全髋关节表面置换术中“筒锉定位法”的原理及临床应用
吴岳嵩 王志伟 徐卫东 年申生
摘要
新一代全髋关节金属－金属关节表面置换术再次成为国内外关节外科的热点，最大限度保留股骨头颈的骨量、大直径股骨头假体明显提高稳定性、界面磨损量的减少都是热点的原因。在开展这项手术的同时，也发现有些不足之处，如手术切口较大，髋臼暴露困难，股骨头颈中轴线定位复杂和费时，一旦造成股骨颈切痕，将引发术后股骨颈骨折的隐患等。我院自2005年3月至2009年8月共行全髋表面置换术114例145髋。在手术技术不断成熟的基础上，提出了一种“筒锉定位法(cylindrical reamer orientation CRO)”，供同道指正。
1988年欧洲地区对金属－金属关节表面置换术再次重视以来，新一代全髋关节表面置换术已成为国内外关节外科的热点[1-3]。最大限度保留股骨头颈的骨量、大直径股骨头假体明显提高稳定性、界面磨损量的减少都是热点的原因。在开展这项手术的同时，也发现有些不足之处，如手术切口较大，髋臼暴露困难，股骨头颈中轴线定位复杂和费时，一旦造成股骨颈切痕，将引发术后股骨颈骨折的隐患等[4]。
我院自2005年3月至2009年8月共行全髋表面置换术114例145髋，逐步积累了一套成熟的手术操作经验，其中有关股骨头颈中轴线定位的操作方法，参考wright公司提供的Harlan C.Amstuts,M.D手术操作录像资料、中华关节外科杂志提供的中日友好医院骨科“全髋关节表面置换术”手术操作录像资料的基础上，提出了一种“筒锉定位法(cylindrical reamer orientation CRO)”，供同道指正。
“筒锉定位法”原理
从正常股骨头颈部的形态不难看出，股骨头基本属于圆球形，股骨颈类似于圆锥形（图1）。从图2中也不难看出，只要将筒锉远端环形锯面压在股骨头球面上，再将筒锉轴心与股骨颈基底部的中点联成一线，即可方便地定位股骨头颈的中轴线。
图1 股骨头的实物标本显示，股骨头外形为圆球形，股骨颈类似于圆锥形。
图2 将筒锉环形锯面压在股骨头球面上，再与股骨颈基底部的中点联成一线，即可方便地定位股骨头颈的中轴线。
图3 筒锉与股骨头颈中轴线的关系。
用筒锉轴心瞄准股骨颈基底部中点，边旋转，边向前推进，将股骨头四周最外层关节软骨面和松质骨磨削下来（图3）。磨削到一定程度，筒锉将与股骨颈相贴，股骨头也呈圆柱状外观。当筒锉轴心与股骨头颈的中轴线一致时，即可通过筒锉轴心插入克氏钉向股骨头颈部钻入作定位针，定位即告完成。在用这一方法完成股骨头颈中轴线定位的过程中，同时也对股骨头完成“圆柱”成形，即两步手术操作合并为一步，简化了手术过程。
如在操作过程中一旦发现筒锉偏心，也可随时纠正。如下图所示：A代表股骨颈横截面，绿色圆点为其轴心；B代表股骨头及其外围的筒锉横截面，其中红色圆点为其轴心；C为两者形成同心圆，筒锉定位即告成功，D为两者不同心，即发生股骨头轴心偏离股骨颈轴心时，即可取一直径比股骨头更大的筒锉E，其中蓝色圆点为其轴心，只要将其套在股骨头外，将其一侧压紧在股骨头远离轴心侧（黑箭头表示），即可将偏心转为同心。F为筒锉轴心已经与股骨颈轴心形成同心。
图4 三个圆的同心过程：A代表股骨颈横截面，，绿色圆点为其轴心；B代表股骨头及股骨头外筒锉的横截面，其中红色圆点为其轴心；C为两者形成同心圆，筒锉定位即告成功，D为两者不同心，即发生股骨头轴心偏离股骨颈轴心时，即可取一直径比股骨头更大的筒锉E，其中蓝色圆点为其轴心，只要将其套在股骨头外，将其一侧压紧在股骨头远离轴心侧，即可将偏心转为同心。F为筒锉轴心已经与股骨颈轴心形成同心。
