髋关节表面置换术

髋关节表面置换术是用植入物替代关节表面，保留髋臼与股骨头的大部分软骨下骨，不侵及股骨颈和股骨髓腔，在完成疾患治疗的同时，尽可能保留正常的生理解剖结构与关系。首先，由于保留部分股骨头及股骨颈，为手术失败后的补救提供了多种选择，如关节融合术、假关节成形术、再次表面置换术、与原髋臼假体匹配的传统股骨假体置换术以及传统全髋置换术等。当改用带柄的传统股骨假体行翻修术时，股骨髓腔的处理和假体安装难度接近初次手术。其次，表面置换手术基本保持了关节原有的解剖形态与关系，使应力分布和力的传导更符合正常生物力学模式，有效降低了传统全髋置换术后出现的股骨近段应力遮挡。第三，由于不打开骨髓腔，理论上降低了感染的可能性，也不存在带柄股骨假体所引发的其他髓腔内并发症。基于上述优势，表面置换逐渐在众多治疗手段中占据了一席之地。

　　（一）历史回顾河南省洛阳正骨医院髋部疾病研究治疗中心张颖

　　1840年，美国人Carnochan在颞下颌关节面之间植入木块，这是最早的在关节间放置间隔物的报道。之后，外科医生尝试将各种间隔物如肌肉、筋膜、猪膀胱等用于髋关节以治疗各种关节疾患，这被看做是髋表面置换的雏形。真正意义上的髋关节表面置换出现在1923年，Smith-Petersen将玻璃制成杯状物置于髋臼与股骨头之间治疗髋关节炎，玻璃的易碎性使他于1938年将玻璃改成钴铬合金，并在10年内运用该术式治疗了近500例各种髋关节疾患。

　　1951年，Charnley实施了第1例非骨水泥双杯假体置换术，并于1958年和1962年分别将聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯应用于骨科领域。Furuya于1970年做了第1例骨水泥固定的髋关节表面置换术。在随后几年里，又相继出现了Paltrinieri-Terntani（1970）、Furuya（1971）、ICLH（1972）、Indiana（1973）及THARIES（1980s）等各种假体。但在随访中发现，假体松动、股骨颈骨折等并发症的发生率都相当高，其远期效果远没有预期的那样好。因此，Charnley、Müller及Freeman等人相继放弃使用表面置换，使该技术的应用跌入低谷。

　　20世纪80年代末，随着人们对人工关节认识水平的提高以及制作工艺的改良，新一代金属-金属表面置换假体诞生，使表面置换术开始复苏。金属-金属全髋表面置换最早开始于20世纪60年代，但由于假体设计、制作工艺、材料特性和植入技术等方面的不足，假体松动、脱位率很高。虽然此后有所改进，但翻修术中仍发现大量金属磨屑，而随后出现的金属-聚乙烯配伍同样产生大量的磨损颗粒，进而导致骨溶解，因此，人们不得不寻找一种高强度、低磨损的替代材料。经过对金属材料、假体设计和生产工艺的不断改进，新一代金属承载面逐渐满足了高强度、低磨损的要求。实验研究表明，新一代金属-金属磨损率是金属-聚乙烯磨损率的1/40～1/100。对使用了10年的Mckee-Farrar金属-金属表面假体的研究显示，年平均磨损厚度不到2μm。低磨损率允许使用更薄的髋臼假体，容纳更大的股骨头，从而增加了关节稳定性和活动范围，减少了颈部与臼缘碰撞的危险和划痕的出现，这些问题的解决使髋关节表面成形术再次受到重视。

　　（二）分型和设计

　　髋关节表面置换术主要分为3种类型：部分股骨头表面置换术、股骨头表面置换术及全髋表面置换术。

　　1．部分股骨头表面置换术部分股骨头表面置换术就是在影像学检查的辅助下，仅切除受累严重的股骨头表面及部分软骨下骨质，缺损部分安装表面为球弧状的金属假体，以此恢复股骨头原有的解剖形态和生理功能。假体使用骨水泥固定，以便调整假体位置及填补空隙。临床试验显示，置换初期效果很好，但随着时间的推移，假体松动、脱位及股骨头坏死等并发症发生率均明显上升。Siguier等对37例处于FicatⅢ期及Ⅳ期的股骨头坏死患者行部分表面置换术，平均随访4年，9例失败，目前该方法仅在部分医院使用。（见图7-5-20）

