股骨頭假體直徑對人工全髖關節置換術療效的影響

吳程鍵，孫鵬程，劉培來

(山東大學齊魯醫院，濟南250012)

人工全髖關節置換術(THA)大約起源于20世紀40年代，我國大約從60年代以后也逐步開展THA。多年實踐證實，THA已經越來越成熟，其對改善髖關節功能及關節疼痛效果滿意。然而從THA開始的早期，股骨頭假體直徑大小是否對THA術后的療效有影響，一直是骨科醫師討論的話題。隨著醫療技術的進步和材料科學的發展，對股骨頭假體直徑大小與THA術后療效的相關研究逐漸增多。本文將從股骨頭假體直徑大小對THA術后關節脫位發生率、關節活動度、假體界面磨損、患者疼痛改善以及關節松動率的影響作一綜述。

1 股骨頭假體直徑與髖關節脫位發生率

使用傳統標準大小股骨頭假體的THA，術后脫位發生率在0.4% ～5.8%，而翻修患者假體脫位的風險更是高達13.0%，甚至有報道初次THA脫位發生率高達20.0%;而髖關節翻修手術中因脫位翻修者占22.5%［1，2］，其中關節脫位多發生在術后 3個月內［3］。飲酒高BMI、先天性發育性髖臼發育不良、精神疾病、炎性關節炎、高齡(＞80歲)、關節翻修以及選擇后外側手術入路都是引起術后關節脫位的重要因素［2］，而另一重要的因素則是股骨頭假體的直徑大小［3］。近年來，許多骨科醫師對股骨頭假體的大小與脫位關系進行了大量有意義的研究。大量文獻證實，大直徑股骨頭假體(直徑＞28 mm［4］)能夠顯著降低THA術后關節脫位的風險，并且直徑越大關節脫位發生率越低。Amlie等［5］對2 572例初次分別接受直徑為28 mm和32 mm假體的THA患者進行了為期1～8 a的隨訪，證實32 mm組中僅0.3%的患者出現關節脫位，而28 mm組為3.1%。Howie等［6］在一項 RCT研究中，對患者進行了1 a的隨訪，結果證實了接受股骨頭直徑36 mm假體置換者脫位風險顯著低于股骨頭直徑28 mm者。Bystrom等［7］研究發現，直徑32 mm股骨頭假體的因脫位導致的翻修低于28 mm者。而Bistolfi等［8］比較了接受股骨頭直徑28 mm(198例)與36 mm(259例)THA的患者的脫位情況，表明大直徑假體明顯低于小直徑假體的脫位。分析其中原因為大直徑假體減少了假體與假體、假體與髖部骨質的撞擊，并通過影像學得到證實;另外，增加了股骨頭假體的跳躍距離，即股骨頭假體中心髖臼假體邊緣的距離［3，9］。股骨頭假體直徑越大，假體脫位所要移動的距離越大。因此，在理論上跳躍距離越大，髖關節假體的穩定性越好。

2 股骨頭直徑與THA術后關節活動度

THA的一個重要目標在于改善和恢復患者髖關節的功能，使患者重新站立及正常行走。大直徑的股骨頭假體可增加假體間撞擊前關節擺動的角度，因而使用大直徑假體能夠提高術后關節的活動度。Burroughs等［1］進行的一項在髖關節模擬器上的研究報道了在直徑32～44 mm的假體較直徑28 mm假體獲得更優的關節活動度，當直徑＞32 mm時關節活動度明顯改善，并且消除了假體與假體的撞擊;同時當直徑＞38 mm時由于關節骨與骨撞擊，關節活動度未能繼續改善。而Cuckler等［3］對616例患者分別接受直徑為38 mm和28 mm的假體隨訪表明二者的關節活動度分別為154°和126°，但是獲得統計檢驗的證實。Lavigne等［10］進行的一項隊列研究證實，大直徑假體的活動度明顯改善，主要是改善了髖關節的屈曲及外旋。關節活動度的改善直接影響著患者日常活動能力(ADL)的改善。Isao等的研究分別測量了不同直徑的髖關節的屈曲及外展角度，顯示大直徑假體的活度明顯大于小直徑假體，作者同時比較了術后患者的ADL，此項研究包括穿脫褲子、襪子及修剪趾甲的能力，證實大直徑患者的ADL優于小直徑組，但未發現有統計學意義。由于以上研究的證據等級較低，因此也有研究者對于大直徑假體改善關節的活動度優于小直徑假體的結論提出了質疑。Zijlstra等［11］的隨機對照研究比較了直徑38～60 mm假體和28 mm假體關節活動度，術后隨訪1 a未獲得大直徑假體改善關節的活動度優于小直徑假體的結論。Hanna等［12］的單盲隨機臨床研究得到與Zijlstra相同的結論，但此兩項研究隨訪時間短。因此，大直徑股骨頭假體是否優于小直徑股骨頭假體，仍需要大樣本中心的隨機對照研究來證實股骨頭直徑與關節活動度的關系。