手术操作
作髋部后外侧切口，长约10－14cm，切开后关节囊后，将股骨头脱位露出切口外，充分清理关节囊组织，彻底松解影响关节活动的周围组织，股骨头颈及股骨颈基底部得到充分显露。令助手将一标志（如克氏针）放于股骨颈基底部的中点，选一与股骨头直径稍小的筒锉压在股骨头球面，筒锉轴心指向助手的标志，小心旋转筒锉并向股骨颈方向推进，边推进、边观察，并根据标志点及股骨颈的露出面随时调正颈干角和前倾角，慢慢地将股骨头两侧最外层软骨磨削，并将其推进至股骨颈基底。
在实际操作中，找出股骨头颈的中轴线是一个渐进的过程，在股骨头不断“瘦身”过程中，股骨头颈之间的关系越来越清楚，更便于随时调正筒锉与股骨颈轴的方向。当股骨头圆柱状直径比股骨颈直径大出2－4mm时，即可停止对股骨头的进一步“瘦身”。如一旦发现轴心严重偏离时，可取大一号筒锉作相应调正（图4）。
通过筒锉的中心杆，插入一枚克氏针，从股骨头顶部一直钻入至股骨大粗隆下骨皮质，用直径6mm空心钻沿克氏针扩大的中心轴孔，达预定深度，再拔出克氏针和钻头，插入直径6mm的中心杆，套入平锉，锉平股骨头顶部，深约6mm，再用筒锉从大至小顺序锉小股骨头直径至设计大小。用“锥形锉”将股骨头顶部锉成圆锥形外观（图4、5）。
图4 术中筒锉与股骨头颈的关系图，黑色虚线为股骨头颈的位置，红色虚线为筒锉轴线，可见筒锉轴线与股骨颈轴线一致。
图5 筒锉磨削到一定程度，筒锉已与股骨颈平行，股骨头呈现为圆柱形。
将初步成形的股骨头颈牵向外上方，这时的股骨头较处理前有了明显“瘦身”，便于髋臼的暴露。用Hofmann拉勾插入股骨颈与髋臼前缘间，进一步将“瘦身”后的股骨头颈牵向髋臼前上方，露出髋臼。清理髋臼缘和髋臼内软组织，用髋臼锉从小至大逐步磨锉髋臼内壁软骨及骨皮质，露出其下松质骨，并记录此时髋臼锉的大小。计划中的髋臼假体应比已经初步磨锉股骨头外径大6mm。有时为慎重起见，常保留2mm，只比已锉成圆锥形的股骨头直径大4mm，如股骨头筒锉直径为48mm时，髋臼内壁只能锉磨至52mm，并拆封52mm外径髋臼假体置入髋臼骨床内。
进一步修理股骨头外形，根据股骨头外直径应比髋臼假体外直径小6mm的设计，选用这一型号筒锉将股骨头作最后定型磨削，用股骨头试件测量股骨头成形后的外形和大小是否合适，当得到肯定后即可拆封股骨头假体，并用骨水泥作固定。清理多余骨水泥后可将股骨头复位，置入大量生理盐水冲洗切口，等待骨水泥干固后，逐层缝合切口。
临床资料
自2006年4月至2008年3月，我院共行全髋关节表面置换术114例145髋，其中采用“筒锉法定位”共38例，其中有17例为强直性脊柱炎所致髋关节完全强直病例，手术比较复杂，虽然也采用筒锉定位，然而手术时间与手术出血量明显比非关节强直病例有明显差别，将另文介绍。DDH致股骨头严重变形后的手术也较非DDH复杂，故这两类病例不计在内。从表1中不难看出，两组比较中手术时间、切口大小、出血量均有一定程度的改善，说明新的定位法可以缩短手术时间，减少切口长度和减少术中出血等优点。
表1 筒锉定位与常规定位的比较
常规组
筒锉组
关节数
43
21
年龄
46.5（37－59）
47.3（13－59）
性别（男：女）
29：24
11：10
手术时间
121（117－130）
106（65－113）
切口大小
14（12－18）
12（10－14）
出血量
650（440－870）
