键词】  关节成形术，置换，髋; 骨水泥; 治疗结果

Evaluation of quality and thickness of cement mantle on femoral side in hip arthroplasty∥CAI Hong,ZHANG Ke,TIAN Hua,et al.Department of Orthopedics,Peking University Third Hospital,Beijing 100191,China

　　Abstract：To evaluate the quality and thickness of the cement mantle of femoral components in primary hip arthroplasty.Radiographic results of 262 patients (279 hips) with primary hip arthroplasty from February 2004 to December 2007 were postoperatively reviewed.It was completed with the same approach,cementing technique and prosthesis.According to Barrack's classification criteria for cement mantle quality,87.1% artificial hips were classified as grade A，11.8% were grade B and 1.1% were grade C.There was a high risk of thin cement mantle (<2 mm) in Gruen zones 1,2 and 5 in the anteriorposterior plane and in Gruen zones 8,9 and 12 in the lateral plane.Typical areas of radiolucency were identified in Gruen zones 2～5 and 10～12 in the middledistal of the stem.Voids appeared in Gruen zones 3～5 and 10～12 in the distal of the stem.On the anteriorposterior view,stem alignment was 1.46°±0.75°(-1.60°-3.41°) on the group of cement mantle thickness above 2mm,and 3.90°±1.52°(-2.99°-7.69°) in the group of below 2 mm.There was significant difference between the two groups (P<0.05).The results of using the third generation cementing techniques produced reproducible and reliable quality of the cement mantle on femoral side in primary hip arthroplasty.A neutral position of the shaft of the femoral component is optimal for even more cement mantle.

　　Key words：arthroplasty,replacement,hip; bone cements; treatment outcome

　 从1960年Charnley医生成功引入骨水泥固定的低摩擦髋关节置换以来，骨水泥型髋关节置换获得了良好的长期随访结果[1,2]。尽管目前存在生物固定和骨水泥固定的争论，但就股骨侧假体而言，骨水泥固定技术可重复性好，假体远期生存率优异，尤其适用于60岁以上患者，20年的有效率可达95%，因而成为衡量其它新型置换术的“金标准”[3]。同时，随着骨水泥技术的进步，从上世纪90年代开始应用的“第3代”骨水泥技术[3]，通过骨水泥真空搅拌，假体中置以及骨水泥加压等步骤使得假体周围获得均匀一致的骨水泥鞘，从而进一步提高了骨水泥质量和假体的远期生存率。国内自1995年周乙雄等[4]报告首先开始使用第3代骨水泥技术以来，鲜有关于骨水泥操作技术及临床结果发表。作者通过分析髋关节置换中骨水泥型股骨假体周围骨水泥鞘的质量和厚度，总结临床应用经验。

　　1 临床资料与方法

　　1.1 一般资料

　　回顾北京大学第三医院骨科自2004年2月-2007年12月完成的髋关节置换病例。入选标准为采用改良外侧Hardinge入路的初次髋关节置换，第3代骨水泥技术，使用Exeter股骨假体(Stryker Howmedica，法国Benoist Girard公司生产)。有完整的影像学资料，包括术前骨盆正位、双髋正侧位X线片;术后出院前手术侧正侧位X线片。要求术后X线片包括股骨假体全长及远端塞以远。

　　满足以上标准的病例共262例(279髋)，平均66.4岁(25～94岁)。其中男88例，女174例。术前原发病为：股骨颈骨折(新鲜)97例(97髋)，股骨颈骨折(陈旧)继发股骨头缺血性坏死20例(20髋)，髋臼骨折继发髋关节骨性关节炎3例(3髋)，股骨头缺血性坏死继发髋关节骨性关节炎 60例(67髋)，先天性髋关节发育不良42例(45髋)，原发性髋关节骨性关节炎23例(26髋)，髋关节滑膜软骨瘤病2例(2髋)，类风湿性关节炎10例(13髋)，强直性脊柱炎4例(5髋)，陈旧性感染继发髋关节骨性关节炎1例(1髋)。17例(17髋)术前股骨侧有内固定，术中先取内固定后行髋关节置换。

　　1.2 股骨侧手术操作方法

　　侧卧位，所有病例均采用改良外侧Hardinge入路。股骨侧有内固定的先取出内固定。先行髋臼侧手术(因髋臼侧技术非本文讨论内容，从略)。股骨侧盒式骨刀开髓后，手动扩髓，用不同型号的髓腔锉依次锉磨髓腔至合适。用高压脉冲冲洗装置(Stryker Surgilav Plus Pulsed Irrigation System)冲洗髓腔壁碎屑和松质骨内积血，纱布擦干。在假体远端2cm处放置远端塞。真空骨水泥搅拌系统(Biomet OPTIVAC)搅拌骨水泥，骨水泥为RefobacinPalacosR 40抗生素骨水泥(Biomet)，或Cemex Genta抗生素骨水泥(Tecres)。待骨水泥粘度合适后，用硅胶封口器封住股骨髓腔开口，髓腔内放置负压吸引管，骨水泥枪在股骨内逆行性加压灌注骨水泥，并逐渐拔出负压吸引管。股骨假体远端安装中置器，前倾15°插入股骨假体后，硅胶和金属柄封住髓腔口，保持稳定，至骨水泥完全凝固。

