近端股骨髓腔几何形状的改变对人工髋关节置换术后存活率的影响

近端股骨髓腔几何形状的改变对人工髋关节置换术后存活率的影响 近端股骨髓腔几何形状的改变对人工髋关 节置换术后存活率的影响 中华关节外科杂志(电子版)2oo9年8月第3卷第4期chinJJ0intsurg(ElectmnicEdition),August2009,Vo1.3,N0.4 近端股骨髓腔几何形状的改变对人工髋关节 置换术后存活率的影响 李永恩赖玉树郑诚功 临床论着? 【摘要】目的探讨并测量退行性关节炎(0A),股骨头缺血性坏死(0N)及骨质疏松症(0P) 并发股骨颈骨折(FNF)三种髋关节疾病患者的近端股骨髓腔开放指数(Cn),并找出其外型差异的 原因.方法从l993年至1999年,本研究共收集了369例上述髋关节疾病的患者,其中69例为OA 患者,199例为0N患者,10I例为0P并发FNF患者,均对其测量近端股骨髓腔的形状.结果与正 常对照组(103例)对比后发现,FNF组的cFl较其他三组小;0A组也比正常组小.在控制了四组年 龄分布的差异后,仅剩FNF组及正常对照组有差异.结论年龄才是造成各组间近端股骨CFI不同 的主要原因. 【关键词】关节成形术,置换,髋;股骨髓腔外型 Thee肌ct0fthechangeOfpr0ximalcanalgeometry0nthesurViVorshipafterhipreplacementLEE y0一e,,?s,C船?Ge一.0^.edc却0nm,Js舶一Jsr fof?Z,e111,Cn0 Co不sp0ndnguchor:CHENGCheng—ung,E—mn浣ckng@chinese—onho.com 【Abstract】0bjectiveThepurpose0fthisstudywast0measurethecanalnareindex(cFI)of threediseases(osteoarthritic,osteonecI_0ticandosteopomtic)andfindtheflactorwhichcausedthe diflference0fcanalshapeinpatients.MethodsFmmJanuaryl993toDecember1999,369caseswere collectedf0rthestudytoanalyzethepr0xima1m0mlcanalshapesin0steoanhritic(0Aoup,69 cases),0steopoIDtic(FNFgr0up,10lcases)and0steonecrotic(0Ngroup,199cases)patients.Results SignicantdiflfeI_encesinCF1weI_efoundbetweentheFNFgr0upandtheotherthIleegroupsrespectively; anda1sobetweenthe0Agr0upandnormalgr0upinanage— unmatchedstudy.Diflferencewasonlyseen betweentheFNFandn0m1algmupafterage— matchedc0ntml|ConclusiOIlsTheresultsseemedtobe explicablebyagefactor. 【Keywords】Arthmplasty,replacement,hip;Femoralcanalgeometry 近端股骨髓腔的形状及大小在人工髋关节的设 计,手术及术后股骨柄的存活率方面均很重要.先 前的研究显示,正常的髋关节近端股骨髓腔几何形 状及大小的差异相当大.Dorr等?与Noble等均 提出描述髓腔形状与分类方式的重要性.Noble等 并提出髓腔开放指数(canalnareindex,cFI)的测 量方法,且将股骨假体的形状及大小简化成不同的 型号.简化分类的虽然可涵盖大部份范围,却 无法百分百吻合实际上的差异.至今对于现有 产品适合使用的髓腔形状却没有明确的指引. 髓腔形状是选择股骨假体时必须考虑的因素. 非骨水泥式假体的长期稳定度是依靠骨头长人金属 表面,当骨与股骨柄密合度不良而引起界面相对运动 超过2o0m时,骨组织不易长人金属表面,而造成股 作者单位:l11台北,财团法人新光吴火狮纪念医院骨科(李永恩);l12台北,阳明大学骨科器材研发中心(赖玉树),医学工程研究所 (郑诚功) 通讯作者:郑诚功E-mai1:ckcheng@chinese-0nho.com 中华关节外科杂志(电子版)2(】o9年8月第3卷第4期chinJJ0imsurg(E1ectrI)I1icEdmon),August20o9,Vn1.3,N0.4 骨柄的稳定性差,引起患者疼痛及降低股骨柄的使用 ,股骨髓内腔外型会因年龄,种族,性别, 寿命.