唐魁韓孔令超劉益宏孫立*

全髖關節(jié)置換術（total hip arthroplasty，THA）是治療終末期髖關節(jié)疾病最有效的方法之一，而骨質疏松（osteoporosis，OP）作為髖關節(jié)置換患者的常見合并癥，是術后假體無菌性松動的主要原因之一[1]。尤其是手術創(chuàng)傷導致人體成骨、破骨平衡機制被打破，使術后骨量丟失更為明顯，研究發(fā)現(xiàn)全髖關節(jié)置換術后全身骨量顯著下降，且最初3～6個月假體周圍骨量丟失可達14%[2]。近年來，骨小梁金屬因其獨特的多孔結構，具有骨長入及骨誘導作用，已廣泛應用于骨科各個領域，由其制成的骨小梁臼杯在髖臼側假體早期穩(wěn)定有著重要的意義，但既往國內外研究主要傾向于鉭金屬骨小梁杯（Tantalum trabecular metal cup），近年國產的3D打印鈦合金骨小梁杯（3D printed titanium trabecular metal cup）的臨床療效報道較少，同時，對于依從性較差或對疾病認識不足而拒絕抗骨質疏松治療的患者來說，使用3D打印鈦合金骨小梁杯能否同樣獲得良好的早期假體穩(wěn)定，國內外尚無這方面的研究。本研究針對行初次全髖關節(jié)置換的原發(fā)性骨質疏松患者進行治療，觀察術中使用3D打印鈦合金骨小梁杯聯(lián)合抗骨質疏松的早期臨床療效，分別納入3D打印鈦合金骨小梁杯拒絕抗骨質疏松治療、鉭金屬骨小梁杯聯(lián)合抗骨質疏松治療的兩組患者與之進行療效對比，將結果進行總結分析，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2015年11月至2019年6月在本院骨科行初次全髖關節(jié)置換術的患者，共納入122例（129髖）患者，男38例，女84例，年齡45～86歲，平均年齡（68.4±10.4）歲。根據(jù)不同治療方案分為鈦杯組A 49例（52髖），鈦杯組B 42例（44髖），鉭杯組31例（33髖），鈦杯組A與鈦杯組B術中使用3D打印鈦合金骨小梁杯，鉭杯組術中使用鉭金屬骨小梁杯。鈦杯組A、鉭杯組隨訪期間均規(guī)范服用碳酸鈣D3片、阿侖膦酸鈉片，鈦杯組B拒絕抗骨質疏松治療。各組患者在年齡、性別、BMI、術前髖部骨密度T值等方面差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05，見表1），具有可比性。

表1 三組患者的一般資料比較

1.2 材料

鈦杯組3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯（愛康醫(yī)療器械有限公司，中國，見圖1）;鉭杯組為鉭金屬骨小梁臼杯（捷邁醫(yī)療器械有限公司，美國）。

圖1 3D打印鈦合金骨小梁金屬臼杯

1.3 手術方法

患者取側臥位，全身麻醉后術區(qū)常規(guī)消毒鋪巾，采用改良Gibson入路，逐層切開皮膚、皮下、筋膜層，分開臀大肌，可見大轉子、小轉子，于轉子間窩切斷閉孔內肌建、上、下孖肌和股方肌上1/3部分，顯露髖關節(jié)，切開關節(jié)囊，切除髖臼周圍骨贅，顯露髖臼外緣，外展內收股骨，脫出股骨頭，保留股骨距約1 cm，修整股骨頸，取出股骨頭，清理髖臼底及臼緣軟組織，打磨髖臼至軟骨下骨。沖洗髖臼，于前傾15°～20°、外展38°～45°打壓安裝骨小梁臼杯，測試穩(wěn)定后安裝聚乙烯內襯，股骨側置入生物型股骨柄，安裝陶瓷股骨頭復位髖關節(jié)，見關節(jié)張力適中。屈髖90°時內旋內收40°無脫位。嚴密止血，生理鹽水沖洗術區(qū)。清點器械敷料無誤后，“雞尾酒”封閉鎮(zhèn)痛，抗菌薇喬線縫合關節(jié)囊、深筋膜及皮下，免打結縫線連續(xù)皮內縫合，無菌敷料包扎，術畢。術后予常規(guī)止血、止痛、抗凝、抗感染等治療。

