引用本文: 屈万明, 周宏斌, 田鹏, 秦小容, 张友, 沈文斌. 一种新的人工全髋关节置换术偏心距测量方法研究. 中国修复重建外科杂志, 2022, 36(4): 425-430. doi: 10.7507/1002-1892.202109064 复制
人工全髋关节置换术(total hip arthroplasty,THA)是关节外科成熟术式,除术中正确放置假体外,重建肢体长度及股骨偏心距(femoral offset,FO)也是影响手术疗效的重要因素[1]。FO定义为股骨头旋转中心至股骨干长轴的垂直距离,是衡量THA手术软组织平衡的重要指标。重建FO可以恢复髋关节外展肌张力及力臂,维持外展肌力矩和重力力矩的平衡,重建髋关节正常生物力学功能;如重建不良,术后可能出现髋部疼痛、假体脱位、跛行步态等问题。相对于肢体长度重建,FO重建在外观上难以体现,易被忽视。
但是FO忽略了髋臼假体位置对THA软组织平衡的重要影响,因此Loughead等[2]提出了臼杯偏心距(cup offset,CO),定义为髋臼假体旋转中心与同侧泪滴内侧边缘垂直线间距离。2009年Lecerf等[3]提出了总体偏心距(global offset,GO)概念,即FO与CO之和,以充分考虑髋臼假体位置对THA软组织平衡的影响。Robinson等[4]研究发现GO重建可以降低THA术后假体脱位风险。
临床应用发现GO仍存在一定缺陷,因测量时髋关节旋转中心仍是重要标志点,当旋转中心位置发生变化时测量结果随之变化,此时GO值不能直观、准确地反映THA软组织平衡情况。为避免髋关节旋转中心位置变化的影响,结合临床应用过程中的相关测量研究,本课题组提出了一种新的偏心距测量方法,将该参数命名为“大转子偏心距(greater trochanter offset,GTO)”,并对其临床应用的可行性及有效性进行了相关研究。报告如下。
1 研究对象及方法
1.1 研究对象
患者纳入标准:① 年龄55~75岁;② 单侧股骨颈骨折;③ 接受THA治疗且手术由同一位医师主刀完成;④ 伤前双髋无疼痛、行走无异常;⑤ 术后随访达1年以上,且临床资料完整。排除标准:① 合并髋关节发育异常;② 既往有髋关节外伤骨折史;③ 合并严重并发症不能耐受手术。
2016年1月—2020年12月共68例患者符合选择标准纳入研究。其中,男29例,女39例;年龄55~75岁,平均64岁。左侧41例,右侧27例。致伤原因:交通事故伤18例,摔伤44例,高处坠落伤6例。股骨颈骨折Garden分型:Ⅱ型17例,Ⅲ型23例,Ⅳ型28例。受伤至手术时间20~76 h,平均39.0 h。
1.2 GTO复测信度与观察者间信度分析
基于2016年1月—2020年5月收治的47例患者进行观测,THA术前设计均以 GO 作为偏心距参数。于术后1年标准骨盆正位X线片测量双侧GTO,由同一观察者于不同时间点重复测量2次(2次测量间隔1 d)以及由2名高年资主治医师分别测量。统计分析观察者间信度和复测信度。
测量方法:采用爱康医疗定制化平台(http://182.92.7.233:8089/),以THA术侧股骨头直径(已知)为放大比例参考。于X线片上标记以下点、线:① 双侧泪滴下缘连线(线b),分别通过术侧、健侧泪滴内缘并垂直于线b的直线(线a、线a’)、术侧股骨解剖轴(线c);② 术侧股骨大转子最外侧顶点(大转子外侧与其垂直切线的交点,点A),髋关节旋转中心(点O),经点O分别与线a、线c作垂线获得的两交点(点C、F)。GTO为点A至线a的垂直距离,GO为FO与CO长度总和。见图1。

1.3 GTO重建疗效分析
基于2016年1月—2020年5月收治的47例患者进行分析。首先,根据术后1年标准骨盆正位X线片测量的GTO,评价患者GTO是否达重建标准,并将其分为重建组与非重建组。GTO重建标准为术侧与健侧GTO差值在 ±5 mm内,取绝对值进行统计分析。