　　1.3 术后影像学评估方法

　　出院前拍摄术后手术侧正侧位X线片，并按以下标准评估。

　　1.3.1 按照Barrack[5]标准，对股骨侧骨水泥质量作出评价。A级：股骨髓腔完全由骨水泥填充，骨水泥-骨界面呈一片白色，无透亮带;B级：骨水泥-骨界面有轻微的透亮带;C级：骨水泥-骨界面>50%的范围内有透亮带或骨水泥鞘有部分缺损;D级：骨水泥-骨界面100%的范围内呈透亮带或者股骨柄远端骨水泥缺失。

　　1.3.2 按照Gruen[6]分区(图1)，观察透亮带、骨水泥鞘缺损、气泡影出现的区域。

　　1.3.3 按照Gruen分区，以已知的股骨假体金属头直径作为参考，测量并记录正侧位X线片上骨水泥鞘厚度<2 mm的区域。将各区骨水泥鞘厚度均>2 mm的列为A组，骨水泥鞘厚度存在<2 mm区域的列为B组。

　　1.3.4 测量正位X线片股骨假体与股骨轴线之间的夹角。股骨假体外翻，角度记为正值;股骨假体内翻，角度记为负值。应用SPSS 12.0软件对A、B两组数据进行统计学分析，数据用±s表示，首先经过方差齐性检验后采用两独立样本t检验进行统计学分析。

　　2 结 果

　　术后股骨侧骨水泥质量A级：243髋(87.1%);B级：33髋(11.8%);C：3髋(1.1%);D级：0髋(0%)。典型病例见图2。

　　B级骨水泥中透亮带出现部位：2区15髋，3区22髋，4区8髋，5区8髋，10区9髋，11区8髋，12区3髋;C级骨水泥鞘出现缺损部位：5区2髋，7区1髋，12区2髋;出现气泡影的区域：3区5髋、4区3髋、5区5髋、10区4髋、11区3髋、12区5髋。

　　骨水泥鞘厚度<2 mm的区域：1区41髋，2区12髋，3区9髋，5区31髋，8区31髋，9区17髋，10区3髋，12区23髋。 根据骨水泥鞘厚度，A组213例(227髋)，B组49例(52髋)。

　　A组中股骨假体与股骨解剖轴线之间的夹角为1.46°±0.75°(-1.60°～3.41°);B组中夹角为3.90°±1.52°(-2.99°～7.69°)。检验结果t值=6.02，P=0.000，两组结果差异有统计学意义(P<0.05)。

　　3 讨 论

　　骨水泥是填充剂，而不是粘合剂。骨水泥鞘承担将机械应力从假体传导到骨组织的作用。为达到长期有效的应力传导，避免假体无菌性松动和失败，需要在骨水泥和松质骨界面之间形成良好的微交锁(micro interlock)，通过骨水泥的有效渗透，与松质骨骨小梁形成牢固结合，并在假体周围形成完整均匀的骨水泥鞘，没有空隙、缺损、气泡或者裂纹，厚度至少>2～3 mm，并且超过假体远端10 mm。骨水泥技术的演变过程正是对这一机制认识的不断深化。本组通过应用第3代骨水泥技术，取得了较为理想的骨水泥固定质量，98.9%的病例为A、B级骨水泥。

　　虽然目前还无法准确定义什么是真正“理想”的骨水泥鞘，但显然骨水泥-骨界面的透亮带，骨水泥鞘过薄、缺损、气泡等都会减弱局部骨水泥的强度。骨水泥鞘断裂(cement fracture)也容易发生在这些区域[7]，磨损颗粒可以通过缺损和断裂部位，进入骨水泥-骨界面，造成骨溶解和假体无菌性松动，影响假体的远期生存率。尽管只有在系列随访的X线片中看到广泛的、持续进展的透亮带才意味着可能发生假体松动，但是术后即刻出现在骨水泥-骨界面的透亮带则和骨水泥操作技术有关。本组病例中出现透亮带和气泡的部位均位于假体柄的中远端(2～5区，10～12区)，我们分析和注入骨水泥时粘度较低，负压吸引管拔出过早，远端空气和残余血液排除不够，未能达到理想的加压状态有关。