　　A部分股骨头表面置换假体B股骨头缺血性坏死C置换术后

　　2．股骨头表面置换术股骨头表面置换术又称半髋表面置换术。有单、双极之分。最早的单极假体是将假体用骨水泥固定在修整为半球形的股骨头上，但这种假体口大底小，易于出现松动及内翻脱位。因此，Luck将股骨头杯加深，同时将杯的内面设计成圆柱形，以减少杯内翻的发生。Townley在杯的凹侧增加了一个短柄，用以插入股骨颈，辅助对线和/或增加固定效果。我国由戴?戎等研制出了以镍钛形状记忆合金为材料的杯假体，该假体大于半球，有6个可收拢的锚固脚可将股骨头“抱”住，避免了一般金属假体口大底小造成的假体松动、脱位，并且股骨头可在不修整或稍做修整的情况下套上假体，避免了截骨过多造成的头颈连接处骨皮质损伤，从而有效预防股骨颈迟发骨折的发生（见图7-5-21）。

　　A有6只锚固脚的半球性假体B大理石骨病、双髋强直，股骨髓腔已闭塞，不能使用常规全髋假体。术时在低温下撑开锚固脚，假体可方便地安放在股骨头上，热敷后锚固脚藉形状记忆效应收拢，获得固定牢固。C术后功能恢复良好

　　与单极不同，双极存在臼软骨面与臼杯及臼杯与头杯两个活动面，理论上增加了关节的活动范围及稳定性。各方报道的股骨头表面置换术的临床效果略有差异。Hungerford等报道对33例Ⅲ期及Ⅳ期的股骨头坏死患者行表面置换术，假体5年完好率为91％，10.5年为62％。Amstutz等报道了37例该类患者，平均年龄37岁，5年完好率为79％，10年59％，14年45％。而早期Vanraay等对154例183髋进行11年随访，完好率为48％。总地来说，股骨头表面置换术在缓解疼痛、恢复髋关节生理功能方面确有显著疗效。早中期假体完好率多能达到80％左右，但长期完好率还有待提高。虽然术后会发生髋臼侧软骨磨损等并发症，但处理相对容易。

　　3．全髋表面置换术全髋表面置换术同时置换髋臼及股骨头的表面。早期采用金属-聚乙烯假体，但效果不佳。Head报道了67例全髋表面成形术，平均随访2.5年，失败率达34.3％。Ritter等对50例患者做了传统全髋置换和表面置换的对比研究，即一期双侧分别行传统全髋置换术和全髋表面置换术。平均随访52个月，传统全髋置换侧有2例需要翻修，而表面置换侧有13例需要翻修。Howie等随访了100例Wagner全髋表面成形术患者，5年假体完好率为70％，8年为40％。

　　新一代金属-金属全髋表面置换出现于1988年。Weber研发了Metasul承载面，是一种由精确加工的高含碳锻造Co-Cr合金组成的承载面，由于材料不变形、耐磨，使得制作大直径、低磨损关节假体成为可能。Wagner于1991年应用此技术开发了非骨水泥金属表面置换假体。髋臼由钛合金外罩加Metasul内衬构成，股骨假体也由两层构成，内层由螺钉固定在磨削的股骨头上，然后再安放外层承载面。这种假体结构较繁琐，安装复杂，目前仅有少数病例报道，尚无长期随访结果。

　　同年，英国的McMinn设计了基于Co-Cr铸造合金的髋表面假体。最初设计为双侧压配型，髋臼假体是经修饰的Freeman带翼假体。但该假体因无菌性松动导致的早期失败率较高，后又在假体表面喷涂羟基磷灰石（HA），但使用率仍不高。于是McMinn开发了骨水泥固定的金属-金属表面假体，去除了髋臼假体上的固定翼和中心栓，但对股骨假体未做改良，结果发现髋臼侧假体松动率仍很高。但这些设计促成了杂交型假体的诞生，即髋臼侧采用生物学固定，股骨侧采用骨水泥固定，这是目前髋表面假体普遍采用的固定模式。

