吳健，江建平，馮孝志，張昌奕，焦慶豐，丁文斌

（銅陵市立醫(yī)院骨科，安徽銅陵 244000）

全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（total hip arthroplasty,THA）治療老年股骨頸骨折、髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎及股骨頭壞死，可有效改善患者功能，早期下地，減少臥床并發(fā)癥。目前研究認為THA 的術(shù)后使用年限為10～15年，由于安置位置不佳、機械性磨損、感染等因素影響其使用壽命［1］，進而引起假體脫位、松動、撞擊，需要進一步翻修治療，其中手術(shù)安置準確性對術(shù)者要求較高［2］。三維CT 結(jié)合人工數(shù)字化模擬，可快速準確識別解剖標記點，制定所需假體型號，以此來提高術(shù)前規(guī)劃準確性和減少手術(shù)并發(fā)癥。筆者選取安徽銅陵市立醫(yī)院2017 年8 月—2021 年6 月60 例行全髖關(guān)節(jié)初次置換手術(shù)的患者，術(shù)前三維CT 結(jié)合計算機輔助模擬技術(shù)，設定術(shù)前相關(guān)安置參數(shù)，并模擬術(shù)后髖關(guān)節(jié)活動度，指導手術(shù)中假體的選擇及安置角度，對其準確性及可行性進行總結(jié)分析。

1 資料與方法

1.1 納入與排除標準

納入標準：（1）初次單側(cè)全髖關(guān)節(jié)置換者，患側(cè)髖臼與股骨髓腔的形態(tài)與正常側(cè)形態(tài)基本相同，包括股骨頭缺血壞死III、IV 期，髖關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎，股骨頸骨折需行關(guān)節(jié)置換者；（2）獲得至少12 個月有效隨訪者。

排除標準：（1）骨盆旋轉(zhuǎn)傾斜、二次關(guān)節(jié)翻修、對側(cè)髖關(guān)節(jié)已行內(nèi)固定、發(fā)育異?；蛞研嘘P(guān)節(jié)置換手術(shù)、下肢力線不正常內(nèi)外翻畸形患者；（2）基礎疾病多，不耐受手術(shù)者；（3）隨訪丟失的患者。

1.2 一般資料

回顧性分析2017 年8 月—2021 年6 月在本科行全髖關(guān)節(jié)初次置換手術(shù)的患者的臨床資料。共60 例符合上述標準，納入本研究。依據(jù)醫(yī)患溝通結(jié)果，30 例采用術(shù)前虛擬THA，30 例采用常規(guī)THA。兩組患者術(shù)前一般資料見表1，兩組年齡、性別、BMI、初次手術(shù)時間、側(cè)別、病因的差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），本研究獲得醫(yī)院倫理委員會批準，所有患者均知情同意。

表1 兩組患者治療期資料比較

1.3 手術(shù)方法

虛擬組：術(shù)前X 線片和CT 三維重建檢查（圖1a），在冠狀面、矢狀面測量健側(cè)髖臼前傾角、外展角等參數(shù)（圖1b），同時記錄股骨頸小轉(zhuǎn)子截骨點與股骨頭旋轉(zhuǎn)中心距離，大轉(zhuǎn)子頂點與股骨頭旋轉(zhuǎn)中心距離的數(shù)值［3］。將CT 薄層圖像參數(shù)傳輸至工作站（Extend Brilliance TM Workspace, PHILPS）處理，得到骨盆髖關(guān)節(jié)的完整三維模型；根據(jù)術(shù)前影像學測量假體的臼杯直徑、內(nèi)襯直徑、股骨頭及股骨柄大小型號進行三維掃描，得到STL 數(shù)據(jù)，應用Mimics 醫(yī)學數(shù)據(jù)處理軟件進行導入數(shù)據(jù)，并以此軟件進行手術(shù)模擬（圖1c,1d）［4］。采用改良的髖關(guān)節(jié)后外側(cè)Gibson入路［5］，長8～10 cm，逐層切開分離，顯露股骨頭、股骨頸及髖臼緣。依據(jù)術(shù)前Mimics 軟件模擬的假體柄大小型號及規(guī)劃的股骨頸截骨線進行截骨，取出股骨頭及截骨塊。依據(jù)術(shù)前Mimics 軟件模擬的髖臼杯假體大小型號、臼杯位置及模擬的髖臼前傾角，外翻角進行打磨，先用小號銼挫出臼底。再根據(jù)術(shù)前計算機輔助設計擬定的臼杯型號直接用同型號髖臼銼控制好深度和方向磨挫至軟骨下骨，按術(shù)前規(guī)劃角度壓配方式安裝臼杯及髖臼內(nèi)襯，按照術(shù)前設計股骨側(cè)的前傾角，從小到大用髓腔銼挫磨至術(shù)前模擬的假體柄大小型號，維持上述前傾角度安裝擬定型號的假體柄。復位髖關(guān)節(jié)。逐層閉合切口。