　　第3代骨水泥技术的核心是骨水泥加压[3]。要达到良好的加压，我们体会必须注意以下几点：(1)获得封闭的髓腔。中国人髓腔直径相对较细[8]，通常直径12、14 mm的远端塞能够满足封闭远端髓腔的要求。如果术前股骨侧有内固定，术中取出后钉孔用松质骨填塞。本组17髋术前有内固定，术中均获得良好的骨水泥加压固定;(2)脉冲冲洗已经成为骨水泥固定的必须步骤。体外试验和临床结果都表明，使用骨水泥前进行脉冲冲洗，有助于清除髓腔及骨小梁内的骨碎屑、血液、脂肪，提高骨床准备质量，从而获得更好的骨水泥渗透，同时也能减少因为骨水泥加压而引起栓塞的风险;(3)注入骨水泥前，通过麻醉控制性降低血压、干燥髓腔和使用远端负压吸引装置等措施，可以有效减少骨小梁内渗血对骨水泥固定质量的影响;(4)必须把握骨水泥注入的时机。股骨侧常使用中、低粘度骨水泥，理想的注入时机是骨水泥处于工作期(即面团期)。如果骨水泥太稀，则无法获得有效的加压;(5)假体置入时，是对骨水泥的2次加压。在假体置入后，应避免假体旋转或晃动，使用硅胶和金属柄封，可以起到维持假体位置、持续加压的作用，防止骨水泥凝固发热时假体部分退出[9]。

　　骨水泥鞘厚度不<2 mm[5]已为多数学者接受。影响骨水泥鞘厚度的因素有股骨的解剖形态，髓腔的准备，股骨柄假体的大小和设计，假体的中置和手术显露等。(1)股骨近端髓腔略呈向前弓形，坚硬的股骨距及其延长线将股骨上段髓腔分为前后2个部分，假体只能进入前外侧半的“有效髓腔”，因此矢状位上股骨假体近端易偏前，远端则偏后[10]。作者的结果也证实，对于直柄型的假体，在侧位片上，8、9、12区的骨水泥厚度容易偏薄(图3)。建议在使用直柄无颈领假体时，股骨距可适当留短(10～15 mm)，尽可能靠近梨状窝后外侧开髓，并尽量清除后侧股骨距表面突起的骨质;(2)Charnley[11]认为要达到骨水泥和松质骨良好的交锁固定，必须保留2～3 mm的松质骨结构。因此作者提出应使用“有限”扩髓和锉髓技术。特别对于高龄、骨质疏松的患者，通常皮质骨变薄，松质骨骨小梁稀疏，过度的扩髓和锉髓导致无法保留皮质骨内面足够的松质骨厚度，安装的假体过大，骨水泥鞘偏薄。应避免使用电动扩髓装置，在术前X线片上计划术中使用的扩髓钻、髓腔锉及假体的型号;(3)由于股骨距承受较大的压力(Gruen 7区)，该部位骨水泥应至少保持4 mm厚。所有部位应避免金属假体与骨质直接接触[12]，在准备髓腔时，注意保留股骨近端前侧和内侧的松质骨，以保证骨水泥厚度;(4)假体在髓腔内应尽量保持中立位。假体外翻，会增加股骨距的负荷引起松动;内翻则易导致假体远端骨水泥厚薄不均，假体尖端外侧皮质接触应力增加。相较而言，假体内翻位更易导致远期失败，因此可适当多去除股骨髓腔近端外壁骨质，置入假体时避免外侧软组织阻挡，置入后避免受力及晃动。从本研究结果看，骨水泥鞘厚度存在<2 mm区域组(B组)的病例，假体与股骨轴线之间的夹角明显偏大，与厚度均>2 mm(A组)存在统计学差异。可能较为理想的对线是两者之间的夹角<3°。本组中出现3髋C级骨水泥，均为骨水泥鞘部分缺损，其中2例假体与髓腔成角超过5°(分别为7.12°、7.69°)，假体远端5、12区紧贴皮质，造成骨水泥缺损。另1例由于刮除周围溢出的骨水泥时7区骨水泥被带出导致。

　　图1 Gruen分区 图1a 前后位片 图1b 侧位片 图2 男，78岁，右侧双极人工股骨头置换术后即刻正侧位X线片，A级骨水泥，骨水泥鞘厚度均匀 图3 侧位片示股骨假体轴线A和股骨解剖轴线B之间的夹角为5.18°，假体近端偏前，远端偏后，8、9、12区(箭头所示)骨水泥偏薄

　　本研究的局限性在于应用普通X线片研究术后骨水泥质量和厚度，由于分辨率及投照角度、摄片质量等原因，测量结果会存在一定误差;对于骨水泥质量的分级和细节的评定，也会存在观察者间误差。Valdivia等[13]应用三维CT扫描，在横断面上逐层分析假体周围骨水泥鞘的厚度，准确性大大提高，但是目前仅处于实验室研究阶段。在临床工作中，使用X线进行连续的随访评估，仍然是一种总结骨水泥技术使用经验，提高手术操作技巧，观察假体远期生存率的简单有效的方法。

　　通过本研究及以往文献提示，正确使用第3代骨水泥技术，可获得可靠的骨水泥固定质量。股骨假体应参考股骨解剖轴线中立位置入，以期获得均匀一致，足够厚度的骨水泥鞘。

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