450（330－550）
外翻角（颈干角）
139.4(125-165)
140.2(134-153)
外杯直径
50（46－58）
50（48－56）
外杯外展角
46.9（33－55）
48.6（39－53）
切 痕
2
0
随访时间
18（9－29）
18（9－29）
脱位
0
0
感染
0
0
某某，男，34岁，双髋关节疼痛、活动受限已3年，进行性加重。
术后3个月复查，X线片示表面置换假体位置良好，术前症状全部消失，活动近正常。
某某，男，23岁，双髋关节疼痛、活动受限已4年，近2年完全不能活动，X线片示双髋关节骨性融合。
手术双侧髋关节表面置换术一次手术完成，术后6个月，X线片示假体位置正常，双髋活动屈曲已超过90°。
某某，男，13岁，右髋关节疼痛、活动受限1年余，走路明显跛行、疼痛。
行右侧髋关节表面置换术，术后3年（16岁），X线片示右髋假体位置正常，关节无疼痛、活到正常、双下肢等长。
例1，男，34岁，双髋关节疼痛3年，进行性加重，原有强直性脊柱炎已10年，近年右髋关节活动范围越来越小，疼痛越来越明显，来我院行右髋关节表面置换术，手术顺利，术中用CRO作股骨头假体轴心定位，颈干角这143°。例2，男，23岁，双髋关节疼痛、活动受限已4年，近2年完全不能活动，X线片示双髋关节骨性融合。行双髋一次手术表面置换术，将完全融合的股骨头从髋臼中分离出后，采用筒锉法对其进行圆柱状成型，安装50mm股骨头假体和56mm髋臼外杯，术后双髋功能逐步恢复，现已能下蹲超过90°，参加大多数体育活动无困难，对手术满意。例3，患儿13岁时右髋疼痛已经年余，曾作为关节结核作抗痨治疗3个月无效，关节活动度越来越小，疼痛越来越明显，且有明显的骨盆倾斜，无法上学而强烈要求手术，经多方沟通和权衡利弊得失，决定作髋关节表面置换术。术后3年，患儿门诊复查时发现，发育正常（身高已经超过其父亲170cm），无任何疼痛和不适，目前仍在随访中。
讨论
全髋关节表面置换术已经成为当前国内外关节外科中的一个热点，是良好的临床效果所致。最大限度保留股骨头颈的骨量，术后髋关节的外形与原先髋关节外形相似，关节功能更好，关节负重面的磨损较小，关节稳定性较高等。然而，其手术切口较普通全髋关节置换术较长，通常要15－20cm。髋臼较难显露，股骨头颈中心轴的定位较为复杂和费时，还有股骨颈骨折的隐患等。这些问题的存在，正是对关节外科医生的挑战。
一、 股骨头颈中轴线定位的重要性
髋关节表面置换术与普通全髋关节置换术主要区别在于最大限度保留了股骨头颈的骨组织结构，安装股骨头假体后的外形和大小均与正常股骨头相似，因此能最大限度恢复髋关节的功能。
为此，在安装假体前要对股骨头进行成形，将其从球形变成圆柱形（图6－3、4），这一手术步骤大都由专用工具――“筒锉(cylindrical reamer)”来完成。现有的各类筒锉都要在股骨头颈中轴线插入一支导针，顺导针插入导杆，筒锉再顺导杆的方向钻入股骨头，筒锉直径逐步由大变小，最终达到设计要求的大小和形状，与股骨头假体完全匹配的成型外观（图7）。因此，用导针对股骨头中轴线进行定位是正确安装股骨头假体的关键操作。如果股骨头颈中轴线定位不到位，将可能使股骨头假体偏离股骨头颈的中轴线，产生股骨头假体的前倾、后倾、内翻、外翻，以及股骨头一侧骨量过多切除、另一侧骨量缺损，还有可能产生股骨颈切痕。这些都有可能造成术后的松动、关节不稳或股骨颈骨折（图6）。Amstutz [5]等报道的一组病例中早期失败率达3%，主要与股骨假体安装时出现内翻位有关。Shimmin[8]等发现在表面置换术后股骨颈骨折中46%与手术操作中对股骨颈产生切痕有关，71%与股骨假体内翻位安装有关。而股骨颈骨折是髋关节表面置换术后最多见的并发症，发生率达1.5－7.2%[8、9]。股骨颈骨折的原因很多，在手术操作中出现切痕是重要原因。因为在股骨颈出现的切痕处，形成了应力集中，当股骨颈受到外力作用下，相当一部分外力就可能传递到出现切痕处，造成骨折的发生（图6）。