然而 生活习惯及某些髋关节疾病而改变..对于较为 常见的髋关节疾病例如退行性关节炎(0sIeoarthtis, OA),股骨头缺血性坏死(0ste0necmsis,ON)或骨质 疏松症(osteoporosis,0P)等疾病是否会影响髓腔的 形状,目前并没有相关研究. 本研究探讨髋关节三三种常见疾病,即0A,0N 及0P并发股骨颈骨折(fem0mlneckacture,FNF) 均会改变近端股骨髓腔的形状,即其CFI的分布与 正常人的差异.分析这三种髋关节疾病是否造成股 骨柄与髓腔吻合度不同,以增加术后x线片上股骨 柄假体松动或人工髋关节失败率的原因. 资料与方法 本研究回顾性地收集从1993年1月至1999年 l2月在财团法人新光吴火狮纪念医院接受全髋关 节及双极式半髋关节置换术的患者,共5O8例.排 除条件包括:年龄小于20岁或大于8O岁的患者,术 前x线片拍摄质量不良的患者,继发性OA,股骨颈 骨折合并0N,病理性FNF,近端股骨骨折愈合不良 及其他髋关节炎,如僵直性脊椎炎,类风湿性关节 炎,红斑狼疮等.人选的369例患者进行第一与第 二阶段基本病例分析与近端股骨髓腔几何形状测 量,其中FNF组有10l例,0A组有69例,0N组有 199例.这些患者的年龄介于20至80岁,其中男 22l例,女148例.上述369例在排除骨水泥固定 式股骨柄,有领式股骨柄及不良术后x线片的患者 后,其中的233例进行第三阶段三种不同疾病的股 骨柄与髓腔吻合度的分析.在233例患者中,剔除 术后追踪x线片质量不良的案例后,余下的207例 进行第四阶段的研究,利用x线片诊断的方式进行 股骨柄术后存活的分析.本研究共收集了110例正 常者的x线片进行测量,排除年龄小于20岁及大 于8O岁者6例,以及遗漏数据者1例,剩下103例 做为本研究的正常对照组(N组). 本研究第一阶段包含369例患者,记录患者的 号码,姓名,年龄,性别,体重,工作,相关内分泌疾 病,诊断,手术日期,手术方法,产品厂牌,型号,固定 方法,术后并发症,翻修的日期及原因.第二阶段为 相同的369例患者,利用其术前X线片测量近端股 骨CFI(图1a),以及股骨颈的Singh指数(描述 海绵骨的骨质).第三阶段为233例,利用其术后1 周内的x线片测量干一腔比(图1b),用以描述 股骨柄与髓腔的吻合度.第四阶段为2O7例,收集 随访的x线片(半年,1,2,3,4,5,7年及10年),记 录并测量股骨柄的沉降(图lc)及倾斜角(图1d) 的程度,用来判断股骨柄是否松动.股骨柄沉降的 测量方法是先以术后x线片测量股骨大粗隆尖端 与股骨柄肩部的距离作为股骨柄的起始位置,如图 1c中的c值.若此距离变大,代表股骨柄的下沉. 股骨柄倾斜角的测量方法是以术后x线片测量股 骨柄与骨髓腔中轴的夹角,若股骨柄在骨髓腔内呈 内翻角度则夹角为正,反之为负值.对比术前术后 的x线片,若股骨柄下沉?2mm,或倾斜角改变? 3.,则认定股骨柄可能己经松动.本研究将股骨 柄移位和股骨柄髓腔吻合度进行统计分析,以了解 两者是否相关,也将进行髋关节翻修的患者与股骨 柄髓腔吻合度的相关分析.统计方法采用变异分析 (AN0VAtest)及事后测定(p0st—hoctest),独立样本 t检验,卡方检验及线性回归等方法分析各组数据 的差异,以P<0.05判定为差异有统计学意义. 结果 三组患者(共369例)的年龄,性别及体重分布 见表1.其中FNF组的平均年龄为70.3岁(52,79 岁),OA组为61.3岁(23,79岁),ON组为46.5岁 (22,79岁).N组(共103例)的平均年龄为53.2 岁(21,80岁).singh指数的分布见图2,其中FNF 组的singh指数值最低,0N组最高. 表l四组患者基本资料的比较(互?s) 注:尸<O.O5(xtest);P<0.O5N组对FNF组,FNF组对0A 组,FNF组对0N组,0A组对ON组(AN0VAtest) 所有患者(共369例)的CFI平均值为(3.8? O.8)(2.0—6.5),N组(共103例)(4.2?0.9)(1.8, 7.0),疾病组与正常组两者间的差异有统计学意义 (P<0.05).