多孔坦棒植入治疗早期股骨头坏死的研究进展

贺冬冬 * 郭升杰 曾令员 贺晓宇

摘要：股骨头坏死是临床上常见的难治性疾病。股骨头坏死是因为股骨头血供中断或受损，引起骨细胞、骨髓成分死亡及随后的修复，继而导致股骨发生结构性改变，股骨头塌陷，引起患者关节疼痛及功能障碍的疾病。随着人工关节置换术的普及，髋关节翻修手术逐年增高，而且假体使用有一定的寿命，翻修手术的难度大、并发症多，近年来保髋手术逐渐受到重视，其中钽棒因其具有高度的生物相容性，手术植入可为受损的股骨头提供充分而且稳定的支撑，从而能有效减轻骨组织所承受的应力，达到防止股骨头塌陷，为股骨头骨组织修复提供有利条件的作用，是治疗早期股骨头坏死的理想材料。

关键词：多孔钽棒 股骨头坏死 手术

The development of porous tantalum implantation in the treatment of early femoral head osteonecrosis

Hedongdong* guoshengjie zenglingyuan hexiaoyu

Abstract:Femoral head necrosis is a common refractory disease in orthopedizcs.ONFH is a disease in which the blood supply of femoral head is interrupted or damaged, resulting in death of bone cells and bone marrow components and subsequent repair, which leads to changes in femoral structure, femoral head collapse, joint pain and joint dysfunction in patients (clinical guidelines for diagnosis and treatment of femoral head necrosis in adults).With the popularity of total hip arthroplasty， hip revision surgery increased year by year, and prosthesis using a certain life, revision surgery more difficult, complications, so hip joint preserving treatment gradually be taken seriously, tantalum rod because of its high biocompatibility, implant surgery can provide sufficient and stable for the damaged femoral head support, can effectively reduce the bone tissue under stress, so as to prevent the collapse of the femoral head, as the function of the bone tissue repair provides favorable conditions, is an ideal material for the treatment of early avascular necrosis.

Keyword：porous tantalum ONFH surgery

引言

股骨头坏死( osteonecrosis of the femoral head，ONFH)，也称之为股骨头缺血性坏死（avascular necrosis of the femoral head，AVNFH）是由多种病因所造成的的股骨头的血液循环障碍，引起骨细胞及骨髓成分的死亡，最终形成股骨头软骨坏死、股骨头表明塌陷、髋关节功能障碍的慢性进行性疾病。因为早期缺乏有效的治疗方案，许多患者不得不接受全髋关节置换术( total hip arthroplasty，THA)。据估计，在美国每年大约有1～3万例新发的股骨头坏死病例，占据了所有全髋关节置换术的5% ~12%^［1］。

股骨头坏死的病因目前尚未达成共识，过量饮酒、抽烟、脂质代谢紊乱、激素的使用、动脉血供破坏( 如创伤、手术) 、凝血功能障碍、深海潜水或其他高压强环境、化疗或放疗、代谢性骨病等均可导致股骨头坏死

^［1－4］。以往研究认为，股骨头坏死的治疗最终将采用全髋关节置换术（THA）^［5］。随着人们对于疾病认识的不断深刻，保髋治疗方法在临床逐渐开展并应用。然而，保髋手术有不同方案，其疗效报道不一致，多孔钽棒植入作一种新型的保髋治疗手段，许多临床医师进行了验证，并提出了手术改良方法。现对保髋手术及多孔钽棒在目前的临床进展做一简要综述，为临床实践和进一步研究提供指导。

1.股骨头坏死手术方法及钽棒治疗股骨头坏死的优势

目前临床上常用的治疗头坏死的手术主要包括髓芯减压术、非血管化骨移植术、带血运游离腓骨瓣移植术、多孔钽棒植入术、截骨术、人工关节置换术等几大类^［6］。

1.1髓心减压术

髓心减压术是运用解除股骨头内增高的骨内压的原理而减轻临床症状，进而逆转ONFH的进一步发展，促进减压通道内血管及骨细胞组织再生与修复，重建微循环结构，加速坏死区域的修复与重建。通过长期随访观察发现，新生血管可通过钻孔通道长入骨坏死区，使新生骨爬行替代坏死骨组织^［2］。但是髓芯减压仍有很大的不确定性及缺点，比如此方法可加速股骨头的塌陷。在修复股骨头的坏死区时，随着血运重建，破骨及骨吸收速度一般大于新骨形成，髓芯减压可使本已薄弱的软骨下骨的机械支撑力进一步减弱，从而可能加速股骨头的塌陷；尤其是激素致股骨头坏死和某些基础病患者，因股骨头骨质疏松明显，髓芯减压将导致应力集中，加速股骨头的塌陷或增加股骨颈骨折的风险^［8］。