3 股骨頭假體直徑大小與假體磨損率

從THA開展早期，股骨頭假肢直徑大小是否能影響假體磨損率，一直是研究者爭論的話題。隨著越來越多研究的開展，我們認為大直徑股骨頭假體可增加假體的磨損。Tarasevicius等［13］對直徑32 mm的股骨頭假體和22 mm假體進行了回歸分析研究，結果顯示大直徑假體的磨損率是小直徑假體的2.8倍。Livermore等［14］對 385 例分別安裝了直徑為22、28、32 mm假體的患者進行了研究，表明32 mm假體組聚乙烯的磨損率明顯高于其他兩組。Eggli等［15］的一項前瞻性 RCT也證實，32 mm假體磨損率大于22 mm假體。股骨頭假體增大，相應的假體間聚乙烯襯墊的厚度要相應減小;當其厚度＜8 mm時，聚乙烯襯墊受到的壓力明顯增加;這些結論得到了生物力學實驗的證實［16］。但是考慮到大直徑假體表面單位面積承載的應力較低，故分析大直徑假體磨損明顯增加的原因是大直徑假體的聚乙烯襯墊過薄;因此有研究建議使用大直徑骨水泥假體時盡量使其厚度 ＞8 mm［17］。

但是以上研究是基于傳統聚乙烯襯墊，隨著材料科學的發展，人們發現傳統聚乙烯的替代品，即高交聯聚乙烯(HLPE)。體外實驗研究表明，HLPE耐磨強度較傳統聚乙烯高，并且未見其磨損率與股骨頭假體的大小相關。目前一些臨床研究表明，HLPE磨損率較傳統聚乙烯降低了45% ～99%［5，18］。而Lachiewicz等對HLPE假體進行研究證實，該類型假體能夠明顯降低磨損，且當假體達到磨合狀態時，其線性磨損率在每年0.01～0.02 mm，明顯低于導致假體松動的0.1 mm磨損率;同時還證實，大直徑假體的HLPE容積磨損率機會是小直徑假體的2倍，但二者皆低于導致假體松動的閾值［18，19］。因此，我們認為HLPE能夠顯著降低假體界面的磨損情況，是取代傳統聚乙烯的良好材料。

金屬對金屬界面相比金屬對聚乙烯摩擦系數大大降低。Silva等［20］研究表明，金屬對金屬髖關節假體的磨損率只有金屬對傳統聚乙烯的1/20～1/200。但是，金屬對金屬髖關節假體引起血清中鉻、鈷離子升高［21］，由此導致的過敏反應、假腫瘤、致癌性等依舊是骨科醫師擔心的問題，還需更長期隨訪明確。而大直徑金屬對金屬假體可較小直徑假體顯著升高血鉻及血鈷水平［22］，因此對選擇大直徑金屬對金屬股骨假體應慎重。

陶瓷對聚乙烯界面也是目前可供選擇的髖關節假體。Amanatullah等［23］對陶瓷對聚乙烯假體進行為期5 a的隨訪，證實界面的平均磨損率為每年218.2 mm，未見影像學可見的磨損;且該研究同時與陶瓷對陶瓷假體對比發現，雖然前者的線性磨損約為后者的3倍，但未影響患者的關節功能，也未提高假體的翻修率。如前所述，運用HLPE可取得更佳的效果。