以疾病分类发现近端股骨髓腔的形状 分布有明显不同(图3a),三种疾病和对照组都是以 正常型髓腔形状最多,其次FNF组具较高比例的烟 囱型,0A组的烟囱型与倒立香槟瓶型的分布比例 相近,0N组则与N组一样,有较高比例的倒立香槟 瓶型.N组与三种疾病组的CF1分布见图3b,只有 FNF组的CFI偏低;另外0A及ON两组的分布趋势 堇型茎查!皇塑!至笙鲞笙!塑hj!Jojnl!!!!垦!,:,!:!.13. 则与N组相似. 三种疾病组的CFI在FNF组为3.5(差 SD为?0.7),0A组为3.8(SD为?0.8),0N组为 4.0(SD为?0.8),N组为4.2(SD为?1.0).三 种疾病的CFI均比N组低.但只有0A组与N组, FNF组与N,OA与0N等三组之间的差异有统计学 意义(ANOVAtest,P<0.05).N组与三种疾病组 的cFI与年龄以线性回归法分析发现,N组及0N 组间的CFI与年龄具负相关(Jp<0.05);FNF及0A 两组间则无显着相关性(图4). 进行股骨柄与髓腔吻合度分析的233例患者 中,FNF组有24例,0A组42例,0N组l67例(表 2a).FNF组的干一腔比在股骨距及近端四分之一 处的值较0A与ON组高;OA及ON组在远程的 干一腔比则较FNF组高.FNF与ON组间的干一腔 比与股骨距分别为(0.65?0.05)与(O.61?O.06), 差异均具统计学意义(P<0.O5,ANOVAtest).置 换不同厂牌股骨柄对不同髋关节疾病患者近端股骨 的干一腔比间的差异无统计学意义(P>0.O5). 若针对单一髋关节疾病(0N组,167例)来分析三种 不同设计的股骨柄对其影响,可发现在股骨距的位 置,ABG及PCA股骨柄的干一腔比都较Omnit股 骨柄高;在其他三个位置则无显着差异(表2b). 表2a三组患者的股骨柄与髓腔吻合度的比较分析(?s) 表2b0N组(167例)所使用的三种股骨柄的 股骨柄一髓腔比分析(?s) 注:P<0.O5;尸<0.O1(AN0VAtests) 通过X线片诊断股骨柄松动的207例患者中 发现,至少有68例患者沉降2mm,沉降少于2mm 的有139例,显示两组间的干一腔比问的差异无统 计学意义(P>0.O5).有明显沉降的68例患者中, 有34例在3例内稳定下来,另外34例持续下沉. 比较这两组间的干一腔比,结果显示仅股骨柄末端 位置的比值有差异(Jp<0.05),但持续下沉组的吻 合度较佳.在0N组中三种不同设计的股骨柄中, 发现在股骨距的位置,ABG股骨柄及PCA股骨柄的 干一腔比都较Omnit股骨柄高.进一步分析与股 骨柄沉降的相关性发现ABG与0mnint股骨柄的沉 降大于2mm的比率并没有差别,而PCA与Omnit 股骨柄也没有差别(P>O,05).股骨柄倾斜大于 3.的患者有5例,小于3.的患者有202例,两组间 干一腔比间的差异无统计学意义(P>0.05).结 果显示股骨柄倾斜和近端及远端吻合程度并没有显 着相关性. 分析翻修部分,13例翻修与194例患者互相比 较发现,需翻修的患者其远端吻合度较差.在】3例 翻修患者中,有6例股骨柄是稳定的,只有7例再置 换股骨柄,其中2例是骨折所引起,其余5例是股骨 柄的无菌性松动.将这13例患者分成有菌性与无 菌性松动两组,两组问的差异无统计学意义(P> O.O5).在0N组针对三种不同设计的股骨柄翻修 率的分析,结果提示差异无统计学意义(P>0.O5). 讨论 过去的研究显示,年龄和性别是影响近端股骨 髓腔几何形状的主要原因'".本研究中性别 的影响并不显着,仅N组及ON组问年龄的差异有 统计学意义.在骨质的影响方面,FNF组的Singh 指数最低,0N组的Sin指数最高,显示骨质情况 和年龄的分布有相关性.正常人的近端股骨髓腔形 状变化很大,影响的因素包括许多的先天及后天因 素2'"'.本研究利用三种髋关节疾病患者做测 量,结果和上述研究相似,这证实了在病变的髋关节 , 其近端股骨髓腔形状和正常者一样多变. 本研究CFI与年龄相关性分析中,只有ON组 和正常组一样有负相关,FNF和OA组却没有相关 性.原因可能和这三种疾病的年龄分布不同有关. 0P患者年龄最大,分布较集中且偏高(52—79岁); 退行性髋关节炎患者次之(23—79岁).因为年龄 分布不均,所以年龄和CFI的相关性不明显.将四 组样本的年龄一致化后,仅剩下FNF组与N组两组 间的差异有统计学意义.这表示在OA及ON两 组,疾病本身的因素并不影响髓腔的改变.