记录并比较两组患者一般情况(性别、年龄、骨折Garden分型及侧别、受伤至手术时间);术前以及术后1年疼痛视觉模拟评分(VAS),术后1年Harris评分及Harris评分中步态评分。基于术后1年X线片测量双下肢长度差异(leg length discrepancy,LLD),即双侧小转子内侧顶点至两侧泪滴下缘连线的垂直距离差值[5];LLD重建标准为术侧与健侧LLD差值在 ±5 mm内[6-7],取绝对值进行统计分析。
1.4 GTO应用于THA术前设计的可行性分析
为研究GTO用于THA术前设计可行性,对2020年6月—12月收治的21例患者,采用GTO作为偏心距参数进行THA术前设计(GTO组),并与2020年6月之前收治的47例患者(GO组)临床资料进行比较分析。
1.4.1 术前设计方法
GO组:采用爱康医疗定制化平台于标准骨盆正位X线片上测量GO,摄片时于患者两腿之间、冠状面平大转子水平放置1颗直径25 mm金属球,作为放大比例参考。以健侧为框架置入假体数字化模板,个性化设计股骨颈截骨方法、选择合适的假体尺寸及安装位置,达到重建肢体长度以及GO的目的。GO重建标准为术侧与健侧差值在 ±5 mm内,取绝对值进行统计分析。
GTO组:数字化模板应用同GO组,个性化设计股骨颈截骨方法,选择合适的假体类型、型号及安装位置。无需分别测量GO及CO,以设计的假体置换前后GTO差值 [股骨头假体旋转中心(点O’)与髋臼旋转中心(点O)两点水平方向距离,见图2] 预估偏心距误差情况,设计两点重建于同一水平高度达到肢体长度重建目的。

1.4.2 手术方法
两组按照常规THA手术操作。取后外侧入路,根据术前计划行股骨颈截骨,测量股骨头直径并对比术前测量结果,髋臼及股骨柄假体型号选择以术前计划与术中具体反馈情况综合考虑,优先遵从术中反馈(试模及透视),其次尽量还原术前计划。股骨柄假体类型选择遵照术前计划实施。
1.4.3 观测指标
术后1年,参照1.3记录相关观测指标以及两组GTO、GO、LLD达到重建标准例数,比较两组疗效。
1.5 统计学方法
采用SPSS22.0统计软件进行分析。计量资料如符合正态分布,数据以均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验。计数资料以率表示,组间比较采用χ2检验。采用Pearson相关分析评价复测信度;采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)评价观察者间信度。 检验水准取双侧α=0.05。
2 结果
2.1 GTO复测信度与观察者间信度分析
GTO具有良好复测信度(术侧r=0.983,P<0.001;健侧r=0.977,P<0.001)及观察者间信度(术侧ICC=0.947,P<0.001;健侧ICC=0.980,P<0.001)。
2.2 GTO重建疗效分析
47例患者双侧GTO差值为–5.83~20.03 mm,其中23例差值在 ±5 mm以内。基于GTO测量结果,患者分为重建组23例、非重建组24例。
两组患者性别、年龄、骨折分型及侧别、受伤至手术时间、术前VAS评分以及术后1年LLD比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。重建组术后1年Harris评分及步态评分、手术前后VAS评分差值均优于非重建组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

2.3 GTO对THA指导作用分析
GO组及GTO组患者性别、年龄、骨折分型及侧别、受伤至手术时间、术前VAS评分及术后1年LLD比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。GTO组术后1年Harris评分及步态评分、手术前后VAS评分差值均优于GO组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

