骨水泥型人工股骨头置换术后患者全身与股骨假体周围骨密度的变化

　　作者：廖壮文 黄文铎 武兆忠1 作者单位：(广州医学院第二附属医院骨外科，广东 广州 510260)

　　【摘要】 目的 通过改良双能X线吸收法对骨水泥型人工股骨头置换术后患者的全身与股骨假体周围骨密度(BMD)变化的定量测定与分析，探讨假体周围和全身BMD变化的规律以及假体松动、不稳的相关因素。方法 于术后1 w、1、2、3、6、9个月、1、2、3年通过改良双能X线吸收法对37例年龄在65～80岁、因新鲜股骨颈骨折行骨水泥型人工股骨头置换术的患者全身BMD与股骨假体周围BMD变化进行3年的连续动态测量，其中股骨柄假体周围BMD按Gruen法分为7个兴趣区(R17)进行测量。然后将测得的各时相BMD值与术后1 w进行比较分析。结果 术后1年内股骨假体周围BMD变化总体呈下降趋势，较术后1 w下降6.63%(P<0.05)，而1～3年则下降速度减缓，但股骨假体周围BMD变化与全身BMD变化无明显相关关系(P>0.05)。术后1年内股骨假体周围BMD变化主要在Gruen1、 7区最明显，其中术后9月内呈明显下降趋势，且主要集中在术后1～6个月内，Gruen1区术后3月与6月分别较术后1 w下降18.88%和21.02%，Gruen7区术后3月与6月BMD分别较术后1 w下降22.79%和25.29%。而Gruen4区BMD术后3个月BMD回升，1年后恢复正常(P>0.05)。结论 DEXA仍是目前监测髋关节置换术后假体周围骨密度变化简单有效的方法。骨水泥型人工股骨头置换术后假体周围骨质丢失主要发生在术后3～6个月内，且以Gruen1、 7区最明显，其变化规律不但提示了术后早期负重功能锻炼以及早期防治股骨近端骨丢失、骨溶解的重要性，而且为术后早期假体松动或不稳定的评估、预测及进一步临床预防性治疗研究提供了良好的依据。

　　【关键词】 人工股骨头置换术;骨水泥型，骨密度;临床研究

　　骨水泥型人工股骨头置换术后股骨假体周围骨丢失可引起股骨假体松动、假体周围骨折，增加翻修手术的难度。随着人们对髋关节置换术的生物力学和技术方法的进一步深化研究及对假体的不断改进，人工假体寿命在近几十年来得到显著延长。目前，研究术后假体周围骨密度(BMD)变化规律是反映人工髋关节置换术假体设计、手术技术方法、假体预期寿命及假体松动相关防治方法的重要手段之一，本文自2005年5月至2009年6月对37例骨水泥型人工股骨头置换术后患者的假体周围BMD与全身BMD进行3年动态观察，以期获得更为准确、可靠的结果。

　　1 资料与方法

　　1.1 人工假体的选择 选用LINK公司人工股骨双动头，假体柄、头为合金。

　　1.2 纳入标准 年龄在65～80岁的新鲜股骨颈骨折患者。

　　1.3 排除标准 ①合并全身性代谢性骨病者。②C反应蛋白(CRP)>8 mg/L，疑有假体感染者。③术前因各种原因不能行走或合并有全身疾病不能耐受手术的患者。

　　1.4 临床资料 选择符合上述诊断标准的患者37例，其中男12例，女25例。年龄66～78岁，平均(72.3±5.9)岁。左髋17例，右髋20例。均为新鲜股骨颈骨折。

　　1.5 治疗方法 所有纳入患者的髋关节置换手术均由同一手术医疗小组完成，取髋关节后外侧切口(改良Gibson切口)，依次切开皮肤、皮下组织及深筋膜，劈开臀大肌纤维组织，内旋下肢暴露短外旋肌群，并距止点0.5 cm处切断，显露关节囊，距小转子上1.2 cm截断股骨颈并取出股骨头。然后按标准关节置换技术植入Depuy公司骨水泥型人工骨双动头，依次缝合关闭切口，留引流管进行引流。术后予以抗炎对症处理，2～3 d后拔除引流。术后2 w扶双拐负重行走。

　　1.6 假体周围BMD测量 按Gruen分区将股骨假体周围分为7个区，其中Gruen1区包括大转子及假体上1/3对应的外侧区域，Gruen2区为假体中1/3所对应的外侧区域，Gruen3区为假体下1/3所对应的外侧区域，Gruen4区为假体远端15个单位像素内的股骨干区域，Gruen5区为Gruen3区所对应的假体内侧区域，Gruen6区为Gruen5区与小转子下缘之间的区域，Gruen7区为小转子下缘与股骨颈截骨处之间的区域。测量时患者仰卧，双下肢内旋15°，髌骨在中立位。BMD的测定采用双能X线BMD仪(美国NORLAND XR36)(批内变异系数<1%)。并分别于术后1 w、1、2、3、6、9个月、1、2、3年，扫描股骨假体周围7个区及全身BMD。

