缝匠肌骨瓣修复人工全髋关节置换中髋臼缺损的实验研究

　　作者：李涛，王子明,兰秀夫，付志厚，王爱民 作者单位：第三军医大学大坪医院野战外科研究所骨科，重庆400042;济南军区总医院骨科，山东 济南250000

　　【摘要】 目的建立缝匠肌骨瓣修复人工全髋关节置换(THR)中髋臼节段性缺损的动物模型，并观察其初步修复结果。方法16只成年山羊进行左侧THR，并造成髋臼上方负重区40%的节段性骨缺损。随机分成2组，分别以缝匠肌髂骨瓣和游离髂骨瓣移植修复，术中行骨瓣血运、带血管蒂缝匠肌骨瓣活动长度的观察，术后行大体、X线和组织学观察。结果术中缝匠肌髂骨瓣血运良好，有足够的活动长度;术后X线显示移植骨块及置换假体位置良好，固定牢靠;缝匠肌髂骨瓣仍然保持基本正常松质骨结构，与髋臼可以形成类似骨折愈合的连接。结论缝匠肌骨瓣可以很好地修复髋臼节段性缺损，效果优于游离骨瓣。

　　【关键词】 人工关节;髋臼缺损;骨瓣;置换术;髋关节

　　Establishment of animal model of the sartorius iliac flap for the repair of segmental acetabular bone defects in the total hip replacement

　　LI Tao,WANG Ziming,LAN Xiufu,et al.

　　Department of Orthopaedic,Institute of Surgery Research,Daping Hospital,Third Military Medical University,Chongqing400042，China

　　Abstract：ObjectiveTo establish an animal model of the sartorius iliac flap for the repair of segmental acetabular bone defects in total hip replacement,and observe preliminary repair result on them.MethodsThe 40%segmental acetabular bone defects on superior weight loading area were made for 16 ripe goats in total hip replacement,and they were randomly divided into two groups：the defects were repaired with the sartorius iliac flap and the free iliac flap.The blood supply and activity length of the sartorius muscular iliac flap were observed at the time of operation,Xray and histology were observed postoperatively.ResultsBlood supply of the sartorius iliac flap was good，activity length was enough.Xrays showed the position of the bone graft and prosthesis was good,and the fixation was stable.The iliac flap can keep its structure similar to cancellated bone,and the connection between the iliac flap and acetabular bone was similar to fracture healing.ConclusionThe sartorius iliac flap can well repair segmental acetabular bone defects in total hip replacement and the effect is superior to the free iliac flap.

　　Key words：artificial joint;acetabular defect;bone flap;replacement;hip joint

　　人工全髋关节置换术(THR)中髋臼节段性骨缺损治疗常用游离的大块结构性植骨，容易出现移植骨坏死吸收，造成人工髋臼移位、松动。我们采用一种新的手术方法——带血供的缝匠肌骨瓣修复THR中髋臼缺损，并对其修复效果进行动物实验分析。

　　材料与方法

　　1实验动物与材料

　　成年山羊16只，体重25～30kg，雌雄不限。造成左侧髋臼节段性缺损，以缝匠肌髂骨瓣移植修复并进行全髋关节置换。术前根据髋关节X片，设计出骨水泥型山羊髋臼和股骨假体。股骨假体由不锈钢制成，头直径8mm，颈长10mm，直径5mm，柄直径在6～8mm，柄长79mm，颈干角135°;髋臼由高分子聚乙烯制成，半球形假体，外径22mm，内径10mm(图1)。

　　2动物模型的建立

　　16只山羊随机分为两组，实验组：自体缝匠肌髂骨瓣移植;对照组：自体新鲜游离髂骨移植，移植骨用克氏针固定，髋关节用骨水泥型髋臼及股骨柄置换;于术后4、8周行X线片检查后，每组分别处死4只，对髋臼周围骨质进行标本采集。

　　2.1动物麻醉速眠新复合麻醉-速眠新0.02ml/kg，30g/L戊巴比妥钠0.2ml/kg肌注。术中可根据需要追加速眠新，药量为首次的1/5。

　　2.2手术方法髋臼节段性缺损的制备：山羊右侧卧位，取髋关节前外侧切口，由臀中肌与阔筋膜张肌间隙进入，切开阔筋膜张肌与臀浅肌连接腱膜至大转子处，拉开臀中肌和股外侧肌，显露臀深肌并切开，在腱性部分切断髋关节肌，“工”型切开关节囊，显露股骨颈和股骨头，屈曲、内旋、内收髋关节使股骨头脱位，切断股骨头圆韧带，股骨颈截骨平面为其上缘粗隆交界处到下缘中点，垂直切断股骨颈，用髋臼凿将股骨头取出。修整髋臼，去除关节软骨面，取9点和2点为截骨点，以髋臼顶为中心截取，制成缺损面积达41.7%的髋臼节段性缺损。

