髖關(guān)節(jié)置換股骨側(cè)骨水泥鞘質(zhì)量和厚度分析

作者：蔡宏，張 克，田 華，劉 巖，李子劍    作者單位：(北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科，北京 100191)

【摘要】  [目的]分析髖關(guān)節(jié)置換骨水泥型股骨假體周圍水泥鞘的質(zhì)量和厚度。[方法]回顧北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科自2004年2月-2007年12月采用相同入路、操作技術(shù)和假體完成的262例(279髖)初次髖關(guān)節(jié)置換病例，分析術(shù)后出院前X線片，對股骨側(cè)骨水泥鞘質(zhì)量和厚度進行分析。[結(jié)果](1)按Barrack標準，骨水泥質(zhì)量A級87.1%，B級11.8%，C級1.1%，無D級骨水泥;(2)按Gruen分區(qū)，骨水泥鞘厚度<2 mm區(qū)域多見于正位片上1、2、5區(qū)和側(cè)位片上8、9、12區(qū);透亮帶多位于假體中遠端的2～5區(qū)和10～12區(qū);氣泡影出現(xiàn)在假體遠端的3～5區(qū)和10～12區(qū)。(3)股骨假體和股骨解剖軸線在正位片上的夾角，在骨水泥鞘厚度>2 mm組中為1.46°±0.75°(-1.60°～3.41°);在骨水泥鞘厚度<2 mm區(qū)域組中為3.90°±1.52°(-2.99°～7.69°)，兩組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。[結(jié)論]正確使用第3代骨水泥技術(shù)，可獲得可靠的骨水泥固定質(zhì)量。股骨假體應(yīng)參考股骨解剖軸線中立位置入，以期獲得均勻一致，足夠厚度的骨水泥鞘。

【關(guān)鍵詞】  關(guān)節(jié)成形術(shù)，置換，髖; 骨水泥; 治療結(jié)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：[ob[x]jective]To evaluate the quality and thickness of the cement mantle of femoral components in primary hip arthroplasty.[Method]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.[Result]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).[Conclusion]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

　 從1960年Charnley醫(yī)生成功引入骨水泥固定的低摩擦髖關(guān)節(jié)置換以來，骨水泥型髖關(guān)節(jié)置換獲得了良好的長期隨訪結(jié)果[1,2]。盡管目前存在生物固定和骨水泥固定的爭論，但就股骨側(cè)假體而言，骨水泥固定技術(shù)可重復(fù)性好，假體遠期生存率優(yōu)異，尤其適用于60歲以上患者，20年的有效率可達95%，因而成為衡量其它新型置換術(shù)的“金標準”[3]。同時，隨著骨水泥技術(shù)的進步，從上世紀90年代開始應(yīng)用的“第3代”骨水泥技術(shù)[3]，通過骨水泥真空攪拌，假體中置以及骨水泥加壓等步驟使得假體周圍獲得均勻一致的骨水泥鞘，從而進一步提高了骨水泥質(zhì)量和假體的遠期生存率。國內(nèi)自1995年周乙雄等[4]報告首先開始使用第3代骨水泥技術(shù)以來，鮮有關(guān)于骨水泥操作技術(shù)及臨床結(jié)果發(fā)表。作者通過分析髖關(guān)節(jié)置換中骨水泥型股骨假體周圍骨水泥鞘的質(zhì)量和厚度，總結(jié)臨床應(yīng)用經(jīng)驗。

　　1 臨床資料與方法

　　1.1 一般資料

　　回顧北京大學(xué)第三醫(yī)院骨科自2004年2月-2007年12月完成的髖關(guān)節(jié)置換病例。入選標準為采用改良外側(cè)Hardinge入路的初次髖關(guān)節(jié)置換，第3代骨水泥技術(shù)，使用Exeter股骨假體(Stryker Howmedica，法國Benoist Girard公司生產(chǎn))。有完整的影像學(xué)資料，包括術(shù)前骨盆正位、雙髖正側(cè)位X線片;術(shù)后出院前手術(shù)側(cè)正側(cè)位X線片。要求術(shù)后X線片包括股骨假體全長及遠端塞以遠。