　　1.7 统计学分析 将术后3、6、9个月、1、2、3年各时相的BMD值与术后1 w的BMD比较。BMD的变化率按照以下公式计算：变化率=〔(BMD本次BMD术后1 w)/BMD术后1 w〕×100%。结果用x±s表示，采用SPSS 12.0软件包进行回归分析及配对t检验。

　　2 结 果

　　37例患者完全获得随访者24例，获得1年随访者34例。股骨假体周围BMD随时间变化表明：术后1年内股骨假体周围BMD变化总体呈下降趋势，较术后1 w下降6.63%(P<0.05)，而1～3年内有所回升，但仍较术后1 w的BMD低，且股骨假体周围BMD变化与全身BMD变化无明显相关关系(P>0.05);术后1年内股骨假体周围BMD变化主要在Gruen1、 7区最明显，其中术后9月内呈明显下降趋势，且主要集中与术后1～6个月内，Gruen1区术后3月与6月分别较术后1 w下降18.88%和21.02%，Gruen7区术后3月与6月BMD分别较术后1 w下降22.79%和25.29%;而Gruen4区BMD术后3个月BMD回升(P<0.05)，1年后恢复正常(P>0.05)。见表1。表1 骨水泥型人工股骨头置换术后全身及股骨假体周围BMD值

　　3 讨 论

　　髋关节置换术后假体周围早期骨量改变在普通X线片上的诊断是困难的，而且也十分不可靠，Engh〔1〕认为X线分析法只有在骨量出现30%变化时才能显示，难以准确反映小于30%骨质状况。目前，双能X线BMD仪(DEXA)已能量化出3%～5%的BMD变化，必须注意的是，由于检测时患者体位对假体周围BMD有很大影响，所以每次检测时患者需保持相同体位，必要时使用下肢防旋支具使下肢保持相同的位置。通过术前与术后假体周围BMD的测定可了解手术因素对于假体周围骨量的影响。对于骨水泥固定型假体，由于骨水泥的使用使得假体周围BMD上升，Wilkinson〔2〕研究指出,骨水泥的使用会使假体周围BMD上升20%左右。因此本研究以术后假体周围的BMD值作为参照，以减少对术后BMD变化规律的判断误差。

　　骨质疏松患者股骨颈骨折行人工股骨头置换术通常首选采用骨水泥固定，骨水泥通过大块充填和骨水泥进入骨小梁形成的微观交锁实现假体的稳固固定。然而由于传统聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥的生物学相容性较差，在植入后骨水泥骨界面产生骨水泥毒性单体、磨损微粒可导致炎症及骨溶解，从而引起假体的松动。另外，由于骨水泥型人工股骨头置换术后新的关节由不同弹性模量的成分组成，应力分布重新分配，股骨近端的负荷将发生改变。由于应力遮挡效应，按Wolff力学定律，即术后髋关节负重力进行了从近端转移到远端的重新分配，身体重量绕过股骨近端直接传递到股骨干，使近端骨受力减少，继而影响骨的形式和改建，导致小梁骨减少、髓腔增宽、皮质骨变薄。