　　有代表性的现代髋表面假体有3种：欧洲的Comet-2000和Birmingham假体，美国的ConservePlus混合型假体（见图7-5-22）。截至2004年，大多数全髋表面假体都开始应用金属-金属组合。其共同特点包括：承载面均由高碳钴-铬合金制成；髋臼假体采用生物固定；股骨假体采用骨水泥固定。但相互之间也存在差异，主要表现在以下方面：

　　（1）承载面：各种设计中最具争议的可能在于承载面材料的冶炼方法上。尽管均采用高碳钴-铬合金，但却有煅造和铸造之别。如为铸造，假体可能要在铸造后再作热处理，如热均压（hotisostaticpressing）或固溶热处理（solutionheattreatment）。反对铸造后热处理的学者认为热处理的退火过程将耗竭假体表面的碳化物，但模拟研究显示，热处理并未改变金属的抗磨特性。最终结果尚需长期临床随访结果。

　　（2）髋臼假体：髋臼假体的差异在于对骨长入面的处理上，现在主要有钛合金真空等离子喷涂和钴-铬珠面两种。两种表面处理方式在传统带柄全髋假体中都令人满意，但在表面置换中，有学者认为钴-铬珠面烧结过程中的高温可能会对承载面产生不利影响，但尚无明确证据支持这一说法。

　　（3）股骨假体：股骨假体的差异在于有无短柄及短柄的作用。股骨假体短柄的作用主要是维持对线，但有人认为还有利于应力传导。对于短柄传导应力的作用还存在争议，应力传导作用可以保护残留的股骨头，但同时可能引起应力遮挡，反而导致近端骨的丢失。

　　2．手术适应证和禁忌证

　　手术适应证的把握非常重要，理想的受术者一般是年轻或活动量较大的老年人，可能需要翻修或二次手术、股骨近端骨量基本正常者，包括：

　　（1）各种原发和继发的关节疾病，如骨关节炎、髋关节发育不良、股骨头缺血性坏死、骨骺滑脱、Perthes病、类风湿关节炎等。

　　（2）既往有手术史，如髓芯减压、截骨矫形、半表面置换、髋臼重建等。

　　（3）股骨近端畸形无法正常插入带柄假体者。

　　（4）伴有神经、肌肉疾患，需要植入较大直径假体以增加稳定性者。

　　Amustutz所报道的355例患者中，骨关节炎患者占65.5％，其次是髋发育不良（10.8％）和股骨头缺血性坏死（9％）。

　　禁忌证尚未完全统一，目前认为绝对禁忌证包括股骨侧严重骨质疏松的老年患者、活动性感染、骨骺未闭者、金属离子超敏、肾功能损害等。相对禁忌证包括炎性关节病、严重的髋臼发育不良、大范围缺血坏死、大体积骨吸收区形成等。年龄不再是主要的限制因素，随着表面置换假体使用寿命的延长，加以传统全髋置换术的力学失败率又较高，今后表面置换术很有可能不再只充当“先头兵”，而可能成为“主力军”。

　　（四）手术要求和步骤

　　髋关节表面置换较多采用后外侧入路。但入路的选择与传统全髋关节置换术不同，由于保留了股骨头和股骨颈，在考虑髋臼暴露的同时还要兼顾股骨头血供的保护。血供的过度破坏可能会导致残余股骨头进一步坏死、假体松动及股骨颈骨折。Hedley于1982年即强调在表面置换中保护血供的重要性，但研究重点不在入路的选择，而是如何在术中安全地使关节脱位，原因之一是当时多数医生采用前方入路或外侧转子截骨入路，保护了闭孔外肌腱和旋股内动脉的分支。新近研究表明，髓外血供占股骨头血供的50％以上，晚期关节炎患者的股骨头血供模式与无关节炎患者无明显差异，而并非过去认为的关节炎晚期股骨头血供主要来自髓内。因此，虽然股骨头血供对表面置换临床效果的影响尚须进一步研究，但仍应慎重选择入路，尽量避免手术中破坏血供。

　　由于表面置换的目的之一是尽可能恢复股骨近端生理解剖，所以假体安放的位置，较传统全髋关节置换术时假体位置对假体使用寿命和功能的影响更大。表面置换术中股骨假体在冠状面和矢状面上所允许的安放误差范围更小，受疾病性质、畸形状态的影响更大，对手术技术的要求也更高。冠状位上应尽量避免内翻位安放，而应保持5°～10°的外翻，以尽量减小股骨颈上方假体-颈交界处的张应力。研究显示，130°外翻放置较140°外翻放置，假体-颈交界处上方的张应力增加31％。因此，严格按照手术规范实施手术是取得良好疗效的基础。