　　滿足以上標準的病例共262例(279髖)，平均66.4歲(25～94歲)。其中男88例，女174例。術(shù)前原發(fā)病為：股骨頸骨折(新鮮)97例(97髖)，股骨頸骨折(陳舊)繼發(fā)股骨頭缺血性壞死20例(20髖)，髖臼骨折繼發(fā)髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎3例(3髖)，股骨頭缺血性壞死繼發(fā)髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎 60例(67髖)，先天性髖關(guān)節(jié)發(fā)育不良42例(45髖)，原發(fā)性髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎23例(26髖)，髖關(guān)節(jié)滑膜軟骨瘤病2例(2髖)，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎10例(13髖)，強直性脊柱炎4例(5髖)，陳舊性感染繼發(fā)髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎1例(1髖)。17例(17髖)術(shù)前股骨側(cè)有內(nèi)固定，術(shù)中先取內(nèi)固定后行髖關(guān)節(jié)置換。

　　1.2 股骨側(cè)手術(shù)操作方法

　　側(cè)臥位，所有病例均采用改良外側(cè)Hardinge入路。股骨側(cè)有內(nèi)固定的先取出內(nèi)固定。先行髖臼側(cè)手術(shù)(因髖臼側(cè)技術(shù)非本文討論內(nèi)容，從略)。股骨側(cè)盒式骨刀開髓后，手動擴髓，用不同型號的髓腔銼依次銼磨髓腔至合適。用高壓脈沖沖洗裝置(Stryker Surgilav Plus Pulsed Irrigation System)沖洗髓腔壁碎屑和松質(zhì)骨內(nèi)積血，紗布擦干。在假體遠端2cm處放置遠端塞。真空骨水泥攪拌系統(tǒng)(Biomet OPTIVAC)攪拌骨水泥，骨水泥為RefobacinPalacosR 40抗生素骨水泥(Biomet)，或Cemex Genta抗生素骨水泥(Tecres)。待骨水泥粘度合適后，用硅膠封口器封住股骨髓腔開口，髓腔內(nèi)放置負壓吸引管，骨水泥槍在股骨內(nèi)逆行性加壓灌注骨水泥，并逐漸拔出負壓吸引管。股骨假體遠端安裝中置器，前傾15°插入股骨假體后，硅膠和金屬柄封住髓腔口，保持穩(wěn)定，至骨水泥完全凝固。

　　1.3 術(shù)后影像學(xué)評估方法

　　出院前拍攝術(shù)后手術(shù)側(cè)正側(cè)位X線片，并按以下標準評估。

　　1.3.1 按照Barrack[5]標準，對股骨側(cè)骨水泥質(zhì)量作出評價。A級：股骨髓腔完全由骨水泥填充，骨水泥-骨界面呈一片白色，無透亮帶;B級：骨水泥-骨界面有輕微的透亮帶;C級：骨水泥-骨界面>50%的范圍內(nèi)有透亮帶或骨水泥鞘有部分缺損;D級：骨水泥-骨界面的范圍內(nèi)呈透亮帶或者股骨柄遠端骨水泥缺失。

　　1.3.2 按照Gruen[6]分區(qū)(圖1)，觀察透亮帶、骨水泥鞘缺損、氣泡影出現(xiàn)的區(qū)域。

　　1.3.3 按照Gruen分區(qū)，以已知的股骨假體金屬頭直徑作為參考，測量并記錄正側(cè)位X線片上骨水泥鞘厚度<2 mm的區(qū)域。將各區(qū)骨水泥鞘厚度均>2 mm的列為A組，骨水泥鞘厚度存在<2 mm區(qū)域的列為B組。

　　1.3.4 測量正位X線片股骨假體與股骨軸線之間的夾角。股骨假體外翻，角度記為正值;股骨假體內(nèi)翻，角度記為負值。應(yīng)用SPSS 12.0軟件對A、B兩組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學(xué)分析，數(shù)據(jù)用±s表示，首先經(jīng)過方差齊性檢驗后采用兩獨立樣本t檢驗進行統(tǒng)計學(xué)分析。

　　2 結(jié) 果

　　術(shù)后股骨側(cè)骨水泥質(zhì)量A級：243髖(87.1%);B級：33髖(11.8%);C：3髖(1.1%);D級：0髖(0%)。典型病例見圖2。

　　B級骨水泥中透亮帶出現(xiàn)部位：2區(qū)15髖，3區(qū)22髖，4區(qū)8髖，5區(qū)8髖，10區(qū)9髖，11區(qū)8髖，12區(qū)3髖;C級骨水泥鞘出現(xiàn)缺損部位：5區(qū)2髖，7區(qū)1髖，12區(qū)2髖;出現(xiàn)氣泡影的區(qū)域：3區(qū)5髖、4區(qū)3髖、5區(qū)5髖、10區(qū)4髖、11區(qū)3髖、12區(qū)5髖。