GTO达重建标准者GO组23例(48.9%)、GTO组19例(90.5%),差异有统计学意义(χ2=10.606,P=0.001)。GO达重建标准者GO组25例(53.2%)、GTO组13例(61.9%),差异无统计学意义(χ2=0.447,P=0.504)。LLD达重建标准者GO组34例(72.3%)、GTO组19例(90.5%),差异无统计学意义(χ2=2.777,P=0.096)。
3 讨论
3.1 GTO的提出
GO是衡量THA软组织平衡的重要参数,髋关节旋转中心位置是其测量的重要标志点。行走过程中,人体自身重量被外展肌力量平衡,合力的施力点在髋关节中心(旋转中心),外展肌力矩需要克服重力力矩。GO因受旋转中心位置的影响,存在一定缺陷。据下肢力线图股骨解剖轴(线c)与重力轴线(平行于线a)有约9° 夹角[8],假设外展肌张力解剖重建,即股骨近端位置与健侧镜像重建,这也是THA术前计划理想目标。在此前提下,分析髋关节旋转中心单一因素变化对GO的影响:① 若旋转中心(点O)垂直上移,FO增大而CO不变,GO则增大,但外展肌力臂减小,外展肌力矩亦减小,不利于对抗重力力矩。② 若旋转中心下移,FO减小而CO不变,GO则减小,但外展肌力臂增大,外展肌力矩增大。③ 若旋转中心沿外展肌力线的平行线移动,此时外展肌力臂保持不变,外展肌力矩则不变,但重力力臂发生变化,旋转中心内、上移时重力力臂减小,有利于外展肌力矩维持平衡。
上述分析说明:① 肌张力不变情况下,髋关节旋转中心位置会影响GO,提示GO不能直观体现肌张力重建情况。② GO不能代表外展肌力臂,也不能代表外展肌力矩重建情况。③ 假设患侧股骨近端原位重建、肢体长度及髋关节周围肌张力还原,此时决定外展肌力臂大小、进一步决定外展肌力矩的是髋关节旋转中心位置而不是GO。髋关节旋转中心作为GO的测量标志点,是一个变数,这正是GO作为偏心距参数的缺陷所在。
偏心距参数的主要功能是衡量外展肌张力重建情况,更准确地说是水平方向重建情况,而纵向张力重建取决于肢体长度,因此需要一个新的参数来直接、单一反映水平方向外展肌张力重建情况。为了避免髋关节旋转中心对偏心距测量结果的影响,我们提出了一种新的偏心距参数——GTO,即股骨大转子外侧顶点至同侧髋臼泪滴内缘纵垂线的距离。Kjellberg 等[9]建议在股骨大转子外侧顶点水平测量股骨轴与骨盆中轴线的距离,作为偏心距评价参数。该参数测量包含股骨大转子外侧顶点、股骨轴和骨盆中轴线3个解剖标志,存在股骨轴划线误差、骨盆倾斜及旋转造成骨盆中轴线偏移等问题。而我们提出的GTO优势在于:① 减少了测量标志点,只选取股骨大转子外侧顶点及同侧髋臼泪滴内缘纵垂线。② 术侧与健侧分别选取同侧泪滴内缘纵垂线参考,减少了骨盆倾斜、旋转或拍片体位不正带来的误差。因为以骨盆中轴线作为两侧参考,误差形成必导致两侧数值此消彼长,此时以健侧作为参考衡量术侧偏心距重建情况,误差风险明显增大。本研究通过对同一组47例THA患者骨盆正位X线片测量,发现GTO具有较好的复测信度与观察者间信度。
另外,在拍摄骨盆X线片时存在双下肢旋转程度不同的问题,为了尽量减小股骨前倾角对GTO测量的影响,我们采用保持患者双足并拢的对称位置,以维持双下肢相同的内旋角度,这样也可以将双侧股骨解剖轴与骨盆中轴线夹角保持基本一致,进一步减小GTO测量误差。
3.2 GTO用于THA的可行性及有效性分析
众多学者提出将THA的GO重建标准设为5 mm[1,10-12],鉴于此本研究中将双侧GTO差值在±5 mm内定义为偏心距重建,将前期收治的47例患者分为GTO重建组与非重建组。Worlicek等[1]认为THA术中精确重建偏心距可显著减少术后髋部疼痛发生。我们在临床也发现部分患者术后即有髋部持续疼痛,且疼痛持续时间长,甚至长期无好转,影像学复查发现偏心距重建不良。本研究比较结果显示GTO重建组术后1年疼痛缓解程度明显优于非重建组,VAS评分差异有统计学意义,与上述研究结果一致。
