人工骨棒結合混合PRP的自體髂骨聯合減壓術治療早期股骨頭壞死

王玥，賈其余，曹溢，劉先哲

(1.安徽醫科大學附屬合肥醫院，合肥市第二人民醫院骨科，安徽 合肥 230032；2.華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院骨科，湖北 武漢 430022)

股骨頭缺血性壞死是一種常見的髖關節疾病，如未經積極干預和正規治療，90%以上的患者會隨著病理進程的逐漸進展，而導致患者的股骨頭變形甚至塌陷，以及髖關節骨關節炎的發生[1]。股骨頭無菌性壞死好發于30～45歲的男性患者，其中有很大比例為雙側股骨頭壞死[2-3]。當前臨床上考慮股骨頭壞死的致病原因為長期酗酒、大劑量的使用糖皮質激素、繼發于凝血系統疾患、繼發于股骨頸骨折后等[4]。股骨頭壞死早期癥狀主要是髖部疼痛，并且隨著該疾病的發展伴或不伴有髖關節的功能障礙。近些年該疾病發病年齡有年輕化趨勢，并且發病率逐年上升，晚期治療的經濟負擔和社會負擔較重。如何有效阻止股骨頭缺血壞死的進展一直是醫學界研究的熱點。目前有很多的手術治療方式來干預和阻止股骨頭缺血壞死的進展，包括帶或不帶血管的自體骨移植及髓芯減壓術、骨髓干細胞移植，各種類型的股骨近端截骨術等，效果報道不一[5-12]。我院使用髓芯減壓術聯合人工合成的納米羥基磷灰石/膠原復合骨修復材料所制成的支撐棒，結合混合富血小板血漿(platelet-rich plasma，PRP)的自體髂骨治療早期股骨頭壞死，隨訪了19例(20髖)患者的臨床效果及X線表現，探討早期股骨頭缺血性壞死的有效手術治療方法。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 分析自2015年8月至2017年1月，所有應用髓芯減壓聯合納米晶膠原基人工骨支撐棒結合混合PRP的自體髂骨植入術治療早期股骨頭壞死的患者19例(20髖)，其中男14例，女5例；年齡29～55歲，平均(36.2±8.6)歲；單側18例，雙側1例。致病因素：激素性12例，特發性2例，酒精性5例。Steinberg分期：Ⅰ期14髖，Ⅱ期6髖。術前患者均有患髖部、腹股溝區疼痛等癥狀，行走時加重，伴或不伴有膝關節疼痛。術前所有患者均給予骨盆平片、髖關節正側位及蛙式位X線片、髖關節CT和MRI檢查。股骨頭壞死診斷通過臨床癥狀、體格檢查及影像學表現納入標準：Steinberg I期和Ⅱ期。排除標準：既往行髖部手術者、Ⅲ期及Ⅲ期以上者、感染所致股骨頭壞死者、髖關節骨關節炎繼發的股骨頭壞死者。

1.2 手術方法

1.2.1 PRP制備方法 我們采用的是Landesberg2次離心法。髖部手術前1 h，于患者前臂靜脈采血，采血部位碘伏消毒后，用50 mL無菌注射器先抽取4 mL枸櫞酸鈉抗凝劑，然后抽取靜脈血至40 mL，上下顛倒搖勻后放入離心機。離心機配置平衡后，第1次采用200×g離心力離心10 min，待停止轉動后血液會分為3層，用吸管吸取全部上、中兩層液體至中、下交界面下方3 mm處，剩余液體棄用。將所吸取液體注入另一離心管，進行第2次離心，第2次離心力仍為200×g，時間為10 min。待離心機停止轉動后離心管中液體分為上下兩層，將上層約3/4的液體用吸管抽吸后棄用，離心管內剩余約6 mL液體即為PRP，搖勻后抽入注射器內存放備用。