　　骨水泥鞘厚度<2 mm的區(qū)域：1區(qū)41髖，2區(qū)12髖，3區(qū)9髖，5區(qū)31髖，8區(qū)31髖，9區(qū)17髖，10區(qū)3髖，12區(qū)23髖。 根據(jù)骨水泥鞘厚度，A組213例(227髖)，B組49例(52髖)。

　　A組中股骨假體與股骨解剖軸線之間的夾角為1.46°±0.75°(-1.60°～3.41°);B組中夾角為3.90°±1.52°(-2.99°～7.69°)。檢驗結(jié)果t值=6.02，P=0.000，兩組結(jié)果差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。

　　3 討 論

　　骨水泥是填充劑，而不是粘合劑。骨水泥鞘承擔將機械應(yīng)力從假體傳導(dǎo)到骨組織的作用。為達到長期有效的應(yīng)力傳導(dǎo)，避免假體無菌性松動和失敗，需要在骨水泥和松質(zhì)骨界面之間形成良好的微交鎖(micro interlock)，通過骨水泥的有效滲透，與松質(zhì)骨骨小梁形成牢固結(jié)合，并在假體周圍形成完整均勻的骨水泥鞘，沒有空隙、缺損、氣泡或者裂紋，厚度至少>2～3 mm，并且超過假體遠端10 mm。骨水泥技術(shù)的演變過程正是對這一機制認識的不斷深化。本組通過應(yīng)用第3代骨水泥技術(shù)，取得了較為理想的骨水泥固定質(zhì)量，98.9%的病例為A、B級骨水泥。

　　雖然目前還無法準確定義什么是真正“理想”的骨水泥鞘，但顯然骨水泥-骨界面的透亮帶，骨水泥鞘過薄、缺損、氣泡等都會減弱局部骨水泥的強度。骨水泥鞘斷裂(cement fracture)也容易發(fā)生在這些區(qū)域[7]，磨損顆?？梢酝ㄟ^缺損和斷裂部位，進入骨水泥-骨界面，造成骨溶解和假體無菌性松動，影響假體的遠期生存率。盡管只有在系列隨訪的X線片中看到廣泛的、持續(xù)進展的透亮帶才意味著可能發(fā)生假體松動，但是術(shù)后即刻出現(xiàn)在骨水泥-骨界面的透亮帶則和骨水泥操作技術(shù)有關(guān)。本組病例中出現(xiàn)透亮帶和氣泡的部位均位于假體柄的中遠端(2～5區(qū)，10～12區(qū))，我們分析和注入骨水泥時粘度較低，負壓吸引管拔出過早，遠端空氣和殘余血液排除不夠，未能達到理想的加壓狀態(tài)有關(guān)。

　　第3代骨水泥技術(shù)的核心是骨水泥加壓[3]。要達到良好的加壓，我們體會必須注意以下幾點：(1)獲得封閉的髓腔。中國人髓腔直徑相對較細[8]，通常直徑12、14 mm的遠端塞能夠滿足封閉遠端髓腔的要求。如果術(shù)前股骨側(cè)有內(nèi)固定，術(shù)中取出后釘孔用松質(zhì)骨填塞。本組17髖術(shù)前有內(nèi)固定，術(shù)中均獲得良好的骨水泥加壓固定;(2)脈沖沖洗已經(jīng)成為骨水泥固定的必須步驟。體外試驗和臨床結(jié)果都表明，使用骨水泥前進行脈沖沖洗，有助于清除髓腔及骨小梁內(nèi)的骨碎屑、血液、脂肪，提高骨床準備質(zhì)量，從而獲得更好的骨水泥滲透，同時也能減少因為骨水泥加壓而引起栓塞的風(fēng)險;(3)注入骨水泥前，通過麻醉控制性降低血壓、干燥髓腔和使用遠端負壓吸引裝置等措施，可以有效減少骨小梁內(nèi)滲血對骨水泥固定質(zhì)量的影響;(4)必須把握骨水泥注入的時機。股骨側(cè)常使用中、低粘度骨水泥，理想的注入時機是骨水泥處于工作期(即面團期)。如果骨水泥太稀，則無法獲得有效的加壓;(5)假體置入時，是對骨水泥的2次加壓。在假體置入后，應(yīng)避免假體旋轉(zhuǎn)或晃動，使用硅膠和金屬柄封，可以起到維持假體位置、持續(xù)加壓的作用，防止骨水泥凝固發(fā)熱時假體部分退出[9]。