Debbi等[13]认为在THA术中重建偏心距是恢复髋关节外展肌功能的关键。Sato等[14]认为THA术后偏心距重建误差超过5 mm可导致髋关节外展肌无力。Enke等[11]认为重建FO可有效重建外展肌力臂,保障关节假体稳定性和使用寿命以及术后步态的对称性,从而改善THA术后功能。Renkawitz等[12]认为偏心距重建情况与THA术后疼痛、步态异常、功能评分密切相关,双侧偏心距差值超过5 mm与THA术后步态异常有关。本研究中GTO重建组患者Harris评分以及步态评分也明显优于非重建组,提示以±5 mm作为重建标准前提下,GTO重建患者髋关节功能及步态恢复更好,表明GTO可以作为一种评价THA偏心距重建情况的指标。
为进一步明确GTO用于THA的可行性,我们自2020年6月开始以GTO作为偏心距参数行THA术前计划,选择以GTO差值预估偏心距误差情况。选择GTO差值进行评估原因为:如图2所示,THA术前计划中髋臼假体与股骨假体未重合,股骨头假体旋转中心(点O’)与髋臼旋转中心(点O)有一定水平距离。术中首先安装髋臼假体及内衬,此时髋关节旋转中心即确定,再放置股骨假体后并将其复位于髋臼假体中,实现股骨头假体旋转中心与髋臼假体旋转中心重合。据下肢力线图股骨解剖轴(线 c)与重力轴线(平行于线 a)有约 9° 夹角[8],以及将股骨头假体旋转中心与髋臼旋转中心重建于同一水平高度即可达到肢体长度重建目的,故GTO 差值即为点O’与点O 的水平距离。对于体格较小的女性患者,术前计划时发现常规操作难以将GTO达重建标准,除了选择更合适的假体类型[15-16]外,术中可以选择将髋臼磨锉更深,即髋关节旋转中心适度内移。但有学者对此方法持不同意见,Tipton等[17]认为髋臼不可过度向内偏移,Bicanic等[18]指出旋转中心改变会增加假体载荷,影响假体使用寿命。因此,我们在术前计划中一般将髋关节旋转中心内移控制在5 mm以内。
与基于GO进行术前设计的GO组患者相比,GTO组患者术后1年疼痛VAS评分更低、Harris评分及步态评分更高,且术后偏心距(GO、GTO)与LLD达重建标准患者更多。表明基于GTO行THA术前设计,可指导THA生物力学的精准重建,获得良好疗效。
3.3 GTO不足之处及研究方向
在GTO测量中股骨大转子增生可能影响结果准确性,但增生发生概率较小,且多为对称性;若发现不对称性增生情况,可选择股骨大转子外侧顶点高度水平线与股骨解剖轴交点,测量该交点至同侧泪滴内侧边缘垂线间的距离[9]。
我们认为GTO与肢体长度共同影响髋关节外展肌张力,GTO体现水平方向外展肌张力重建情况,肢体长度为纵向作用。如何将肢体长度及偏心距重建计划于术中精准实施并测量验证,仍值得深入研究。此外,由于CT三维重建费用较高,本研究均基于X线片进行观测,未能从三维立体空间分析偏心距参数。为避免发育异常、退变等因素对THA软组织平衡的影响,研究仅选择了单一股骨颈骨折病例,GTO在复杂THA中的应用有待进一步完善。以发育性髋关节脱位为例,双侧髋关节均存在病变,股骨头旋转中心点难以确定,以GO进行术前计划难度较大,而GTO测量避免了股骨头旋转中心点,因此在复杂THA中可能具有更大应用价值。
综上述,以GTO作为偏心距参数进行术前计划,能指导THA术中重建偏心距,有效减轻患者术后疼痛、改善步态,获得良好疗效。
利益冲突 在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突
伦理声明 研究方案经宜昌市夷陵医院医学伦理委员会批准(LW2021-09-1501)