图6 筒锉的方向稍有倾斜，即可能造成股骨头颈处的切痕，是术后股骨颈骨折的重要原因。1为筒锉方向正确，2为筒锉切割后的外形平整、3为筒锉作外展5°的倾斜后，即造成切痕；4显示切痕；5为4的放大图；6为术后在切痕处（红箭头所指）形成的骨裂（蓝箭头所指）。
二、 几种定位方法的比较
如前所述，目前多家产品中对股骨头颈的锉磨都是先找出其中轴线，下图是Wright 公司和Zimma公司提供的股骨头颈中轴线定位器的模式图。
图7 比较了三种股骨头颈中轴线的的定位方法
图7中比较三种不同的定位法，Wright公司提供的中心轴定位器依靠一种带夹具的定位工具，将夹具夹住股骨颈，通过转动正侧两个方向获得中心位置；Zimmer公司提供的中心轴定位器是先在股骨头顶部截出一个平面，放上一块带齿固定块，其上再安放能左右和上下滑动的两块滑块，还有一杆万向空心杆。先将空心杆调正颈干角，再调正前倾角；再利用两块滑块调正中心线，最后依靠能转动的“L”形杆判断在股骨颈的中心轴上。
在实际临床应用中体会到，这两种方法在手术中确实能较准确地得到股骨头颈中心轴的位置，但是手术化费时间较多，尤其是Zimmer公司提供的中心轴定位器，光是安装这套装置，就得化费很长的时间（超过10分钟）。更主要的是，要通过沿股骨颈四周的转动才能测定股骨颈的中心轴，要将股骨颈四周暴露，股骨头要离开切口2cm左右方能实施，如果切口太小或软组织松解不完全时，操作十分困难。
我们发现，将Zimmer公司提供的筒锉作为中心轴定位器后，定位显得十分简单有效，股骨头暴露后，取比股骨头直径稍大的筒锉套进股骨头，可直达股骨颈，只要调正筒锉的方向即可定位。在筒锉与股骨头之间的接触是筒锉内面与股骨头的外面相贴，是面对面；定位时不需要暴露过多股骨颈和其周围的软组织，省却了清理、暴露股骨颈的时间，为用较小切口实施该手术提供了条件。
Marker等自2000年11月至2006年8月由同一医生行全髋关节表面置换术手术550例，其中发生股骨颈骨折14例，占2.5%。而其中的12例又发生在前69例手术病人中，即发生率高达17%。而后481例中仅发生2例。说明手术者的操作与术后股骨颈骨折的发生有很大的关系[10]，同时也说明，完全依靠目测，有一个经验积累的过程，所谓“学习曲线”。而采用“筒锉定位”时，在手术操作过程中已经不断修正定位中的偏差，较之上述两种定位方法容易掌握。
近年，已有多篇文献报道采用“导航”作股骨假体定位取得十分良好的效果[11-16]。认为不明显增加手术时间的前提下，更容易取得良好的股骨假体和髋臼假体的安放位置，还能减少切口长度。然而，在国内大多数医院仍不具备这一昂贵医疗设备的情况下，采用“筒锉”来作股骨假体定位还是有一定的实用价值。
参考文献
[1] De Smet KA. Belgium experience with metal-on-metal surface arthroplasty. Orthop Clin North Am. 2005. 36(2): 203-13, ix.