1.2吻合血管游离腓骨移植术

吻合血管游离腓骨移植术治疗ONFH的理论基础是：通过股骨头髓芯减压解除髓内高压，清除股骨头的坏死骨质，吻合血管重建股骨头的血液循环，腓骨移植可以起支撑作用及诱导骨再生作用^［9］。吻合血管游离腓骨移植是一种治疗早期股骨头坏死安全有效的手术方法，但这种手术方式的主要弊端是手术复杂、创伤较大，供区和受区并发症发生率较高，并发症主要有深静脉血栓、踇趾趾间关节伸直功能受限、腓总神经麻痹、术后切口感染、骨化性肌炎、股骨大粗隆部滑囊炎^［10］。

1.3多孔钽棒支撑技术

多孔钽棒支撑技术是在髓芯减压和腓骨移植的基础上发展而来的，既可为股骨头进行彻底充分的减压，去除坏死部分的骨组织，又能给软骨提供强有力的支撑。理想的骨植入材料一般来说应该具有以下特点：(1)植入物材料需具备良好的生物相容性，植入体内后无有毒元素溶出；(2)植入物材料的力学性能与骨组织相匹配，尤其是材料的弹性模量与骨组织(0.01~30 GPa)越接近越好，同时还应具备足够的强度；(3)植入物材料可与骨组织形成良好的骨整合，即新骨与植入体直接接触，不存在纤维结缔组织层的插入，保证其植入体内后稳定不松动^［11］。固态金属钽的密度为16.68g/cm3，硬度为6～6.5莫氏，接近于金刚石。与固态金属钽的超高硬度和密度不同，多孔钽在扫描电镜下呈类似松质骨的纵横交错三维多面体孔隙结构，孔隙率75%～85%^［12］。超高孔隙率显著降低了多孔钽材料的密度，同时也进一步降低了弹性模量，多孔钽的弹性模量为1.3～10GPa，介于松质骨（0.1～0.5GPa）和皮质骨（12～18GPa）之间，远低于固态金属钽（186GPa）、钛（106～115GPa）及不锈钢（230GPa）^[13] 。临床常用的多孔钽金属材料孔隙直径为100～600um，与正常松质骨孔隙结构高度相似^［12-14］。此外，多孔钽棒的疲劳性和耐久性均优于松质骨，屈服强度可随孔隙率的降低而增加，故多孔钽棒又被称为骨小梁金属^［15-16］。多孔钽因具有特殊的微观结构、力学特征、生物惰性和良好的生物相容性，其为一种新型金属移植物材料越来越受到重视。随着骨科新型生物材料多孔钽金属棒应用于临床，因其良好的生物相容性以及快速而可靠促进骨生长、降低应力遮挡的物理特性，可使人体骨组织很好地长入多孔钽金属棒的孔隙中，从而使人体骨骼和金属钽棒浑然一体。同时钽棒具有足够的力学强度，对即将塌陷的股骨头软骨下骨起到了结构性力学支撑，避免其过早塌陷^［16］。

此外，多孔钽金属棒在避免局部各种菌群感染方面的表现引人瞩目，Schildhauer等以金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌研究钽棒对细菌的黏附性，结果显示，金黄色葡萄球菌对纯钽金属的黏附明显低于对钛合金、不锈钢和钽外套不锈钢的黏附(P＜0.05)，而表皮葡萄球菌的黏附性在这三种材料的对比中无明显差异。因此，钽棒的安全性值得肯定^［17］。

2.手术步骤

目前，普遍接受治疗股骨头坏死多孔钽棒植入术的方法，其常规步骤包括定位、导针插入、扩髓、测深、攻丝及植入钽棒等。操作如下：（1）定位：常规切开至股骨近端外侧骨皮质，在小粗隆上方水平线与股骨外侧骨皮质的交点处选取为导针进针点；（2）导针插入：导针在C形臂X线机辅助下，以12.5°±2.5°的前倾角插入距关节面5mm处；（3）扩髓：空心钻从8mm处开始扩至9mm，及时清理空心钻和髓道内的骨碎屑后，在髓道中取下标本送检，再次扩髓至10mm；（4）测深：拔出导针，以测探器测深浅并选取合适长度，以避免多孔钽棒露于骨皮质外，磨损周围软组织；（5）攻丝：选用对应长度的攻丝，顺时针旋转使螺纹全部进入股骨；（6）植入钽棒：沿钉道方向旋入钽棒，使其尾部稍嵌入外侧骨皮质内

^［18］。另外手术的注意事项包括：首先多孔钽金属棒的植入位置应正好能够支撑股骨头坏死区而不穿透软骨为宜；其次植入过程中应尽量避免暴力锤击，防止钽棒穿透股骨头关节面；再者必须彻底清理股骨头内坏死骨组织，以利于血运的恢复及新骨的长入；最后术后尽量避免负重，如需负重应该在双拐保护下进行，1.5月～3个月后才可逐渐完全负重^［19-20］。