作者贡献声明 屈万明:研究主要实施者、文章撰写;周宏斌:负责研究项目涉及的各部门与人员之间的沟通协调工作,指导手术及研究;田鹏:临床经验分享介绍及研究方法指导;秦小容:实施手术;张友:研究方法、统计分析方法指导;沈文斌:观察者间信度分析,负责病例相关数据测量
人工全髋关节置换术(total hip arthroplasty,THA)是关节外科成熟术式,除术中正确放置假体外,重建肢体长度及股骨偏心距(femoral offset,FO)也是影响手术疗效的重要因素[1]。FO定义为股骨头旋转中心至股骨干长轴的垂直距离,是衡量THA手术软组织平衡的重要指标。重建FO可以恢复髋关节外展肌张力及力臂,维持外展肌力矩和重力力矩的平衡,重建髋关节正常生物力学功能;如重建不良,术后可能出现髋部疼痛、假体脱位、跛行步态等问题。相对于肢体长度重建,FO重建在外观上难以体现,易被忽视。
但是FO忽略了髋臼假体位置对THA软组织平衡的重要影响,因此Loughead等[2]提出了臼杯偏心距(cup offset,CO),定义为髋臼假体旋转中心与同侧泪滴内侧边缘垂直线间距离。2009年Lecerf等[3]提出了总体偏心距(global offset,GO)概念,即FO与CO之和,以充分考虑髋臼假体位置对THA软组织平衡的影响。Robinson等[4]研究发现GO重建可以降低THA术后假体脱位风险。
临床应用发现GO仍存在一定缺陷,因测量时髋关节旋转中心仍是重要标志点,当旋转中心位置发生变化时测量结果随之变化,此时GO值不能直观、准确地反映THA软组织平衡情况。为避免髋关节旋转中心位置变化的影响,结合临床应用过程中的相关测量研究,本课题组提出了一种新的偏心距测量方法,将该参数命名为“大转子偏心距(greater trochanter offset,GTO)”,并对其临床应用的可行性及有效性进行了相关研究。报告如下。
1 研究对象及方法
1.1 研究对象
患者纳入标准:① 年龄55~75岁;② 单侧股骨颈骨折;③ 接受THA治疗且手术由同一位医师主刀完成;④ 伤前双髋无疼痛、行走无异常;⑤ 术后随访达1年以上,且临床资料完整。排除标准:① 合并髋关节发育异常;② 既往有髋关节外伤骨折史;③ 合并严重并发症不能耐受手术。
2016年1月—2020年12月共68例患者符合选择标准纳入研究。其中,男29例,女39例;年龄55~75岁,平均64岁。左侧41例,右侧27例。致伤原因:交通事故伤18例,摔伤44例,高处坠落伤6例。股骨颈骨折Garden分型:Ⅱ型17例,Ⅲ型23例,Ⅳ型28例。受伤至手术时间20~76 h,平均39.0 h。
1.2 GTO复测信度与观察者间信度分析
基于2016年1月—2020年5月收治的47例患者进行观测,THA术前设计均以 GO 作为偏心距参数。于术后1年标准骨盆正位X线片测量双侧GTO,由同一观察者于不同时间点重复测量2次(2次测量间隔1 d)以及由2名高年资主治医师分别测量。统计分析观察者间信度和复测信度。
测量方法:采用爱康医疗定制化平台(http://182.92.7.233:8089/),以THA术侧股骨头直径(已知)为放大比例参考。于X线片上标记以下点、线:① 双侧泪滴下缘连线(线b),分别通过术侧、健侧泪滴内缘并垂直于线b的直线(线a、线a’)、术侧股骨解剖轴(线c);② 术侧股骨大转子最外侧顶点(大转子外侧与其垂直切线的交点,点A),髋关节旋转中心(点O),经点O分别与线a、线c作垂线获得的两交点(点C、F)。GTO为点A至线a的垂直距离,GO为FO与CO长度总和。见图1。

1.3 GTO重建疗效分析
基于2016年1月—2020年5月收治的47例患者进行分析。首先,根据术后1年标准骨盆正位X线片测量的GTO,评价患者GTO是否达重建标准,并将其分为重建组与非重建组。GTO重建标准为术侧与健侧GTO差值在 ±5 mm内,取绝对值进行统计分析。