　　骨水泥型人工假体植入后由于骨水泥毒性单体、磨损微粒以及应力遮挡和肢体制动等多种因素导致假体周围骨量丢失。本研究从24例获得3年随访的患者观察到，术后1年内股骨假体周围BMD变化总体呈下降趋势，较术后1 w下降6.63%，而1～3年内有所回升但仍较术后1 w的BMD低，说明假体周围BMD在一定时期内随着时间的延长丢失的量逐渐减少。假体置换术后早期由于应力遮挡突出，股骨近端骨量丢失明显，Mofetta等〔3〕研究报告髋关节置换术后Gruen 1和7区在术后4个月内BMD丢失为12.7%，2和6区在术后7个月内骨量丢失为5.4%，3和5区术后7个月骨量增加5%。而Venesmaa等〔4〕对15例采用骨水泥固定的全髋关节置换术(THA)的患者5年随访。在THA后半年里，股骨假体周围BMD呈明显下降趋势，尤以股骨距区(即Gruen 7区)周围明显(约26%)，同时认为术前假体周围BMD低的区域，术后骨量丢失更严重。本研究中，从34例获得1年随访的患者观察到，术后1年内股骨假体周围BMD变化主要在Gruen1、 7区最明显，其中术后9月内呈明显下降趋势，且主要集中与术后1～6个月内，Gruen1区术后3月与6月分别较术后1 w下降18.88%和21.02%，Gruen7区术后3月与6月BMD分别较术后1 w下降22.79%和25.29%。由于假体置换后应力重新分布，主要集中在假体远端，Gruen4区术后3个月BMD回升(P<0.05)，1年后恢复正常(P>0.05)，且术后1～3年内仍有所增加。骨水泥型人工股骨头置换术后假体周围BMD的变化规律提示了术后患者长时间卧床或负重减少以及应力遮挡等因素所导致的股骨近端假体周围骨量丢失、BMD下降是造成假体逐渐不稳定及松动的主要原因之一，股骨近端Gruen1、 7区术后早期严重骨量丢失可导致假体近端出现微动、弹性摇摆，其将可能是假体早期松动或促进假体近端骨水泥骨界面炎症反应加剧的重要因素之一。由于术后随着患者逐渐开始负重功能锻炼，股骨假体周围的BMD下降速度也随之减慢，甚至于假体远端特别是Gruen4区，其BMD于术后1年可基本恢复至术前水平，这无疑说明减少术后卧床时间，早期开始负重功能锻炼是减少股骨近端骨丢失的重要方法之一。因此，把握骨水泥型人工股骨头置换术后假体周围不同区域的BMD的变化规律是术后假体松动或不稳定的评估及预测的重要方法之一，同时也为术后进一步临床局部骨质疏松预防性治疗及疗效判断提供良好的依据。

　　二膦酸盐等抗骨质疏松药物有抑制破骨细胞的活性和促进骨骼成骨的作用，本研究表明骨水泥型人工股骨头置换术后股骨假体周围BMD变化与全身BMD变化无明显相关关系，提示术后防治股骨近端局部骨质疏松治疗不能以全身BMD变化为参考指标。Nehme等〔5〕研究阿伦膦酸钠联合钙剂和安慰组单纯使用钙剂对假体周围骨量影响,也表明使用阿伦膦酸钠联合钙剂从术后第3个月骨量逐渐增加，而对照组在骨量丢失半年后骨量才开始增加。Yamaguchi等〔6〕对51例非骨水泥固定型髋关节置换术后12个月随访，发现术后给予阿伦膦酸钠口服能有效防止髋关节置换术后早期假体周围骨量的丢失,发现术后连续服用阿伦膦酸钠6个月骨量丢失为10%，而对照组骨量丢失高达26%，具有显著差异;该研究还认为使用高剂量依替膦酸钠(400 mg)可以减少因非骨水泥假体产生应力遮挡造成假体周围骨量的丢失。然而Fokter等〔7〕在一项对46例骨水泥固定全髋关节置换患者术后给予二膦酸盐口服的研究中发现术后口服二膦酸盐对于脊柱区BMD有增加意义,但对于术后1年内假体周围骨量的丢失并无明显的抑制。

　　因此，骨水泥型人工股骨头置换术后股骨假体周围局部骨质疏松的防治除药物治疗外，如何提高骨水泥型人工股骨头置换术的手术操作技术及进行术后早期开始负重康复锻炼等综合性防治仍是目前研究的重点。

　　【参考文献】

　　1 Engh CA，McAuley JP，Sychterz CJ,et al.The accuracy and reproducibility of radiographic assessment of stressshielding.A postmortem analysis〔J〕.J Bone Joint Surg(Am)，2000;82(10)：141420.

　　2 Wilkinson JM，Peel NF，Elson RA,et al.Measuring bone mineral density of the pelvis and proximal femur after total hip arthroplasty〔J〕.J Bone Joint Surg Br，2001;83(2):2838.

　　3 Molfetta L,Palermo A,Monteforte P,et al.DEXA analysis of Antega total hip prosthesis〔J〕.J Orthopaed Traumatol，2000;1:1721.

　　4 Venesmaa PK，Kroger HP，Jurvelin JS,et al.Periprosthetic bone loss after cemented total hip arthroplasty:a prospective 5year dual energy radiographic absorptiometry study of 15 patients〔J〕.Acta Orthop Scand,2003;74(1):316.

　　5 Nehme A，Maalouf G，Tricoire JL,et al.Effect of alendronate on periprosthetic bone loss after cemented primary total hip arthroplasty：a prospective randomized study〔J〕.Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot，2003;89(7):5938.

　　6 Yamaguchi K，Masuhara K，Yamasaki S,et al.Efficacy of different dosing schedules of etidronate for stress shielding after cementless total hip arthroplasty〔J〕.J Orthop Sci,2005;10(1):326.

　　7 Fokter SK，Komadina R，RepseFokter A,et al.Etidronate does not suppress periprosthetic bone loss following cemented hip arthroplasty〔J〕.Int Orthop，2005;29(6):3627.