3.多孔坦棒植入的应用现状

国内外相关文献报道多孔钽棒植入对于SteinbergⅠ和Ⅱ期股骨头的病人手术效果疗效相对确切。Veillette等通过对股骨头坏死的52个病人的随访发现，多孔坦棒植入对早期股骨头坏死的治疗，手术切口小，致残率低。尤其对于没有慢性疾病的早期股骨头坏死患者手术效果确切，可以推迟人工关节置换的时间，疗效值得肯定^［18］。李杨、冯世庆等通过比较髓芯减压并植骨、髓芯减压并钽棒置入治疗早期股骨头缺血性坏死的临床效果，发现其治疗后半年、1年及2年，髓芯减压并钽棒置入比髓芯减压并植骨能够更有效地预防股骨头塌陷,改善关节功能，并延缓股骨头坏死进程^［21］。Liu G, Wang J, Yang S等^［22］对35名ONFH患者(49髋)接受了髓芯减压联合植入多孔钽棒的治疗。病人平均年龄38.2岁(22-50岁)，平均随访时间15.2个月(12-36个月)。记录手术时间、出血量，采用Harris髋关节评分和放射学结果进行评价。平均手术时间为35分钟,平均失血50毫升,Harris评分明显提高。方锐等^［23］通过对16例18髋随访发现，患者的Harris评分由术前的49-83分，提高到术后的75-97分，股骨头的影像学表现稳定，股骨头坏死疗效确切，尤其适用于早期股骨头坏死。

赵德伟，谢辉，王本杰等^［24］采用带血管蒂的髂骨瓣移植联合多孔钽金属棒置入治疗28例AVNFH患者，平均随访12个月，结果术后HSS髋关节评分均明显高于术前，三维步态分析显示患者步态逐渐接近于正常，说明带血管蒂的髂骨瓣移植联合多孔钽金属棒置入治疗股骨头坏死成功率较高，是早期股骨头缺血性坏死的比较有效治疗的方法。Shuler^［25］等通过对钽棒植入和带血腓骨移植治疗股骨头坏死进行比较，发现39个月的Kaplan-Meier分析显示，多孔钽棒治疗组和腓骨移植组的预后分别为86%和67%，但钽棒治疗组的手术时间短、住院时间短、术中出血量及术后并发症少，手术疗效明显优于带血腓骨移植组。

Malizos等^［26］利用2个或3个多孔钽金属棒对股骨头坏死区域，提供多点支撑，可有效预防股骨头塌陷；应用该新技术治疗21例（26髋）早期股骨头缺血性坏死患者，平均随访4年左右，结果显示髋关节HSS评分从术前平均65.2分提高至术后平均88.1分，末次随访显示仅有3髋手术失败，超过2/3髋关节功能良好。

有学者报道多孔钽棒植入联合骨髓间充质干细胞、生长因子、高压氧及药物治疗股骨头坏死取得不错的疗效。赵德伟等^［27］利用骨髓间充质干细胞结合多孔钽棒植入联合带血管蒂髂骨移植治疗晚期ONFH。24例(31髋)终末期ONFH患者均行手术治疗。19个处于ARCO IIIc期，12个为ARCO IV期。所有患者随访平均时间为64.35±13.03个月(26-78月)。结果只有5个髋进行了全髋关节置换术，平均Harris评分明显改善。这种干预在延迟或避免全髋关节置换术中是安全有效的。

也有学者对多孔钽棒植入术后，股骨头坏死进展并塌陷后，是否会影响之后的全髋关节置换术进行了研究。Gun-Woo Lee^［28］等也通过对钽棒治疗组行全髋关节置换术时研究发现，与对照组相比Harris评分、手术时间、出血量没有太大差异。在随访过程中两组患者也没有出现髋臼的倾斜和股骨干的下沉或骨溶解。Olsen^［29］等随访发现，短期内多孔钽棒植入不会对以后的全髋关节置换术有不利的影响，残留的钽棒碎片可能会有不确定的风险。Qi Cheng ^［30］等纳入31例(39髋)患者，因钽棒植入术失败而进行全髋关节置换术。31例患者中，男性26例，女性5例。这些患者的平均年龄为49.3岁(范围:36-64岁)。对照组包括33例(40髋)患者，均行全髋关节置换术，未行钽棒植入术。臀部随访中记录Harris评分、移植物磨损、骨溶解、放射学表现及手术并发症。中期的表现钽棒植入组与对照组之间没有明显的区别，但股骨远端、中段及近端的钽碎片可能会增加骨溶解。

4. 展望

诸多研究表明，多孔钽棒植入对早期股骨头坏死的疗效显著，其既可以提供软骨下骨结构性支撑，增加骨长入，并延缓股骨头快速塌陷，又可避免腓骨移植技术所带来的供区病损；并具有微创、手术时间短、出血少、住院时间短、术后恢复快等特点，对于延缓髋关节置换的时间，减少髋关节翻修率有重要的意义。

总之，多孔钽棒植入是治疗股骨头坏死，延缓髋关节置换的有效手术方式，利用骨组织工程方法修复股骨头内骨缺损，并有望加速骨再生进程，改善髋关节功能。但关于钽棒植入治疗股骨头坏死的远期疗效，仍需更进一步的研究与探索。

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