性別相關髖關節生物力學差異對全髖關節置換術療效的影響

付君 徐馳 倪明 李想 柴偉 張國強 郝立波 周勇剛 陳繼營 劉承濤

全髖關節置換術(total hip arthroplasty,THA)可有效緩解關節疼痛、改善關節功能、提高患者的生活質量[1]。THA術中關鍵的目標之一是恢復正常髖關節生物力學，包括髖臼和股骨頭旋轉中心的重建[2]；其主要參數有髖臼旋轉中心高度和偏距以及股骨旋轉中心高度和偏距，并由此衍生出總高度和總偏距?？偢叨然謴涂捎行П３煮y關節穩定以及防止雙下肢不等長(limb length discrepancy,LLD)，總偏距的良好重建也能進一步加強髖關節的穩定性，降低聚乙烯磨損，改善活動度，增加外展肌力臂[3-4]。髖臼偏距恢復存在一定爭議，很多醫生術中選擇磨銼至真臼底，相對內移髖臼旋轉中心，即減小了髖臼偏距，致使單足支撐相過程中體重力臂減小，減小對股骨頭的應力從而延長THA生存時間[5]。然而，髖臼偏距減小也會引起髖臼撞擊、疼痛以及活動度減小[6]；而且為了維持關節穩定和外展力臂需要補償性的增加股骨偏距。相反，一些醫生術中恢復原始髖臼旋轉中心位置以保留更多骨量，因而可以增加活動范圍、減少撞擊[7]。既往研究報道性別對骨盆、髖臼以及股骨近端的形態學有一定影響[8-9]。在股骨側，女性股骨頭直徑和股骨偏距較??；男性股骨前弓和側弓較大；但股骨頸前傾角無性別差異。在髖臼側，男性骨盆較窄較長；女性髖臼前傾較大。Bonin等[7]報道術中磨銼至真臼底將導致95%男性和57%女性的髖臼偏距減小6 mm以上。因此，髖臼旋轉中心內移對男性THA的影響較大。既往文獻未見關于性別相關髖關節生物力學參數對術后療效的影響，本研究通過回顧性分析單側股骨頭壞死行THA患者影像學、功能評分和并發癥等，旨在評估性別相關髖關節生物力學差異對THA術后療效的影響。

資料與方法

一、資料

1.納入及排除標準：(1)納入標準：①2018年1月至2018年12月收治的單側股骨頭壞死患者(ARCO分期>2期[10])；②同一術者完成THA手術；③影像學、臨床資料完全。(2)排除標準：①手術側髖關節既往外傷史、手術史；②對側髖關節既往THA史；③對側髖關節ARCO分期>2期；④伴有影響THA術側運動和感覺的疾病，如下肢偏癱、小兒麻痹癥、腰椎間盤突出癥等。

2.病例來源：本研究共納入2018年1月至2018年12月解放軍總醫院骨科收治且由同一主刀醫生完成THA手術的單側股骨頭壞死患者共76例，其中男43例，女33例，平均年齡51.24(22～80)歲。男女兩組患者的基線資料，包括年齡、BMI(body mass index)、術前HHS評分差異無統計學意義(P>0.05)；與男性組患者比較，女性組患者身高較矮小(1.59 m比1.72 m;P<0.05)、體重較輕(61.24 kg比75.23 kg;P<0.05)、股骨頭直徑較小(46.98 mm 比53.33 mm;P<0.05)。

二、方法

1.手術：手術均采用后外側入路，臼杯假體：Pinnacle(Depuy，美國)和Betacup(Link，德國)；股骨柄假體為Corail(Depuy，美國)和LCU(Link，德國)，均選擇Delta陶對陶摩擦界面。髖臼旋轉中心的高度和偏距術中參考髖臼橫韌帶(臼杯口平面與橫韌帶平行)，且臼杯大小選擇參考對側股骨頭直徑(≤4 mm)。股骨旋轉中心的高度和偏距術中參考小粗隆頂點至股骨頭中心距離(高度)和大粗隆頂點至股骨頭中心距離(偏距)。

