两种强化股骨头力学结构治疗股骨头坏死临床疗效比较

　　作者：梅荣成，杨述华，杨操，李进，叶哲伟，吴强 作者单位：1.华中科技大学同济医学院附属襄樊医院骨科，湖北 襄樊 441021;2.华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科，武汉 430022

　　【摘要】 [目的]比较同种异体骨支撑架/自体松质骨/脱钙骨基质(DBM)与钛合金支撑架/自体松质骨/脱钙骨基质(DBM)分别植入行髓芯减压后的股骨头，强化其力学结构，治疗股骨头坏死的疗效。[方法]2001年1月～2004年8月治疗成人股骨头坏死(Ficat Ⅰ～Ⅲ期)63例(68髋)，在股骨头坏死行髓芯减压后分别植入同种异体骨支撑架/自体松质骨/DBM(A组)和钛合金支撑架/自体松质骨/DBM(B组)，A组32例(34髋)，B组31例(34髋)，分别观察2组病例的手术时间、术中出血量、Harris髋关节评分、X线影像学进展情况及并发症的发生率。[结果]两组所有患者均获得随访，平均随访47个月(24～67个月)，以最后1次随访资料作为最终评价依据。两组在手术时间、术中出血量、Harris评分变化、X线影像学进展情况及并发症的发生率方面均无显著性差异，但两组术后的Harris评分均较术前明显提高，差异有显著性。[结论]同种异体骨支撑架结合自体松质骨和DBM植入治疗成人股骨头坏死，和钛合金支撑架一样能增加股骨头负重区软骨下骨的机械支撑，有利于股骨头坏死的修复与重建。能用同种异体骨支撑架代替钛合金支撑架以加强股骨头软骨下骨的机械强度治疗股骨头坏死。

　　【关键词】 股骨头坏死; 外科手术;支架(骨科);骨移植; 生物力学

　　Comparison of clinical results for implantation of allogeneic bone support frame and titanium alloy support frame for treatment of osteonecrosis of the femoral head

　　MEI Rongcheng,YANG Shuhua,YANG Cao,et al.

　　Department of Orthopaedics,Xiangfan Hospital of Tongji Medical College of Huazhong Science and Technology University,Xiangfan 441021,China

　　Abstract：[Objective]To compare the clinical results of the treatment of osteonecrosis of the femoral head with implanting allogeneic bone support frame and alloy support frame.[Method]Patients with FicatⅠ,Ⅱ,or Ⅲ osteonecrosis were randomly assigned to be treated either with implantation of allogeneic bone support frame,autologous bone and decalcified bone matrix or with implantation of titanium alloy support frame,autologous bone and decalcified bone matrix.The allogeneic bone support frame group (group A) consisted of thirtytwo patients (thirtyfour hips),and the titanium alloy support frame group (group B) consisted of thirtyone patients (thirtyfour hips).The patients in these two groups had similar demographic characteristics,duration and stage of disease,and duration of followup.The evaluation parameters included the operative time,the volume of blood loss,Harris hip scores,radiographic assessment and the incidence of complication.[Result]All the patients were followed up for a mean of 47 months (range,24～67 months).The mean Harris hip score improved for 91.3% of the hips in group A: twenty hips (59%) were rated excellent,ten (29%) were rated good and four (12%) were rated fair,excellent and good rate was 88.2%.The mean Harris hip score improved for 90.7% of the hips in group B: twenty hips (59%) were rated excellent,eleven (32%) were rated good and three (9%) were rated fair,excellent and good rate was 91.2% (P<0.01).[Conclusion]The allogeneic bone support frame implanting,just like the alloy support frame implanting,could increase mechanical support and decrease the stress for femoral head.It could promote revascularization and new bone formation for necrotic femoral head.

　　Key words：femoral head necrosis; surgical procedures; cage(orthopedics); bone transplantation; biomechanics

　　股骨头坏死好发于中青年人，理想的保留股骨头治疗方法应该是既能有效的改善股骨头的血液供应，促进坏死骨的修复，又能改善股骨头的力学性能，防止股骨头的塌陷，目前临床上尚无理想的方法达到上述要求[1]。2001年1月～2004年8月作者将自行设计的钛合金支撑架和同种异体骨支撑架植入行髓芯减压后的股骨头，加强其生物力学结构，共治疗成人股骨头坏死(Ficat Ⅰ～Ⅲ期)63例(68髋)，并将其疗效进行比较，探讨早期股骨头坏死的新疗法。

　　1 材料与方法

　　1.1 一般资料

　　2组均为早中期股骨头坏死患者，Ⅲ期患者关节面受累范围>15%以及Ⅳ期的患者均不实行该手术。共63例68髋，男46例(49髋)，女17例(19髋)。平均35岁(21～45岁)。病因为：与皮质激素有关者23例，酒精性14例，外伤性12例，无明显原因者14例。按 Ficat[2]病变分期：Ⅰ期21髋，Ⅱ期34髋，Ⅲ期13髋。所有病例术前采用Harris髋关节评分系统[3]进行评分：优，90～100分;良，80～89分;可，70～79分;差，≤69分。在行髓芯减压后分别植入同种异体骨支撑架/自体松质骨/脱钙骨基质(DBM)为A组和钛合金支撑架/自体松质骨/脱钙骨基质(DBM)为B组治疗，手术均由同一组医师完成。2组病例资料分布(表1)。表1 两组病例资料分布(略)