1.4 評價指標

根據(jù)Harris評分評估髖關節(jié)功能，根據(jù)SF-12量表評估患者健康改善情況。采用Delee-Charnley假體分區(qū)法、Anderson骨科研究所的骨長入評價標準[3]觀察髖臼假體周圍透亮線、移位、外展角及骨質變化（Delee-Charnley假體分區(qū)法:通過髖關節(jié)旋轉中心作水平、垂直線將髖臼側分為外上側為I區(qū)、內上側為Ⅱ區(qū)、內下側為Ⅲ區(qū)。松動標準:3個區(qū)域均出現(xiàn)透亮線且>1 mm;某一區(qū)域移位>2 mm;髖臼杯旋轉>5°;髖臼側螺釘斷裂。當滿足以上隨機一項時，視為髖臼杯松動，見圖2。Anderson骨科研究所的骨長入評價標準:沒有放射性透亮線;外上側出現(xiàn)骨質增強;內上側出現(xiàn)應力遮擋;出現(xiàn)放射狀骨小梁;內下側出現(xiàn)骨質增強。當滿足以上最少3項時，骨長入效果為陽性）。通過雙能X線測定末次隨訪時髖臼Ⅱ區(qū)骨密度BMD值[4]。統(tǒng)計術后并發(fā)癥:疼痛、松動、感染、骨溶解、脫位假體周圍骨折等。所有數(shù)據(jù)采集及評估均由2名檢查者完成。

圖2 Delee-Charnley髖臼分區(qū)法（鉭杯組1例）

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。計量資料以均數(shù)±標準差表示，組間比較用獨立樣本t檢驗，多組間比較采用方差分析;計數(shù)資料采用2檢驗。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

所有患者均獲得隨訪，隨訪時間6～48個月，平均隨訪23.7個月。

2.1 Harris評分與SF-12評分

3組患者術后Harris評分、SF-12健康評分較術前改善，差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。術前、術后首次（1個月）及末次Harris評分、SF-12健康評分:鈦杯組A高于鈦杯組B，差異具有統(tǒng)計學意義（P<0.05，見表2），鈦杯組A與鉭杯組比較差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05，見表3）。

表2 鈦杯組A與鈦杯組B的Harris評分與SF-12評分統(tǒng)計（，分）

表2 鈦杯組A與鈦杯組B的Harris評分與SF-12評分統(tǒng)計（，分）

組別 Harris評分 SF-12健康評分術前 術后首次 術后末次 術前 術后首次 術后末次鈦杯組A 46.43±5.11 76.43±4.56 91.65±2.72 32.47±4.06 43.20±3.61 50.47±2.21鈦杯組B 45.36±4.22 74.50±3.81 90.26±2.62 32.19±4.44 41.00±3.91 49.48±2.05 t值 1.08 2.17 2.47 0.31 2.79 2.21 P值 0.28 0.03 0.01 0.75 0.01 0.03

表3 鈦杯組A與鉭杯組的Harris評分與SF-12評分統(tǒng)計(，分)

表3 鈦杯組A與鉭杯組的Harris評分與SF-12評分統(tǒng)計(，分)

組別 Harris評分 SF-12健康評分術前 術后首次 術后末次 術前 術后首次 術后末次鈦杯組A 46.43±5.11 76.43±4.56 91.65±2.72 32.47±4.06 43.20±3.61 50.47±2.21鉭杯組 47.23±4.98 76.48±4.07 92.29±2.82 32.45±3.85 43.71±3.57 51.16±2.13 t值 -0.69 -0.05 -1.01 0.02 -0.61 -1.38 P值 0.49 0.95 0.32 0.98 0.54 0.17