常規(guī)組：行髖外側(cè)切口，顯露髖關(guān)節(jié)，保留股骨距約1.2 cm 行股骨頸截骨。顯露髖臼，以前傾15°～20°，外翻40°～45°從逐級增加髖臼銼型號磨挫髖臼，打入合適的髖臼杯和內(nèi)襯。股骨髓腔擴髓挫磨后放入股骨假體，復位髖關(guān)節(jié)。逐層閉合切口。

1.4 評價指標

記錄圍手術(shù)期資料。采用Harris 評分、VAS 視覺評分、髖屈-伸活動度（range of motion, ROM）評價臨床效果［6］。行影像檢查，記錄髖臼假體外翻角、前傾角，髖臼旋轉(zhuǎn)中心（hip center of rotation,HCOR）縱橫差距值，肢體長度差（leg length discrepancy,LLD），股骨柄假體位置準確數(shù)量。

1.5 統(tǒng)計學方法

采用SPSS 15.0 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，計量數(shù)據(jù)以±s表示，資料呈正態(tài)分布時，兩組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)時間點比較采用單因素方差分析；資料呈非正態(tài)分布時，采用秩和檢驗。計數(shù)資料采用x2檢驗或Fisher精確檢驗。等級資料兩組比較采用Mann-whitney U檢驗，組內(nèi)比較采用多個相關(guān)資料的Friedman檢驗。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié) 果

2.1 圍手術(shù)期資料

兩組患者均順利完成手術(shù)，術(shù)中無神經(jīng)、血管損傷等嚴重并發(fā)癥。兩組圍手術(shù)期資料見表2。虛擬組手術(shù)時間、術(shù)中失血量及下地行走時間均顯著優(yōu)于常規(guī)組（P＜0.05 )，兩組切口長度、切口愈合情況及住院時間的差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

表2 兩組患者圍手術(shù)期資料與比較

2.2 隨訪結(jié)果

兩組隨訪時間12～17 個月，平均（14.2±3.6）個月。隨訪期間內(nèi)無死亡及隨訪丟失，隨訪周期內(nèi)未見假體松動、軟組織感染，虛擬組1 例患者出院后家中跌倒造成假體周圍骨折，股骨柄假體切割致股骨干骨折，再次入院內(nèi)固定治療，常規(guī)組1 例患者出院后出現(xiàn)關(guān)節(jié)脫位，予以入院手法復位，隨訪未再次脫位。

兩組隨訪結(jié)果見表3，虛擬組完全負重活動時間顯著早于常規(guī)組（P＜0.05）。與術(shù)后1 個月相比，術(shù)后6 個月及末次隨訪時，兩組Harris 評分、髖關(guān)節(jié)伸屈ROM 均顯著增加（P＜0.05），而VAS評分顯著減少（P＜0.05）。術(shù)后1、6 個月及末次隨訪虛擬組Harris 評分、伸屈ROM 和VAS 評分均優(yōu)于常規(guī)組，除術(shù)后1 個月兩組間ROM 和末次隨訪時VAS 評分差異無統(tǒng)計學意義（P＜0.05），其他時間點兩組間各指標差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