陶瓷對陶瓷髖關節假體是目前所知磨損率最低的假體，其線性磨損率每年為5μm［23］。但是因股骨頭假體的增大勢必減少髖臼假體的厚度，由于其材料屬性的限制，過薄的髖臼假體可能導致該假體的碎裂，因而使過去大直徑陶瓷對陶瓷假體的運用受到限制［3］。陶瓷假體碎裂可能與假體的制作工藝密切相關。近年來，由于制作工藝的顯著提升，顯著降低了陶瓷對陶瓷假體摩擦系數，提高了抗爆裂強度。在一項多中心前瞻性的隨機對照研究中，為期48個月的隨訪過程中未發現陶瓷股骨頭假體與髖臼假體碎裂［24］。因此，工藝改進為使用大直徑股骨頭假體提供了可能。Solarino等［25］對117例使用直徑32 mm的陶瓷假體隨訪24～144個月，未出現股骨頭假體或是髖臼假體碎裂。雖然如此，假體碎裂仍然是陶瓷假體THA手術失敗不可忽視的因素，同時尚無更大直徑陶瓷假體運用的報道;另外，陶瓷假體面臨著費用高、術后陶瓷假體噪音等并發癥，是陶瓷假體運用不可忽視的問題。

4 股骨頭假體直徑大小與術后髖關節疼痛的改善及假體松動

THA的首要目的為改善患者關節疼痛，也是THA最主要的手術適應證。對于術后髖關節疼痛的改善，無論是大直徑股骨頭假體還是小直徑股骨頭假體，都能獲得令術者及患者滿意的效果，但是目前研究未能證實股骨頭假體直徑的大小與疼痛的改善有顯著的關系。Shen等［26］對直徑 28、32、36 mm股骨頭假體進行研究，表明各組對術前疼痛改善顯著，然而各組間無顯著差異。Luo等［27］研究也證實，假體大小不影響髖關節疼痛改善。Matsushita等［28］在研究假體直徑與關節活動度時，也完成了其對術后髖關節疼痛改善的研究，通過HHS評分評價了術后大直徑與小直徑假體的疼痛改善情況，證實直徑為32 mm和26 mm的髖關節假體對于改善髖關節疼痛無統計學差異。

THA術后關節假體松動是關節翻修的重要原因，因此需要術者考慮是否大直徑假體明顯影響假體的松動率。因為大直徑假體與傳統聚乙烯可導致更嚴重的假體磨損，產生更多的摩屑，導致假體周圍骨溶解，而假體周圍骨溶解是假體松動的重要原因［13，15，18，29］。Lachiewicz 等［30］對 122 例接受大直徑金屬對金屬或金屬對HLPE髖關節假體患者隨訪5～10 a，未發現髖臼骨溶解或影像學可見的髖臼或股骨假體松動。似乎運用磨損率低的材料假體，可以減少假體松動率。但以上研究并非是對股骨頭假體直徑與假體松動的專題研究，其證據水平低，是否能夠采信，值得商榷。故而股骨頭假體直徑與假體松動的的關系，需要更多的專題研究來佐證。

綜上所述，大直徑股骨頭假體在防止髖關節術后關節脫位方面具有顯著的優勢，并得到廣泛認可;同時，大直徑假體增加假體界面磨損也是受認可的。而對于術后髖關節活動度及日常活動的改善與假體直徑大小關系尚存在較大的爭議，有作者對大直徑股骨頭假體能改善關節活動度存在明顯的質疑;而HHS評分、髖關節假體的松動率以及疼痛改善與假體直徑大小的關系目前研究不充分。雖大直徑股骨頭假體可因磨損顆粒的產生而導致假體松動，但是由于假體材料的更新(如金對HLPE體或陶瓷對陶瓷假體)，可明顯減少磨損顆粒，從而降低假體松動率。大直徑假體由于髂撞擊綜合征導致腹股溝持續性疼痛的發生率更高［31，32］。通過上述陳述認為，當為降低術后假體脫位時，大直徑假體可獲得滿意效果。因此建議對有飲酒、肥胖、先天性發育性髖臼發育不良、精神疾病、炎性關節炎、高齡(＞80歲)、關節翻修、活動量大等易脫位因素之一的患者，應與其協商是否選擇大直徑假體，而有兩個或更多上述因素時建議使用大直徑假體［2，33］。

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