2.2 影像學評估

采用Delee-Charnley假體分區(qū)法及Anderson骨科研究所骨長入評價標準評估患者X線片，鈦杯組B 2例患者術后首次隨訪時髖臼Ⅱ區(qū)可見透亮線,分別在術后6個月、12個月隨訪時透亮線消失，之后隨訪未出現(xiàn)新的透亮線（見圖3），至末次隨訪時3組患者髖臼杯均固定穩(wěn)定，未出現(xiàn)外展角變化，X線片示髖臼側假體周圍有良好的骨長入。采用雙能X線測定3組患者髖臼Ⅱ區(qū)骨密度BMD值差異無統(tǒng)計學意義（P>0.05，見表1）。

典型病例:（鈦杯組B1例）患者，女，75歲。術前診斷:雙側發(fā)育性髖關節(jié)發(fā)育不良（右CroweⅡ型，左CroweⅠ型） 繼發(fā)骨關節(jié)炎（TonnisⅢ期），見圖1。

圖3 A.術前診斷:雙側發(fā)育性髖關節(jié)發(fā)育不良（右CroweⅡ型，左CroweⅠ型）繼發(fā)骨關節(jié)炎（TonnisⅢ期）;B.右側使用3D打印鈦合金骨小梁杯行初次全髖關節(jié)置換術，術后1個月隨訪時發(fā)現(xiàn)髖臼Ⅱ區(qū)透亮線，最寬處約1 mm;C.術后6個月隨訪時透亮線仍存在，無進行性加重，患者無特殊不適;D.術后12個月隨訪時髖臼Ⅱ區(qū)透亮線消失，可見放射狀骨小梁形成;E.右髖術后22個月使用3D打印鈦合金骨小梁杯行左側全髖置換術，末次隨訪時雙側臼杯均穩(wěn)定

2.3 術后并發(fā)癥

鈦杯組B 3例患者分別于術后6、18、22個月時出現(xiàn)髖部輕度疼痛，影像學及實驗室檢查未見明顯異常，予對癥治療后其中2例患者末次隨訪時仍訴髖部偶有輕度疼痛。至末次隨訪時，所有患者均無假體松動、感染、脫位、假體周圍骨折等并發(fā)癥。

3 討論

3.1 骨小梁金屬臼杯

20世紀80年代，多孔骨小梁金屬假體開始應用于人工關節(jié)領域，其目的是促使假體與宿主骨結合，以減輕機械應力，加強假體的遠期穩(wěn)定。骨小梁金屬模擬了人體骨小梁的孔隙結構，與骨界面的結合能力增加，對成骨細胞的黏附和生長比較有益[5]，能夠誘導骨組織的全層附著及快速長入。同時其表面微刺結構增大了摩擦系數(shù)，能在早期獲得更高的生物穩(wěn)定性[6]，多孔結構的彈性模量接近于人類松質骨結構，可以減少髖臼骨質的應力屏蔽損失，骨組織長入臼杯內部，與臼杯形成牢固絞鎖結合成一體，增強了假體的長期穩(wěn)定性[7-8]。具有生物相容性的多孔金屬有助于體內營養(yǎng)物質的輸送，能夠促進骨代謝并加速術后恢復[9]。