记录并比较两组患者一般情况(性别、年龄、骨折Garden分型及侧别、受伤至手术时间);术前以及术后1年疼痛视觉模拟评分(VAS),术后1年Harris评分及Harris评分中步态评分。基于术后1年X线片测量双下肢长度差异(leg length discrepancy,LLD),即双侧小转子内侧顶点至两侧泪滴下缘连线的垂直距离差值[5];LLD重建标准为术侧与健侧LLD差值在 ±5 mm内[6-7],取绝对值进行统计分析。
1.4 GTO应用于THA术前设计的可行性分析
为研究GTO用于THA术前设计可行性,对2020年6月—12月收治的21例患者,采用GTO作为偏心距参数进行THA术前设计(GTO组),并与2020年6月之前收治的47例患者(GO组)临床资料进行比较分析。
1.4.1 术前设计方法
GO组:采用爱康医疗定制化平台于标准骨盆正位X线片上测量GO,摄片时于患者两腿之间、冠状面平大转子水平放置1颗直径25 mm金属球,作为放大比例参考。以健侧为框架置入假体数字化模板,个性化设计股骨颈截骨方法、选择合适的假体尺寸及安装位置,达到重建肢体长度以及GO的目的。GO重建标准为术侧与健侧差值在 ±5 mm内,取绝对值进行统计分析。
GTO组:数字化模板应用同GO组,个性化设计股骨颈截骨方法,选择合适的假体类型、型号及安装位置。无需分别测量GO及CO,以设计的假体置换前后GTO差值 [股骨头假体旋转中心(点O’)与髋臼旋转中心(点O)两点水平方向距离,见图2] 预估偏心距误差情况,设计两点重建于同一水平高度达到肢体长度重建目的。

1.4.2 手术方法
两组按照常规THA手术操作。取后外侧入路,根据术前计划行股骨颈截骨,测量股骨头直径并对比术前测量结果,髋臼及股骨柄假体型号选择以术前计划与术中具体反馈情况综合考虑,优先遵从术中反馈(试模及透视),其次尽量还原术前计划。股骨柄假体类型选择遵照术前计划实施。
1.4.3 观测指标
术后1年,参照1.3记录相关观测指标以及两组GTO、GO、LLD达到重建标准例数,比较两组疗效。
1.5 统计学方法
采用SPSS22.0统计软件进行分析。计量资料如符合正态分布,数据以均数±标准差表示,组间比较采用独立样本t检验。计数资料以率表示,组间比较采用χ2检验。采用Pearson相关分析评价复测信度;采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient,ICC)评价观察者间信度。 检验水准取双侧α=0.05。
2 结果
2.1 GTO复测信度与观察者间信度分析
GTO具有良好复测信度(术侧r=0.983,P<0.001;健侧r=0.977,P<0.001)及观察者间信度(术侧ICC=0.947,P<0.001;健侧ICC=0.980,P<0.001)。
2.2 GTO重建疗效分析
47例患者双侧GTO差值为–5.83~20.03 mm,其中23例差值在 ±5 mm以内。基于GTO测量结果,患者分为重建组23例、非重建组24例。
两组患者性别、年龄、骨折分型及侧别、受伤至手术时间、术前VAS评分以及术后1年LLD比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。重建组术后1年Harris评分及步态评分、手术前后VAS评分差值均优于非重建组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

2.3 GTO对THA指导作用分析
GO组及GTO组患者性别、年龄、骨折分型及侧别、受伤至手术时间、术前VAS评分及术后1年LLD比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。GTO组术后1年Harris评分及步态评分、手术前后VAS评分差值均优于GO组,差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