　　以下以ConservePlus假体为例简述表面置换的手术过程。

　　1．模板测量将透明模板置于正位片上，确定股骨假体大小（见图7-5-23）。置于侧位片上，检查股骨假体前倾、假体大小及股骨前侧骨赘情况。在侧位片上测量时主要参照相对平坦的股骨颈前方皮质，在保证股骨假体大小合适的情况下，使假体柄位于股骨颈中轴线略前方。后方皮质一般难以作为参照面，因后方皮质呈弧形，不利于确定假体安装方向。

　　2．手术显露患者取侧卧位，用固定架固定耻骨及骶骨，保持骨盆于中立位，这有助于髋臼打磨及假体安装角度的精确确定。固定牢固后，应允许髋关节屈曲90°及充分内收，以保证术中股骨头脱位及显露。后侧入路，切口以大转子顶点为中心向下延伸（6～8）cm，向上转向后方延伸（4～5）cm（见图7-5-24）。常规切开皮肤、皮下及筋膜，钝性分离臀大肌纤维，切断外旋肌，Hohman拉钩牵开外展肌，显露后方关节囊。切开关节囊，为获得满意显露，可尽可能切除关节囊。屈曲、内收、内旋髋关节，使之脱位。如果髋关节屈曲不能超过90°，推荐采用较直的切口。

　　3．确定假体大小、植入中心定位针用卡尺测量股骨颈宽度，安装中心定位针导向器，在量角器辅助下确定中心定位针钻入方向，保证柄干角在140°。固定中心定位针导向器，通过导向器钻入直径3.2mm克氏针，钻入深度40mm～50mm。正确植入中心定位针的关键是必须要有良好的术野显露，由于股骨颈后方皮质为弧形，因此中心定位针的方向应相对股骨颈中央轴线前移，以避免打磨股骨头时在股骨颈前面形成切迹。

　　4．磨削股骨头使用筒锉测量器检测中心定位针的位置及方向。围绕股骨颈转动筒锉测量器，如果测量器的尖端碰到一侧皮质，而在对侧存在较大间隙，说明中心定位针不在中心，应重新植入（见图7-5-25）。沿中心定位针安装筒锉，从大号筒锉开始逐号打磨股骨头，直至较术前确定的尺寸大一号时停止打磨，改而处理髋臼侧，以便在安装完髋臼假体后，为再次调整股骨侧留下余地。打磨过程中，如筒锉十分接近股骨颈，应停止打磨，剩余骨质用骨刀去除。打磨完成后，用股骨颈拉钩将处理后的股骨拉向前上方。插入髋臼拉钩，显露整个髋臼。

　　转动筒锉测量器检测中心定位针的位置及方向是否正确图4-7B.筒锉打磨股骨头

　　5．安装髋臼假体髋臼侧假体的安装类似于传统全髋置换术。

　　6．进一步修饰股骨头重新植入定位针，打磨股骨头至最终尺寸。安装股骨头截骨导向器，使其完全覆盖打磨过的股骨头。用固定钉将其固定在股骨头上，用摆锯截除股骨头顶端（见图7-5-26）。在股骨头截骨导向器表面安装假体柄导向器，沿股骨颈钻孔。植入锥形锉导向器，用锥形锉完成斜面骨床的准备。

　　A安装股骨头截骨导向器，使其完全覆盖打磨过的股骨头，用固定钉将其固定在股骨头上B在股骨头截骨导向器表面安装假体柄导向器，沿股骨颈钻孔

　　7．安装股骨假体安装股骨假体试模，旋转试模，假体试模与骨床之间应有均匀一致的骨水泥间隙（见图7-5-27）。用3.5mm钻头在骨床上打孔，以利于骨水泥嵌入骨孔固定。脉冲冲洗骨床，调合骨水泥，固定股骨假体。如果股骨头骨质较差或股骨头较小时，假体柄应该使用骨水泥固定。短柄进行骨水泥固定时，钻孔的深度至少要比柄长2mm，为骨水泥提供空间。