以往骨小梁臼杯主要以鉭金屬骨小梁杯為主，主要因為多孔鉭具有優(yōu)異的生物相容性及化學穩(wěn)定性，抗腐蝕能力較強，涂層耐受大多生理應力，耐磨損性能較強[10]。既往研究也表明骨小梁鉭杯取得了滿意的臨床療效，Macheras使用鉭金屬骨小梁杯對128例進行初次全髖關節(jié)置換患者完成了18年隨訪，假體生存率為92.8%，無1例發(fā)生無菌性松動[11]。Jenkins等[12]將鉭金屬骨小梁杯用于84名PaproskyⅢ型髖臼缺損關節(jié)翻修術，5年隨訪假體生存率為97%。但目前制備多孔鉭的氣相沉積技術過程復雜，且具有國外專利壁壘，增加了眾多患者的醫(yī)療成本。近年來，國產3D打印鈦合金骨小梁杯應用于臨床，其使用電子束熔融快速成型技術（electron beam melting rapid prototyping，EBM RP）[13]增材制造而成，臼杯實體層與多孔層同時成型融為一體，不存在涂層剝脫，同時EBM技術的應用可以調控臼杯表層的孔徑及彈性模量[14]，使之更近似于宿主骨結構。程文俊等[15]將3D打印鈦合金骨小梁杯與經典Pinnacle臼杯進行早中期療效對比，發(fā)現(xiàn)2種臼杯穩(wěn)定性均強，骨長入效果均明顯。夏志勇等[16]對15例髖臼側翻修患者使用了個性化3D打印鈦合金骨小梁杯、墊塊，術后影像學檢查顯示假體與機體骨交界處有連續(xù)性骨小梁通過，且隨訪期間無假體脫位、松動及髖關節(jié)異常疼痛。多孔鈦同樣作為親生物類金屬，與多孔鉭有類似的生物性能，但有研究發(fā)現(xiàn)隨著骨密度降低，多孔鈦應力增加高于多孔鉭，對于骨質疏松患者來說，多孔鉭金屬假體可以誘導與成骨相關基因的激活，相對于多孔鈦具有更好的成骨效應[17-19]。既往研究[20]也發(fā)現(xiàn)多孔鉭表面的細胞增殖能力與抗菌能力均強于多孔鈦。

所以本研究在探討3D打印鈦合金骨小梁杯聯(lián)合抗骨質疏松治療早期臨床療效的同時，以鉭金屬骨小梁杯作為對照，通過對比兩組Harris評分、SF-12健康評分及影像學等資料發(fā)現(xiàn)兩種骨小梁臼杯均能獲得不錯的早期療效，且相比之下無明顯統(tǒng)計學差異，患者滿意度高。不僅鼓舞了國產醫(yī)療器械水平的發(fā)展，為臨床醫(yī)生提供更多臼杯類型的選擇，同時國產臼杯應用于臨床也可為部分患者降低醫(yī)療成本。

3.2 抗骨質疏松治療

隨著社會老齡化的加劇，骨質疏松癥發(fā)病率逐年升高。既往研究表明，人工關節(jié)的失敗主要原因之一是假體松動，其中髖臼側松動最為常見，而骨質疏松則是引起假體松動的主要原因之一，全髖置換術后全身成骨破骨機制失衡，使得骨質疏松更為加重。但在臨床中，許多醫(yī)生只針對患者主要疾病的治療而忽略了骨質疏松的診療及預防，而即便明確患有骨質疏松的患者由于對自身疾病認知不足，也并未重視抗骨質疏松治療，Silverman等[21]調查發(fā)現(xiàn)遵醫(yī)囑抗骨質疏松治療3年的骨質疏松患者僅占35.7%，超過一半患者服用抗骨質疏松藥物甚至不足1年。本次研究中的患者即便術后均進行健康教育，但隨訪期間因各種原因拒絕抗骨質疏松治療的患者也占據(jù)了46.2%，其主要原因有不重視疾病的危害、反感長期服藥及經濟不支持等。

骨質疏松的發(fā)病機制比較復雜，分為原發(fā)性與繼發(fā)性骨質疏松，原發(fā)性骨質疏松多由于年齡增大、器官生理功能退變和性激素分泌減少引起的骨質疏松?，F(xiàn)代醫(yī)學對骨質疏松癥的治療主要通過藥物抑制骨吸收或促進骨形成達到治療目的[22]。本次研究中根據(jù)診療指南使用的阿侖膦酸鈉能夠增加原發(fā)性骨質疏松癥患者腰椎和髖部骨密度，同時囑患者適量運動并補充飲食中的蛋白質、鈣鹽及維生素D等，促進成骨細胞活動。同時根據(jù)快速康復ERAS理念，本次研究中所有患者均在術后第1天下地活動，不僅能促進患者快速康復，同時也避免患者傷后長期臥床導致廢用性骨質疏松。隨訪期間筆者發(fā)現(xiàn)，部分患者拒絕行抗骨質疏松治療的患者是因為反感長期服藥，他們認為單純以生活飲食及鈣片補充即能達到預防骨質疏松加重的目的，但單一補鈣并不能夠代替抗骨質疏松藥物的治療。近期研究指出，單純補充鈣和維生素D并不能降低老年人脆性骨折的發(fā)生率[23]，即便在隨訪期間反復進行健康教育，這部分患者仍然拒絕抗骨質疏松藥物治療。