　　1.2 钛合金支撑架和同种异体骨支撑架

　　钛合金支撑架为中空圆柱状，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2.5 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，图1)。同种异体骨支撑架亦为中空圆柱状，近端钝圆，骨笼外径为16 mm,长34 mm，骨笼壁厚2～3 mm,四周围有散在的小孔,直径1.5 mm,表面螺纹间距2.5 mm,螺纹深1.5 mm,笼的尾部有深1～2 mm、宽1.5 mm的横槽。由中国辐射防护研究院山西省医用组织库监制，取异体肱骨中段作为制备材料，经深冻、清洗、去髓、冻干、辐照灭菌等步骤后完成(图2)。并配有相应的空心钻头和攻丝。

　　1.3 手术方法

　　采用连续硬膜外麻醉，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，以平衡股骨颈的前倾角。常规消毒铺巾。预先将1枚导针放于髋关节前面皮肤处，在C型臂X线机监视下调整，使其与拟经股骨颈钻入到软骨下骨的骨坏死区中央的导针的路径一致，导针与股骨外侧皮质的交点和导针与大腿外侧皮肤的交点为皮肤切开区，大约在大转子下1～5 cm处。沿股骨外侧中线纵行切开皮肤、皮下组织及外侧筋膜，沿肌纤维方向钝性分离股外侧肌，暴露股骨近端外侧皮质。以第1枚导针为参照，在C臂X线机监视下将另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1.5 mm的配套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置于同种异体骨支撑架或钛合金支撑架内，填塞紧密，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。

　　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。

　　1.4 观察内容

　　每个病例单髋的手术时间、手术出血量、X线片进展情况、并发症的发生率及Harris评分变化(优：90～100分;良：80～89分;可：70～79分;差：≤69分)。数据采用SPSS 10.

　　0统计学处理软件分析处理，行两样本均数间t检验及卡方检验。

　　2结 果

　　2组所有患者均获得随访，平均随访47个月(24～67个月)，以最后1次随访资料作为最终评价依据。根据Harris髋关节评分，同种异体骨支架组(A组)优20髋，良10髋，可4髋，优良率88.2%;钛合金支架组(B组)优20髋，良11髋，可3髋，优良率91.2%。2组病例均无明显的并发症发生(图3、4)，2组病例的手术时间、术中出血量、Harris髋关节评分、X线片进展情况见表2，均无显著性差异，但2组术后的Harris评分均较术前明显提高，差异有显著性。表2 两组病例疗效比较(略)

　　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[1]。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。

　　Brown等[4]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[5]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(0.49)，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,本科杨述华教授曾研究设计了一种中空圆柱状带螺纹的钛合金支撑架，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。并应用于临床治疗股骨头坏死，取得较好的近期疗效[6]。但考虑到钛合金系金属异物，弹性模量较骨质大，且在股骨头坏死晚期需行全髋关节置换时影响股骨颈截骨平面。作者于是选择了同种异体骨材料，同种骨经过深冻、清洗、去髓、冻干、辐照灭菌等处理，具有免疫原性低、成骨能力强等优点，同时具有和自体骨一样的孔隙结构和弹性模量，有利于骨的传导和爬行替代，且具有一定的力学强度，能满足相应的力学支撑[7]，本组临床观察已证明，同种异体骨支撑架植入组和钛合金支撑架植入组临床疗效无统计学差异。

　　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[8]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Ficat Ⅱ期的患者中，髋关节的保存率无明显差别，分别是72%、83%，但在Ficat Ⅲ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%。

　　作者在临床治疗股骨头坏死病例时，综合目前治疗股骨头坏死几种方法的优点，用改良的髓芯减压术减轻股骨头骨内压力，以增加其血供和减轻病人疼痛;同种异体骨支撑架或钛合金支撑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和自体松质骨置入同种异体骨支撑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88.2%、91.2%，无并发症发生。该术式不破坏关节囊从而不损伤股骨头残余血供，且不影响日后进行其他股骨头修复术式及人工关节置换术。是较为理想的微创手术方法之一。

　　【参考文献】

　　[1]Lieberman JR,Berry DJ,Montv MA,et al.Osteonecrosis of the hip: management in the twentyfirst century[J].J Bone Joint Surg(Am),2002,84:834-853.

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　　[3]Mont MA,Ragland PS,Etienne G.Core decompression of the femoral head for osteonecrosis using percutaneous multiple smalldiameter drilling[J].Clin Orthop,2004,429:131-138.

　　[4]Brown TD,Pedersen DR,Baker KJ,et al.Mechanical consequences of core drilling and bonegrafting on osteonecrosis of the femoral head[J].J Bone Joint Surg(Am),1993,75:1358-1367.

　　[5]Kim YM,Lee SH,Lee FY,et al.Morphologic and biomechanical study of avascular necrosis of the femoral head[J].Orthopedics,1991,14:1111-1116.

　　[6]梅荣成,杨述华,杨 操,等.钛合金支撑架结合自体骨和DBM治疗股骨头坏死[J].中国矫形外科杂志,2006,14(7):509-511.

　　[7]邱贵兴,孙世荃.同种异体骨植入材料的临床应用[J].中华骨科杂志,2004,(10):635-637.

　　[8]Lieberman JR.Core decompression for osteonecrosis of the hip[J].Clin Orthop,2004,418:29-33.