　　缝匠肌髂骨瓣与游离髂骨瓣的获取与植入：解剖出缝匠肌上段，分离出进入缝匠肌的支配血管旋股外侧动脉横支，在缝匠肌的起点即髂前上棘截取大小形状与截骨骨块相似的骨块，并观察截面血运情况。在取移植骨块时不要去除骨膜，以利于骨愈合[1],并通过修剪植入缺损区，用2～3枚直径1.5mm克氏针交叉固定。游离髂骨瓣获取时不需解剖缝匠肌，余相同。

　　假体的安装：用2mm钻头在靠近髋臼边缘处向髂骨、坐骨、耻骨方向打数个孔，以利于骨水泥附着，清洗创面。将准备好的骨水泥均匀填充到髋臼窝，将髋臼植入，直至骨水泥固化。用小刮匙将髓腔骨髓刮除干净，适度扩髓，将成团期的骨水泥以指压法填塞髓腔，将合适直径的股骨柄植入髓腔，保持柄处于髓腔中央。待骨水泥固化后，将人工股骨头复位。在关节腔内留置引流管1根，逐层缝合切口。

　　2.3围手术期处理术前给予山羊禁食12小时处理。术中肌肉注射青霉素160万U ,术后肌肉注射青霉素400万U,每天1次，连续7天。术中、术后均要观察出血量，根据情况给予颈静脉输液治疗。术后山羊可三条腿站立，患肢不制动。

　　3观察指标

　　术中观察：缝匠肌骨瓣活动长度及骨瓣血运情况;术后观察：连续观察山羊步态，引流管引流情况;X线片观察：术后立即拍摄双髋X线片与术后4、8周比较，观察有无髋关节脱位、骨块固定及骨愈合情况;组织学观察：术后4、8周大体和HE染色镜下情况以及应用标定Ⅷ因子的免疫组织化学的方法，比较两组骨愈合过程中新生血管的生成变化。

　　4微血管计数方法(Microvascular density,MVD)

　　通过标定Ⅷ因子的免疫组织化学的方法，比较两组骨愈合过程中新生血管的生成变化。术后4、8周取骨折断端组织块，4%多聚甲醛液固定1周，10%EDTA脱钙液脱钙4周，乙醇逐级脱水，石蜡包埋切片，光学显微镜下观察Ⅷ因子免疫组织化学特异性标记的血管内皮细胞，通常染为黄色或棕黄色。MVD为各组样本切片中5个不同部位而相同高倍镜视野(×100)内微血管数量的平均值，其中单一血管内皮细胞形成不完整血管及血窦计为1个微血管。所有测量结果采用配对t检验作为统计学处理。采用OPTiMS6.0图像分析软件。实验结果以x±s表示，采用SPSS13.0统计软件包进行配对t检验显著性差异测定，P<0.05有统计学意义。

　　结果

　　实验动物术后1～3小时苏醒，术后4小时进食水，切口10天后全部Ⅰ期愈合，无感染和皮肤坏死，有2只髋关节脱位。1只因麻醉过量死亡(已予补充)。

　　1术中观察

　　1.1带血管蒂缝匠肌骨瓣活动长度观察缝匠肌中上段由旋股外侧动脉横支供血，但旋股外侧动脉继续向深部肌肉走行，形成了一个分叉，限制了缝匠肌骨瓣的活动长度，术中观察发现，缝匠肌骨瓣的长度足够达到髋臼骨缺损部位。

　　1.2缝匠肌髂骨瓣血运观察在切取髂骨瓣后，轻拭骨瓣断端残留血液后，3～5秒后有新鲜血液渗出。移植髂骨瓣转位后分支血管无旋转、反折，血运无明显变化。

　　2术后观察

　　2.1引流液的观察第1天术后引流出血性液约50～80ml，第2天引流量明显减少，第3天予以拔除引流管。

　　2.2步态及外观观察山羊麻醉清醒后能立即3条腿站立，术后10天左右患肢能轻微着地，被动活动正常，双侧大转子在同一水平，术后2周，患肢可完全着地站立，但仍无患肢行走步态，术后3周，患肢能负重但步态仍未恢复正常，术后4周，步态基本正常，髋关节活动度接近正常，两组无明显差别;术后8周两组步态基本一致，对照组活动较实验组少。

　　2.3X线观察术后髋部X线片显示骨折线清晰，移植骨块在位良好，无松动、移位。假体固定良好，无脱位(图2)。术后4周X线片示两组移植骨和髋臼连接处有少许骨痂生长，骨折线稍模糊，移植骨块在位良好，固定牢靠;骨水泥和髋臼连接紧密。术后8周，实验组骨折线消失;对照组骨折线明显模糊，移植骨块有骨吸收现象。

　　2.4组织学观察术后4周取大体标本观察，实验组缝匠肌骨瓣在位良好，无骨块分离、移位，固定牢靠;骨水泥和髋臼连接紧密，无骨水泥断裂、脱落;有少量骨痂、纤维肉芽组织形成，取出克氏针，骨块未脱离，HE染色可见骨折端丰富的新生毛细血管生成。新细血管管腔增大，成熟度高;骨折端见大量成纤维细胞，有骨小梁形成，骨小梁内可见活骨细胞，移植髂骨瓣仍然保持基本正常松质骨结构。对照组大体标本可见少量骨痂、肉芽组织形成，取出克氏针后骨块松动，HE染色见新生毛细血管管腔较小，骨小梁稀疏，无明显的规律性，骨瓣出现骨吸收现象。8周实验组骨块与宿主骨结合较好，骨痂增多，HE染色见骨折端以新生骨为主，有较多的板层骨，髂骨瓣结构基本正常(图3)。对照组骨块与宿主骨结合不够牢固，骨块较疏松，HE染色骨折断端也可见板层骨，但排列不规则，移植骨块骨小梁排列松散，内部出现空陷窝(图4)。