表3 兩組患者隨訪結(jié)果（±s）與比較

表3 兩組患者隨訪結(jié)果（±s）與比較

指標完全負重活動時間(周)Harris 評分(分)時間點P 值0.015＜0.001 0.023 0.017伸屈ROM(°)0.137 0.017＜0.001 VAS 評分(分)術(shù)后1 個月術(shù)后6 個月末次隨訪P 值術(shù)后1 個月術(shù)后6 個月末次隨訪P 值術(shù)后1 個月術(shù)后6 個月末次隨訪P 值虛擬組（n=30）10.3±2.2 72.3±11.2 84.2±8.3 93.2±10.9＜0.001 55.4±10.6 70.4±13.6 84.5±11.2＜0.001 4.2±1.2 2.2±1.2 0.8±0.2＜0.001常規(guī)組（n=30）14.2±4.2 50.5±11.6 76.6±7.2 81.2±8.5＜0.001 49.2±8.5 58.3±9.6 71.6±11.4＜0.001 6.1±1.5 3.5±2.4 1.3±0.3＜0.001 0.024 0.023 0.125

2.3 影像評估

兩組影像測量結(jié)果見表4，虛擬組術(shù)后髖臼假體前傾角、外翻角均顯著優(yōu)于常規(guī)組（P＜0.05）。與術(shù)前相比，兩組術(shù)后縱向及橫向HCOR 和LLD 均顯著改善（P＜0.05）。兩組術(shù)前縱向及橫向HCOR 和LLD的差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），術(shù)后虛擬組縱向及橫向HCOR 均顯著優(yōu)于常規(guī)組（P＜0.05），但LLD的差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。虛擬組股骨柄假體安置居中及大小匹配情況顯著優(yōu)于常規(guī)組（P＜0.05）。虛擬組術(shù)后影像見圖1e,1f。

圖1 患者，男，64 歲，右股骨頭無菌性壞死，術(shù)前虛擬THA。1a: 術(shù)前X 線片示右股骨頭壞死，軟骨下骨增生硬化，股骨頭塌陷變扁，關(guān)節(jié)間隙狹窄；1b: 術(shù)前冠狀位模擬測量假體匹配型號、磨銼深度；1c: 三維CT 數(shù)據(jù)模擬股骨柄假體型號；1d: 術(shù)前虛擬規(guī)劃髖臼假體外展及前傾角；1e: 按術(shù)前虛擬設計選定合適各假體組件，進行THA 操作，術(shù)后1 周復查正位X線片示髖臼深度及股骨柄大小良好，外展及前傾角度滿意；1f: 術(shù)后側(cè)位X 線片示股骨柄居中，大小合適。

表4 兩組患者影像評估結(jié)果與比較

3 討 論

單純X 線片及常規(guī)CT 誤差存在以下幾個原因：（1）X 線片對于髖臼壁的磨挫深度無法準確預估；（2）X 線片的放大倍數(shù)誤差，比例標尺不準確［7］；（3）投射角度引起髓腔直徑、小轉(zhuǎn)子位置等，無法準確判斷假體型號、截骨高度；（4）單純CT 平掃或三維重建不能準確預估假體型號，以及假體匹配后的安置效果。

在全髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)中，強調(diào)髖臼的外展和前傾角的準確性，主要是因其二者決定髖臼對股骨頭的覆蓋程度［8］。外展角為兩側(cè)淚滴連線與髖臼長軸的夾角，外展大則對股骨頭覆蓋范圍減少，影響關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性，同時也增加脫位的風險，造成假體磨損、松動等情況，而外展角過小，在相同的前傾角條件下造成髖關(guān)節(jié)外展和前屈的力臂減少，外展和前屈活動范圍受限。單純采用X 片或者CT 二維平掃進行術(shù)前規(guī)劃測量，因放大倍數(shù)或投射角度差異，術(shù)前預估的假體匹配以及術(shù)前規(guī)劃常不準確，導致術(shù)中反復操作、手術(shù)時間延長或手術(shù)效果不理想，后期存在并發(fā)癥等情況。

前傾角反應髖臼前傾的程度，影響髖關(guān)節(jié)屈曲時的穩(wěn)定性和股骨頭屈曲后方覆蓋情況，比如前方入路時前傾角過大可造成前脫位風險增加，但前傾也受骨盆傾斜角度影響。Archbold 等［9］研究術(shù)中可利用髖臼橫韌帶作為解剖標記和參考點，進行髖臼定位磨臼，但Epstein［10］認為約有53%的髖臼橫韌帶發(fā)生了變異或難以被識別，認為以髖臼橫韌帶作為參考標記有一定局限性。目前對于髖臼外展及前傾角的安全范圍研究并不一致，既往研究的出髖臼安全范圍為前傾5°～25°，外展角30°～50°，此范圍內(nèi)假體脫位率1.6%左右。但Hevesi［11］分析8 081 例全髖關(guān)節(jié)置換患者手術(shù)認為最理想的安全區(qū)為前傾18°～38°，外展27°～47°，比預期更大的前傾角可以降低脫位風險。此外，手術(shù)入路和患者性別都對安全區(qū)范圍有明確影響。Tezuka［12］認為預測臼杯角度位于功能安全區(qū)之外的因素是股骨活動度，而不能單純依賴臼杯的外展角和前傾角。通過改變頭部尺寸為36 mm，能顯著降低脫位，當使用大頭時，能降低安全范圍髖臼定位錯誤所導致的脫位率［13］。