[2] Amstutz HC, Beaule PE, Dorey FJ, Le DMJ, Campbell PA, Gruen TA. Metal-on-metal hybrid surface arthroplasty. Surgical Technique. J Bone Joint Surg Am. 2006. 88 Suppl 1 Pt 2: 234-49.
[3] Amstutz HC, Campbell P, Le DMJ. Metal-on-metal hip resurfacing: what have we learned. Instr Course Lect. 2007. 56: 149-61.
[4] Bailey C, Gul R, Falworth M, Zadow S, Oakeshott R. Component alignment in hip resurfacing using computer navigation. Clin Orthop Relat Res. 2009. 467(4): 917-22.
[5] Amstutz HC, Beaule PE, Dorey FJ, Le DMJ, Campbell PA, Gruen TA. Metal-on-metal hybrid surface arthroplasty: two to six-year follow-up study. J Bone Joint Surg Am. 2004. 86-A(1): 28-39.
[6] Amstutz HC, Campbell PA, Le DMJ. Fracture of the neck of the femur after surface arthroplasty of the hip. J Bone Joint Surg Am. 2004. 86-A(9): 1874-7.
[7] Beaule PE, Lee JL, Le DMJ, Amstutz HC, Ebramzadeh E. Orientation of the femoral component in surface arthroplasty of the hip. A biomechanical and clinical analysis. J Bone Joint Surg Am. 2004. 86-A(9): 2015-21.
[8] Shimmin AJ, Back D. Femoral neck fractures following Birmingham hip resurfacing: a national review of 50 cases. J Bone Joint Surg Br. 2005. 87(4): 463-4.
[9] Mont MA, Seyler TM, Ulrich SD, et al. Effect of changing indications and techniques on total hip resurfacing. Clin Orthop Relat Res. 2007. 465: 63-70.
[10] Marker DR, Seyler TM, Jinnah RH, Delanois RE, Ulrich SD, Mont MA. Femoral neck fractures after metal-on-metal total hip resurfacing: a prospective cohort study. J Arthroplasty. 2007. 22(7 Suppl 3): 66-71.
[11] Kruger S, Zambelli PY, Leyvraz PF, Jolles BM. Computer-assisted placement technique in hip resurfacing arthroplasty: improvement in accuracy. Int Orthop. 2009. 33(1): 27-33.
[12] Barrett AR, Davies BL, Gomes MP, et al. Computer-assisted hip resurfacing surgery using the acrobot navigation system. Proc Inst Mech Eng H. 2007. 221(7): 773-85.
[13] Schnurr C, Michael JW, Eysel P, Konig DP. Imageless navigation of hip resurfacing arthroplasty increases the implant accuracy. Int Orthop. 2009. 33(2): 365-72.
[14] Ganapathi M, Vendittoli PA, Lavigne M, Gunther KP. Femoral component positioning in hip resurfacing with and without navigation. Clin Orthop Relat Res. 2009. 467(5): 1341-7.
[15] Romanowski JR, Swank ML. Imageless navigation in hip resurfacing: avoiding component malposition during the surgeon learning curve. J Bone Joint Surg Am. 2008. 90 Suppl 3: 65-70.
[16] Pitto RP, Malak S, Anderson IA. Accuracy of a computer-assisted navigation system in resurfacing hip arthroplasty. Int Orthop. 2009. 33(2): 391-5.
[17] Charles MN, Bourne RB, Davey JR, Greenwald AS, Morrey BF, Rorabeck CH. Soft-tissue balancing of the hip: the role of femoral offset restoration. Instr Course Lect. 2005. 54: 131-41.