而在 FNF组,其CFI较同年龄层的正常者低,原因可能是 两组的骨质流失速度不同.因为FNF组的都是已 发生骨折的患者,其骨质疏松程度当然比较严重. 选择人工髋关节股骨柄的形状与尺寸时,必需 中华关节外科杂志(电子版)20o9年8月第3卷第4期chinJJojntsu唱 (ElectmnicEditi0n),August2O09,V01.3,N0.4 考虑患者年龄分布的特性对近端股骨髓腔形状的影 响.在年龄较大的患者身上,选用cFI较低的产品 较能贴近髓腔的形状(烟囱状).这在骨质疏松症 患者身上尤其重要.过去的文献也显示股骨柄置人 烟囱状髓腔的存活率及临床效果较差?』.若股 骨柄的吻合度不佳,应考虑使用骨水泥固定.一般 人工髋关节股骨柄是参考正常人的股骨参数所设 计,忽略疾病的好发年龄不同所造成股骨髓腔形状 变化的影响.在考虑了生产及库存成本以外,股骨 柄设计上一般以正常人股骨外型的数据简化分类, 但是否可以涵盖大部份患者的近端股骨髓腔外型, 过去少有文献报道.本研究以干一腔比表示股骨假 体与髓腔的吻合度,结果发现FNF组的干一腔比在 股骨距及近端四分之一处的值都较0A与0N组 高;而OA及ON组在远程干一腔比则较FNF组高. 但只有FNF及ON组在股骨距处的干一腔比有显着 的差异.第一个原因可能是本研究为回顾性分析, 无法随机分配股骨柄使用何种固定方式.通常在手 术中发现吻合度太差而可能影响股骨柄稳定度时, 会选择以骨水泥固定,因此股骨柄和髓腔吻合度不 佳的患者不会被纳入本研究;而用非骨水泥固定的 患者都是手术当中被认为是吻合度不错且稳定度很 好的情形.第二个原因可能为市场产品所提供的尺 寸型号能够涵盖绝大部份的股骨髓腔形状,因此经 过扩髓及慎选产品型号后可达到良好的吻合.但是 这可能还需要进一步研究市场产品对股骨髓腔外型 的覆盖率才能证实. 0A,ON与OP三种疾病的近端股骨髓腔形状 及cFI的分布并不相同.OP患者有较高比例的烟 囱状髓腔,而0N组的髓腔形状分布和N组相似,都 有较高比例的倒立香槟瓶型髓腔.将年龄因素排除 之后,仅骨质疏松症患者与正常者在CFI上有统计 学差异,这表示疾病本身的因素并不影响髓腔的改 变.因此,以正常人的股骨参数来设计股骨柄假体 是合理的.然而,在股骨柄的选用上,应考虑三种疾 病好发年龄的不同以及年龄对髓腔的影响. (本文图l,4见光盘) 参考文献 [1]D0ssickPH,D0rr【J),GmenT,eta1.hniquesf0rpre0peve pl籼ingandp0st0perativeevalIlati0nnfnoncerIlentedllip anhmplasty.kh0nh叩,l991,6:l一6. [2]NoblePC,Alexander丁w,bndajlLJ,eta1.eaIlat0cbasis0f moralco?nentdes.ainonh叩,1988(235):l48—165. [3]clarkJM,FreemanMA,WithamD.Therelati0nship0fneck orientati0ntotheshapeofthpr0ximalfemur.JArthr0plasty, 1987,2(2):99—109. [4]MorscherEw.ceTnentlesstotalhanhTop1asty.ClinO0p, l983(181):76—91. [5]B0lentA,T0kg0z0uAM,0znurA,eta1.Measurement0ftIle femursinaddle-ea8temp0pulati0n:amorph0metricstudyin 114skeletonsasanatomicbasis0ffem0mlc0mp0nentdesign.J B0neJ0intSu玛,l999,8lB(Supp?):l63. [6]RuffcB,Hayeswc.subperiostea1expansionaIldcortical remode1ing0fthehumanfemurandtibiawitIla"g.Science, 1982,217(4563):945—948. [7]EricksenMF.Agingchangesinthemedullarycavity0f?1e pr0ximalfemurAmcanh1aeksaIIdwhhes.AmjPs Anthrop0l,1979,5l(4):563—571. 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