GTO达重建标准者GO组23例(48.9%)、GTO组19例(90.5%),差异有统计学意义(χ2=10.606,P=0.001)。GO达重建标准者GO组25例(53.2%)、GTO组13例(61.9%),差异无统计学意义(χ2=0.447,P=0.504)。LLD达重建标准者GO组34例(72.3%)、GTO组19例(90.5%),差异无统计学意义(χ2=2.777,P=0.096)。
3 讨论
3.1 GTO的提出
GO是衡量THA软组织平衡的重要参数,髋关节旋转中心位置是其测量的重要标志点。行走过程中,人体自身重量被外展肌力量平衡,合力的施力点在髋关节中心(旋转中心),外展肌力矩需要克服重力力矩。GO因受旋转中心位置的影响,存在一定缺陷。据下肢力线图股骨解剖轴(线c)与重力轴线(平行于线a)有约9° 夹角[8],假设外展肌张力解剖重建,即股骨近端位置与健侧镜像重建,这也是THA术前计划理想目标。在此前提下,分析髋关节旋转中心单一因素变化对GO的影响:① 若旋转中心(点O)垂直上移,FO增大而CO不变,GO则增大,但外展肌力臂减小,外展肌力矩亦减小,不利于对抗重力力矩。② 若旋转中心下移,FO减小而CO不变,GO则减小,但外展肌力臂增大,外展肌力矩增大。③ 若旋转中心沿外展肌力线的平行线移动,此时外展肌力臂保持不变,外展肌力矩则不变,但重力力臂发生变化,旋转中心内、上移时重力力臂减小,有利于外展肌力矩维持平衡。
上述分析说明:① 肌张力不变情况下,髋关节旋转中心位置会影响GO,提示GO不能直观体现肌张力重建情况。② GO不能代表外展肌力臂,也不能代表外展肌力矩重建情况。③ 假设患侧股骨近端原位重建、肢体长度及髋关节周围肌张力还原,此时决定外展肌力臂大小、进一步决定外展肌力矩的是髋关节旋转中心位置而不是GO。髋关节旋转中心作为GO的测量标志点,是一个变数,这正是GO作为偏心距参数的缺陷所在。
偏心距参数的主要功能是衡量外展肌张力重建情况,更准确地说是水平方向重建情况,而纵向张力重建取决于肢体长度,因此需要一个新的参数来直接、单一反映水平方向外展肌张力重建情况。为了避免髋关节旋转中心对偏心距测量结果的影响,我们提出了一种新的偏心距参数——GTO,即股骨大转子外侧顶点至同侧髋臼泪滴内缘纵垂线的距离。Kjellberg 等[9]建议在股骨大转子外侧顶点水平测量股骨轴与骨盆中轴线的距离,作为偏心距评价参数。该参数测量包含股骨大转子外侧顶点、股骨轴和骨盆中轴线3个解剖标志,存在股骨轴划线误差、骨盆倾斜及旋转造成骨盆中轴线偏移等问题。而我们提出的GTO优势在于:① 减少了测量标志点,只选取股骨大转子外侧顶点及同侧髋臼泪滴内缘纵垂线。② 术侧与健侧分别选取同侧泪滴内缘纵垂线参考,减少了骨盆倾斜、旋转或拍片体位不正带来的误差。因为以骨盆中轴线作为两侧参考,误差形成必导致两侧数值此消彼长,此时以健侧作为参考衡量术侧偏心距重建情况,误差风险明显增大。本研究通过对同一组47例THA患者骨盆正位X线片测量,发现GTO具有较好的复测信度与观察者间信度。
另外,在拍摄骨盆X线片时存在双下肢旋转程度不同的问题,为了尽量减小股骨前倾角对GTO测量的影响,我们采用保持患者双足并拢的对称位置,以维持双下肢相同的内旋角度,这样也可以将双侧股骨解剖轴与骨盆中轴线夹角保持基本一致,进一步减小GTO测量误差。
3.2 GTO用于THA的可行性及有效性分析
众多学者提出将THA的GO重建标准设为5 mm[1,10-12],鉴于此本研究中将双侧GTO差值在±5 mm内定义为偏心距重建,将前期收治的47例患者分为GTO重建组与非重建组。Worlicek等[1]认为THA术中精确重建偏心距可显著减少术后髋部疼痛发生。我们在临床也发现部分患者术后即有髋部持续疼痛,且疼痛持续时间长,甚至长期无好转,影像学复查发现偏心距重建不良。本研究比较结果显示GTO重建组术后1年疼痛缓解程度明显优于非重建组,VAS评分差异有统计学意义,与上述研究结果一致。