2.影像學測量：手術前后均拍攝標準的骨盆正位X線片和雙髖關節正側位X線片，雙腿之前放置50 mm標尺方便測量。髖關節解剖結構參數測量采用Orthoview軟件(Materialise，比利時)，由2名作者分別完成測量取其平均值，計算組內相關系數評估測量者之間差異。為了與對側正常髖關節對比，本研究中將手術側與對側髖之間的差值定義為“+”表示高度或偏距增加，“-”表示高度或偏距減小。

髖臼高度和偏距分別為髖臼旋轉中心至淚滴連線的垂直距離和至經過淚滴垂線的垂直距離(圖1)；股骨高度和偏距分別為股骨頭中心至坐骨結節連線的垂直距離和股骨中線的垂直距離(圖1)。髖臼底深度為股骨頭內側至淚滴外側距離減去1/2的關節間距(圖2)。

圖1 髖關節生物力學參數測量示意圖。髖臼高度和偏距分別為：髖臼旋轉中心至淚滴連線的垂直距離(AH)和至經過淚滴垂線的垂直距離(AO)；股骨高度和偏距分別為：股骨頭中心至坐骨結節連線的垂直距離(FH)和股骨中線的垂直距離(FO)

圖2 髖臼底深度測量示意圖。髖臼底深度為股骨頭內側至淚滴外側距離(a)減去1/2的關節間距(b)

3.術后隨訪：術后3、6、12個月常規對患者進行隨訪，隨訪內容主要包括影像學資料和HHS(Harris hip score)評分以及并發癥(脫位、假體周圍感染、骨折等)發生情況等。

結 果

一、一般資料分析

至末次隨訪，兩組患者均未見關節脫位、假體周圍感染、假體周圍骨折等并發癥發生(表1)。

二、術前髖關節生物力學分析

患側髖關節生物力學參數測量：男女兩組患者之間的股骨高度、髖臼高度和總高度以及髖臼深度的差異無統計學意義；男性組髖臼和股骨偏距均大于女性組(P<0.05)；同樣，男性組總偏距也較大(P<0.05)。

與對側髖關節對比結果顯示，患側髖臼高度和偏距均增大；但在男女兩組間差異無統計學意義，即股骨頭壞死晚期均導致髖關節旋轉中心相對于正常側向外、向上移位。股骨高度增大但股骨偏距均減??；但是在男女兩組間差異無統計學意義。術前患側下肢長度均較對側短縮，其中女性組平均短縮7.55 mm，男性組平均短縮7.14 mm(表1)。

表1 術前一般資料及髖關節生物力學參數測量

三、術后髖關節生物力學分析

術后男女兩組患者髖臼杯直徑大小分別為(54.84±0.35 )mm和(50.79±0.38) mm(P<0.05)。術后男性組患者股骨和髖臼的高度與偏距均大于女性組患者，即男性組患者術后恢復了相對較正常的髖關節生物力學。

1.高度差值：與對側比較，男女兩組的股骨和髖臼高度均增大，且男性組更明顯(P<0.05)；然而，兩組總高度差值均減小，且兩組之間差異無統計學意義，最終導致兩組的術側下肢長度差異無統計學意義。

2.偏距差值：與對側比較，男女兩組股骨偏距、髖臼偏距和總偏距的差值均減小，但是兩組之間的變化差異無統計學意義(表2)。

表2 術后髖關節生物力學參數測量

四、術后髖關節生物力學差值與HHS的相關性分析

術后1年隨訪時男性組和女性組患者的HHS評分分別為96.0(93.0,97.0)分和94.0(89.5,97.0)分(P<0.05)。男女兩組股骨高度、髖臼高度和總高度差值與術后HHS功能評分無相關性。男女兩組的總偏距和股骨偏距差值與HHS改善值無相關性；女性組髖臼偏距增加與HHS改善值呈正相關，由于女性組髖臼偏距平均減小1.98 mm，而男性組髖臼偏距平均減小1.89 mm，這也解釋了術后男性組患者總體HHS評分高于女性組患者(表2,3)。