本次研究中，使用3D打印鈦合金骨小梁杯的骨質疏松患者術后不論是否進行抗骨質疏松治療，早期都能獲得良好的臼杯穩(wěn)定性，Anderson骨科研究Moore等發(fā)現(xiàn)，全髖置換術后髖臼側骨質硬化消退，骨小梁隨臼杯與骨界面的應力方向生長，主要表現(xiàn)在髖臼側Ⅰ、Ⅱ區(qū)出現(xiàn)放射狀骨小梁，根據(jù)這一特點，我們在使用X線片評估骨長入情況的同時，通過雙能X線骨密度儀測定各組髖臼側Ⅱ區(qū)骨密度BMD值的差異，發(fā)現(xiàn)各組差異并無統(tǒng)計學意義。各組患者末次隨訪時髖臼側骨長入效果均好，這可能與骨小梁臼杯本身的骨長入及骨誘導效果有關，但隨訪中我們發(fā)現(xiàn)術后鈦杯組A患者規(guī)范抗骨質疏松治療達療程后，其恢復情況相對于鈦杯組B較佳，同時既往研究表明膦酸鹽類能夠明顯促進多孔金屬的孔內骨長入[24-25]。筆者推斷，隨著時間增加，患者年齡增長而骨量逐漸減少，術后拒絕抗骨質疏松治療的患者臼杯松動率及術后疼痛等并發(fā)癥很可能逐漸增高。對于全髖置換術后的骨質疏松患者來說，規(guī)范抗骨質疏松治療是必要的，臨床骨科醫(yī)生在加強健康宣教的同時，針對依從性較差的患者可以使用唑來膦酸等周期較長的抗骨質疏松藥物進行治療[26]。

3.3 本研究的局限性

本研究病例數(shù)量較少、隨訪時間較短，術后療效等還需大樣本和中遠期隨訪進一步驗證。本研究只篩選初次全髖關節(jié)置換的患者，在髖關節(jié)翻修伴有骨缺損的患者中，使用3D打印個性化定制鈦合金骨小梁杯與鉭金屬骨小梁髖臼組件的療效差異需要進一步探討。本研究只篩選原發(fā)性骨質疏松患者，對于不同類型及不同程度骨質疏松的患者使用3D打印鈦合金骨小梁杯，其最優(yōu)孔隙率調定及術后不同時期髖臼側Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)骨量變化也是我們正在進一步研究的方向。

綜上所述，3D打印鈦合金骨小梁杯具有滿意的早期臨床療效，與已獲得廣泛認可的鉭金屬骨小梁杯相比，雖然在金屬特性、制作工藝及醫(yī)療成本等方面存在差異，但同樣能獲得良好的初始穩(wěn)定性及骨長入效果，有利于髖關節(jié)功能恢復，增加患者滿意度，兩者相比差異無統(tǒng)計學意義，不過中遠期效果仍需進一步研究。使用3D打印鈦合金骨小梁杯行初次全髖置換的原發(fā)性骨質疏松患者術后不論是否抗骨質疏松治療，早期都能獲得良好的假體穩(wěn)定性及骨長入效果，這可能與骨小梁臼杯自身的骨長入及骨誘導效果有關，但術后規(guī)范抗骨質疏松治療，能促進患者早期功能恢復及整體健康水平提高，預防術后并發(fā)癥。