　　骨水泥鞘厚度不<2 mm[5]已為多數(shù)學(xué)者接受。影響骨水泥鞘厚度的因素有股骨的解剖形態(tài)，髓腔的準備，股骨柄假體的大小和設(shè)計，假體的中置和手術(shù)顯露等。(1)股骨近端髓腔略呈向前弓形，堅硬的股骨距及其延長線將股骨上段髓腔分為前后2個部分，假體只能進入前外側(cè)半的“有效髓腔”，因此矢狀位上股骨假體近端易偏前，遠端則偏后[10]。作者的結(jié)果也證實，對于直柄型的假體，在側(cè)位片上，8、9、12區(qū)的骨水泥厚度容易偏薄(圖3)。建議在使用直柄無頸領(lǐng)假體時，股骨距可適當留短(10～15 mm)，盡可能靠近梨狀窩后外側(cè)開髓，并盡量清除后側(cè)股骨距表面突起的骨質(zhì);(2)Charnley[11]認為要達到骨水泥和松質(zhì)骨良好的交鎖固定，必須保留2～3 mm的松質(zhì)骨結(jié)構(gòu)。因此作者提出應(yīng)使用“有限”擴髓和銼髓技術(shù)。特別對于高齡、骨質(zhì)疏松的患者，通常皮質(zhì)骨變薄，松質(zhì)骨骨小梁稀疏，過度的擴髓和銼髓導(dǎo)致無法保留皮質(zhì)骨內(nèi)面足夠的松質(zhì)骨厚度，安裝的假體過大，骨水泥鞘偏薄。應(yīng)避免使用電動擴髓裝置，在術(shù)前X線片上計劃術(shù)中使用的擴髓鉆、髓腔銼及假體的型號;(3)由于股骨距承受較大的壓力(Gruen 7區(qū))，該部位骨水泥應(yīng)至少保持4 mm厚。所有部位應(yīng)避免金屬假體與骨質(zhì)直接接觸[12]，在準備髓腔時，注意保留股骨近端前側(cè)和內(nèi)側(cè)的松質(zhì)骨，以保證骨水泥厚度;(4)假體在髓腔內(nèi)應(yīng)盡量保持中立位。假體外翻，會增加股骨距的負荷引起松動;內(nèi)翻則易導(dǎo)致假體遠端骨水泥厚薄不均，假體外側(cè)皮質(zhì)接觸應(yīng)力增加。相較而言，假體內(nèi)翻位更易導(dǎo)致遠期失敗，因此可適當多去除股骨髓腔近端外壁骨質(zhì)，置入假體時避免外側(cè)軟組織阻擋，置入后避免受力及晃動。從本研究結(jié)果看，骨水泥鞘厚度存在<2 mm區(qū)域組(B組)的病例，假體與股骨軸線之間的夾角明顯偏大，與厚度均>2 mm(A組)存在統(tǒng)計學(xué)差異?？赡茌^為理想的對線是兩者之間的夾角<3°。本組中出現(xiàn)3髖C級骨水泥，均為骨水泥鞘部分缺損，其中2例假體與髓腔成角超過5°(分別為7.12°、7.69°)，假體遠端5、12區(qū)緊貼皮質(zhì)，造成骨水泥缺損。另1例由于刮除周圍溢出的骨水泥時7區(qū)骨水泥被帶出導(dǎo)致。

　　圖1 Gruen分區(qū) 圖1a 前后位片 圖1b 側(cè)位片 圖2 男，78歲，右側(cè)雙極人工股骨頭置換術(shù)后即刻正側(cè)位X線片，A級骨水泥，骨水泥鞘厚度均勻 圖3 側(cè)位片示股骨假體軸線A和股骨解剖軸線B之間的夾角為5.18°，假體近端偏前，遠端偏后，8、9、12區(qū)(箭頭所示)骨水泥偏薄

　　本研究的局限性在于應(yīng)用普通X線片研究術(shù)后骨水泥質(zhì)量和厚度，由于分辨率及投照角度、攝片質(zhì)量等原因，測量結(jié)果會存在一定誤差;對于骨水泥質(zhì)量的分級和細節(jié)的評定，也會存在觀察者間誤差。Valdivia等[13]應(yīng)用三維CT掃描，在橫斷面上逐層分析假體周圍骨水泥鞘的厚度，準確性大大提高，但是目前僅處于實驗室研究階段。在臨床工作中，使用X線進行連續(xù)的隨訪評估，仍然是一種總結(jié)骨水泥技術(shù)使用經(jīng)驗，提高手術(shù)操作技巧，觀察假體遠期生存率的簡單有效的方法。

　　通過本研究及以往文獻提示，正確使用第3代骨水泥技術(shù)，可獲得可靠的骨水泥固定質(zhì)量。股骨假體應(yīng)參考股骨解剖軸線中立位置入，以期獲得均勻一致，足夠厚度的骨水泥鞘。

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