表3 術后髖關節生物力學參數改變與HHS評分相關性分析

討 論

恢復正常的髖關節生物力學是THA術中關鍵目標之一。髖臼和股骨頭旋轉中心的高度和偏距在維持髖關節穩定以及髖周軟組織正常功能發揮重要作用[11-12]。本研究通過測量THA手術前后的術側和對側髖關節生物力學參數，發現性別差異性相關的生物力學對術后療效有影響。

手術前男女兩組患者總高度的差異主要來自于股骨側，髖臼高度幾乎相等，原因是男性股骨和股骨頭直徑均較大。因此股骨頭與小轉子之間距離也較遠，結果導致男性患者術后股骨高度增加大于女性患者；而髖臼側高度增加則來源于使用的臼杯直徑大小。從術前兩組患者的股骨頭直徑大小分析可知，本研究中男性患者選擇的臼杯偏小(臼杯直徑幾乎與股骨頭直徑相等)而女性患者選擇的臼杯偏大；其原因在于男性髖臼本身比較大，術中在盡量多的保留骨量情況下使用大直徑陶瓷對陶瓷摩擦界面，以致使術中選擇臼杯直徑較小，最終導致男性組患者的髖臼杯放置比女性組上移較多，其髖臼高度大于女性組。在本研究兩組患者總高度均較對側減??；而女性組總高度減小較多，其旋轉中心相對下移，影響了外展肌力臂。這可能與術后女性組患者術后HHS評分較低有相關性。

既往大量研究報道了總高度差異與LLD的相關性。本研究中男女兩組術后的總高度差和LLD均差異無統計學意義。但是，患者對LLD的感知是復雜的，受到脊柱側彎、骨盆傾斜和膝關節力線等多方面影響[13-14]。因此，盡管本研究中兩組患者術后LLD的差異無統計學意義，但是其HHS評分仍存在差異。

本研究發現術前男性組患者髖臼、股骨和總偏距均較大；而在女性組患者中髖臼旋轉中心內移導致的髖臼偏距減小與術后1年HHS評分較低有關。相反，男性組患者相對外移髖臼旋轉中心，術后HHS評分較高。Krutz等[6]證實了髖臼旋轉中心對骨性撞擊的影響大于股骨偏距，且臼杯內移和上移的影響最大[15-16]。

髖臼杯內移和下移也會影響外展肌力臂，因此需要相應地增加股骨偏距以代償。然而，Little等[4]研究證實股骨偏距增加>5 mm與較高的聚乙烯磨損率有關。Bonnin等[7]研究報道真臼底的內移可導致髖臼偏距減小，18%男性THA患者甚至達到了10 mm以上的內移。因此推薦髖臼杯放置于解剖位置或原位，術中磨銼髖臼時保留部分卵圓窩內脂肪墊(不磨銼至真臼底)。本研究結果也證實術中更傾向于內移臼杯，尤其是術前髖臼底較深的患者(女性偏多)，最終導致術后1年HHS評分改善較低。

本研究的局限性如下：(1)本研究的測量基于X線片，股骨旋轉會影響投射角度，從而導致股骨高度和偏距測量值不準；(2)本研究為針對單一病種(股骨頭壞死)的單中心研究，還需要繼續擴大樣本量和多中心驗證研究結果。

綜上所述，性別差異對髖關節生物力學參數有一定影響，具體表現為，女性組患者髖臼底深度較深，因而術中傾向于臼杯內移，導致髖臼偏距減小；且女性患者術中容易選擇較大號的髖臼假體，導致總高度減小，即旋轉中心內移、下移，最終可能影響術后功能恢復。