Debbi等[13]认为在THA术中重建偏心距是恢复髋关节外展肌功能的关键。Sato等[14]认为THA术后偏心距重建误差超过5 mm可导致髋关节外展肌无力。Enke等[11]认为重建FO可有效重建外展肌力臂,保障关节假体稳定性和使用寿命以及术后步态的对称性,从而改善THA术后功能。Renkawitz等[12]认为偏心距重建情况与THA术后疼痛、步态异常、功能评分密切相关,双侧偏心距差值超过5 mm与THA术后步态异常有关。本研究中GTO重建组患者Harris评分以及步态评分也明显优于非重建组,提示以±5 mm作为重建标准前提下,GTO重建患者髋关节功能及步态恢复更好,表明GTO可以作为一种评价THA偏心距重建情况的指标。
为进一步明确GTO用于THA的可行性,我们自2020年6月开始以GTO作为偏心距参数行THA术前计划,选择以GTO差值预估偏心距误差情况。选择GTO差值进行评估原因为:如图2所示,THA术前计划中髋臼假体与股骨假体未重合,股骨头假体旋转中心(点O’)与髋臼旋转中心(点O)有一定水平距离。术中首先安装髋臼假体及内衬,此时髋关节旋转中心即确定,再放置股骨假体后并将其复位于髋臼假体中,实现股骨头假体旋转中心与髋臼假体旋转中心重合。据下肢力线图股骨解剖轴(线 c)与重力轴线(平行于线 a)有约 9° 夹角[8],以及将股骨头假体旋转中心与髋臼旋转中心重建于同一水平高度即可达到肢体长度重建目的,故GTO 差值即为点O’与点O 的水平距离。对于体格较小的女性患者,术前计划时发现常规操作难以将GTO达重建标准,除了选择更合适的假体类型[15-16]外,术中可以选择将髋臼磨锉更深,即髋关节旋转中心适度内移。但有学者对此方法持不同意见,Tipton等[17]认为髋臼不可过度向内偏移,Bicanic等[18]指出旋转中心改变会增加假体载荷,影响假体使用寿命。因此,我们在术前计划中一般将髋关节旋转中心内移控制在5 mm以内。
与基于GO进行术前设计的GO组患者相比,GTO组患者术后1年疼痛VAS评分更低、Harris评分及步态评分更高,且术后偏心距(GO、GTO)与LLD达重建标准患者更多。表明基于GTO行THA术前设计,可指导THA生物力学的精准重建,获得良好疗效。
3.3 GTO不足之处及研究方向
在GTO测量中股骨大转子增生可能影响结果准确性,但增生发生概率较小,且多为对称性;若发现不对称性增生情况,可选择股骨大转子外侧顶点高度水平线与股骨解剖轴交点,测量该交点至同侧泪滴内侧边缘垂线间的距离[9]。
我们认为GTO与肢体长度共同影响髋关节外展肌张力,GTO体现水平方向外展肌张力重建情况,肢体长度为纵向作用。如何将肢体长度及偏心距重建计划于术中精准实施并测量验证,仍值得深入研究。此外,由于CT三维重建费用较高,本研究均基于X线片进行观测,未能从三维立体空间分析偏心距参数。为避免发育异常、退变等因素对THA软组织平衡的影响,研究仅选择了单一股骨颈骨折病例,GTO在复杂THA中的应用有待进一步完善。以发育性髋关节脱位为例,双侧髋关节均存在病变,股骨头旋转中心点难以确定,以GO进行术前计划难度较大,而GTO测量避免了股骨头旋转中心点,因此在复杂THA中可能具有更大应用价值。
综上述,以GTO作为偏心距参数进行术前计划,能指导THA术中重建偏心距,有效减轻患者术后疼痛、改善步态,获得良好疗效。
利益冲突 在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突
伦理声明 研究方案经宜昌市夷陵医院医学伦理委员会批准(LW2021-09-1501)
作者贡献声明 屈万明:研究主要实施者、文章撰写;周宏斌:负责研究项目涉及的各部门与人员之间的沟通协调工作,指导手术及研究;田鹏:临床经验分享介绍及研究方法指导;秦小容:实施手术;张友:研究方法、统计分析方法指导;沈文斌:观察者间信度分析,负责病例相关数据测量