考慮患者個體差異，通過IntelliSpace Portal 的三維建模應用程序進行運動單元分析［14］，結(jié)合健側(cè)髖臼指數(shù)評價，分析出全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后的假體發(fā)生脫位的最小活動范圍和關(guān)節(jié)撞擊的最大活動角度。髖臼外展角增大可使得屈伸及內(nèi)旋范圍加大，外旋改變不明顯，前傾角增大對屈曲活動影響較大，同時也會引起外旋及伸直范圍減少［15］。但髖臼外展角超過55°或前傾角超過22°時，置換后的髖假體與骨性撞擊的情況明顯突出［16］，術(shù)前作者根據(jù)健側(cè)模擬出患者的假體三維模擬圖像，計算髖關(guān)節(jié)的相關(guān)參數(shù)，假體大小規(guī)格型號，以此為依據(jù)制定手術(shù)方案。術(shù)中以髖臼切跡為標記點，提前在髖臼上打入定位針，以此來大致確認髖臼的前傾角及外展角度，參照術(shù)前計算機模擬參數(shù)，調(diào)整假體的外展及前傾角度［17］。

本研究顯示，虛擬組的患者手術(shù)時間、出血量及下地行走時間均優(yōu)于常規(guī)組，認為與正確的手術(shù)規(guī)劃有關(guān)，減少術(shù)中不必要的反復操作，縮短手術(shù)創(chuàng)傷，并且術(shù)后虛擬組的前傾角、外翻角、股骨柄的假體匹配程度、HCOR、LLD 優(yōu)于常規(guī)組，后期虛擬組患者可以早期下地，并且髖關(guān)節(jié)功能評分也得到改善，這與術(shù)前良好的髖臼磨挫深度范圍、髖臼和假體型號選擇的正確制定有直接關(guān)系。

Fujita［18］報告7 mm 可能是一個合理的雙下肢不等長閾值，控制雙下肢長度差在閾值范圍以內(nèi)可以減少患者不適感。下肢不等長在1～2 cm 通過骨盆代償肌張力改變臨床癥狀可能不明顯，但超過2 cm 則出現(xiàn)跛行髖部疼痛感，下肢不等長跛行容易導致股骨頭髖臼負重點內(nèi)外偏倚，與新發(fā)的下腰疼痛有一定關(guān)系［19，20］。股骨頭旋轉(zhuǎn)中心上下及內(nèi)外偏倚均對髖關(guān)節(jié)活動范圍及雙側(cè)下肢力線有影響，造成下肢不等長及跛行等情況，旋轉(zhuǎn)中心上移同時也會出現(xiàn)髖關(guān)節(jié)外展及外旋肌群無力［21，22］，而旋轉(zhuǎn)中心下移則導致肌肉軟組織張力增加，髖關(guān)節(jié)活動不適感，最重要的是旋轉(zhuǎn)中心下移在術(shù)中假體安置容易出現(xiàn)假體頭臼松動二次脫位的情況［24，25］。

本研究運用三維髖關(guān)節(jié)模型，預判髖臼假體型號，模擬計算術(shù)后假體置換的圖像，分析髖臼的活動范圍及下肢不等長情況，對減少術(shù)中頻繁手術(shù)操作、降低手術(shù)創(chuàng)傷有積極的作用。術(shù)前全面分析患者髖關(guān)節(jié)外展角、前傾角、雙側(cè)旋轉(zhuǎn)中心的位置是否偏倚或發(fā)育異常，為假體的合適安放與匹配提供良好的術(shù)前模擬規(guī)劃，提高假體適用感和髖關(guān)節(jié)功能，為THA精準和微創(chuàng)操作提供了數(shù)字化基礎。