　　通过标定Ⅷ因子的免疫组化观察比较两组骨愈合过程中新生血管的生成变化。在不同时期，实验组移植骨愈合期新生血管数量均较对照组为多，两者有明显的差异，P<0.05(表1)。4周时实验组毛细血管生成数量较多，新生血管增粗;8周血管直径变细，数量减少，毛细血管结构趋于成熟，逐渐接近正常(图5、6)。表1各期毛细血管计数(略)

　　讨论

　　近年来，随着人工关节置换及翻修病例的不断增加，骨缺损问题显得日趋严重，骨移植已成为影响其远期效果的重要技术要求。游离大块结构性植骨仅骨表面极少量的细胞存活，主要是骨膜细胞，其余大部分细胞归于死亡，其对骨缺损的修复主要是通过漫长的爬行替代的过程通过传导成骨完成[2]，不是诱导成骨。

　　Glowacki[3]和Gerber等[4]认为:血管生成和骨再生是骨修复过程中两个最基本环节，而骨再生需要丰富新生血管的建立。新生血管数量的减少、栓塞导致的骨血供的异常，可导致骨形成和骨量的减少、骨不愈合及骨痂钙化的障碍。目前认为血管形成因素可能是骨折愈合与否的主要因素之一[5]。新骨生成是高度血管依赖性的过程,在骨组织细胞距离血管超过200μm时即不能成活。本实验采用血管内皮细胞Ⅷ因子作为血管标记物的免疫组化方法，进行微血管计数来观察两组毛细血管生成变化，推证其成骨的优劣，动态观察了各期血管增殖变化规律，定量分析了血管增殖情况，两组各期骨愈合端毛细血管生成数有明显差异(P<0.05)(表1)，实验组新生血管数量明显较对照组丰富，这可为骨折愈合提供更多的营养成分，为骨折愈合创造了更佳的生物学环境，有利于骨折的愈合及缩短骨折愈合的时间。结果表明带缝匠肌血运的活骨瓣和游离的死骨瓣移植对新生血管的影响较大，X片、HE染色进一步表明了实验组骨组织生长情况优于对照组。

　　动物模型的成功建立为本实验奠定了基础。缝匠肌位置表浅,与股前部肌群结合疏松, 易于分离，其起点髂前上棘是重要的体表标志,临床手术易于显露[6-9]。髂骨翼偏阔,上缘肥厚以骨松质为主,愈合能力强,骨瓣切取后功能影响小[10]。且其位置与髋关节相邻近,骨瓣切取移植与髋关节显露可在同一切口内完成。缝匠肌骨瓣移植，临床已用于治疗股骨颈骨折骨不连、股骨头坏死等疾病。

　　本实验首先进行动物模型可行性的研究,通过实验观察发现缝匠肌髂骨瓣有限长度足够达到髋臼上部骨缺损部位，且转位后无血流障碍，血运畅通，该骨瓣有良好的血供，移植骨为活骨，具有生物活性，变游离植骨的再血管化过程为骨折愈合过程，不过分依赖植骨处的周围环境。山羊患肢在逐渐负重的情况下，步态逐渐趋于正常，表明在人工股骨头应力存在的前提下，髋臼负重区移植骨块能够承受住自身重力，未因外力作用出现不良后果。

　　在本次实验中，山羊的解剖决定了手术入路：选择后外侧入路时由于山羊的大转子较突出，距离坐骨结节很近，防碍手术操作，且后群肌肉丰富，神经、血管复杂，给手术增加难度，手术切口也将会延长，增加手术时间，出血几率加大，增加感染的机会和死亡风险。在移植骨瓣植入时要尽量使骨瓣与髋臼缺损区紧密对合。Stiehl等[11]曾指出移植骨完全爬行替代需要经历很长时间，放置移植骨时尽可能使其松质骨面与宿主骨紧密接触，可有效促进这一转化过程。

　　国内王爱民等[12]率先报告应用缝匠肌骨瓣移植重建髋臼缺损与人工关节置换2例，术后3个月X线检查示骨愈合良好，国外未见报告，是一种新的手术方法。我科近年来共进行9例该类手术，全部成功，术后无感染发生。术后24～60个月(平均33个月)随访，关节无疼痛，关节功能较术前明显改善，手术效果满意，X线检查示骨愈合良好，未发现骨吸收和人工髋臼松动等现象[13]。在临床取得初步成功的基础上，本研究建立了THR术中髋臼节段性骨缺损动物模型，成功应用缝匠肌骨瓣移植修复，为临床推广应用提供了理论基础。

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