1.2.2 髖部手術方法 患者全身麻醉滿意后置于可透視的多功能牽引手術床上，便于C型臂正側位透視。患者取仰臥位，患髖墊高，患肢維持稍內旋位固定。常規碘伏髖部手術區域消毒鋪巾，于患者同側取髂骨修剪成顆粒狀骨后與配置的5 mL PRP混合攪拌均勻備用。于大轉子下1 cm處向遠端作長約3 cm縱行切口，切開皮膚、皮下及外側筋膜，鈍性分離股外側肌至骨皮質。保持患肢稍內旋位，在C型臂監視下將1枚導針經股骨頸鉆入到股骨頭軟骨下骨的骨壞死區中央。用直徑1.0 cm的空心鉆頭沿導針鉆開股骨外側骨皮質后沿導針鉆入至股骨頭軟骨下骨約0.5 cm處，退出鉆頭及導針，用特制形狀刮匙經所鉆通道伸入至股骨頭下骨壞死區域，刮除壞死硬化骨組織，經特殊設計的空心漏斗填入一部分混合PRP的自體髂骨顆粒打壓緊實，隨后敲入納米晶膠原基人工骨支撐棒，剩余髂骨PRP混合物經空心漏斗植入人工骨支撐架尾端，輕輕敲擊壓實。C型臂X線機透視確認骨植入顆粒位于刮除的骨壞死區域，生理鹽水沖洗后逐層縫合切口。術前及術后各靜滴1次抗生素，術后鎮痛及抗凝治療。患者術后1個月內禁止負重行走，1個月后拄雙拐部分負重行走，隨后逐漸過渡到完全負重行走。

1.3 臨床評價指標 本研究主要是評估患者術前、術后的患髖功能有無改善及疼痛有無緩解。本研究采用目前使用較為廣泛的Harris評分系統，滿分為100分，分為髖部疼痛(44分)、髖關節功能(47分)、下肢畸形(4分)、髖關節活動范圍(5分)等四個方面。Harris評分量表將評分總分90～100分定為優，80～90分定為良，70～80分定為可，小于70分定為差。影像學通過術后1、6、12個月攝取X線平片獲得結果。

2 結 果

術后所有患者均隨訪12個月，并在術后12個月行Harris評分。統計結果顯示：術前評分平均為(63.6±11.6)分，術后提高至(89.5±10.3)分，提高分數平均為(25.9±11.2)分，手術前后比較差異有統計學意義(P<0.05)。參考Harris評分系統，本組20髖病例中，優14髖，良3髖，可2髖，差1髖，優良率達85%。其中1例髖術后12個月仍有髖部疼痛。X線片的結果顯示有3例髖關節表現出影像學進展(X線表現軟骨下微型骨折，部分骨小梁連續性中斷，股骨頭負重區塌陷變平，CT提示囊性病變區擴大等)，患者的臨床癥狀、體征改變與影像學進展變化相一致。所有患者術后均未發生切口感染、下肢深靜脈血栓等并發癥。

典型病例為一32歲男性患者，雙側髖關節疼痛1年入院，診斷為雙側股骨頭壞死(Steinberg Ⅱ期)，給予髓芯減壓聯合納米晶膠原基人工骨支撐棒結合植入混合PRP的自體髂骨的手術方法。術前和術后Harris評分分別為64分和89分。典型病例手術前后影像學資料見圖1～2。

圖2 術后1.5個月正位及蛙式位X線片示支撐棒未吸收，股骨頭壞死區域可見植骨材料，股骨頭壞死未見進展

3 討 論

股骨頭壞死(osteonecrosis of the femoralhead，ONFH)又稱股骨頭缺血性壞死，是一種骨科常見疾病，其中有很多患者為雙側股骨頭壞死，中青年人群多發[13]。目前發病機制尚不明確，當前臨床上考慮股骨頭壞死的致病原因為長期酗酒、大劑量的使用糖皮質激素、繼發于凝血系統疾患、繼發于股骨頸骨折后等。認為其致病機理主要是股骨頭的血液供應受到各種致病因素的干擾，導致骨細胞、骨髓成份發生變性、壞死，并且骨細胞壞死與修復重建反復交替出現，最終導致股骨頭骨性結構的改變及塌陷，臨床上表現為髖關節疼痛及功能障礙。當ONFH進展到軟骨下骨塌陷期時，股骨頭將無法保留，只能行髖關節置換手術。多項臨床試驗證明在股骨頭壞死過程中，股骨頭承載區軟骨下骨的力學性能下降，在持續的應力作用下，股骨頭的承載區域最終會塌陷。因此在股骨頭壞死的早期，在承載區為軟骨下骨提供穩定的力學支持，可以防止股骨頭塌陷、促進修復。這些年來我國股骨頭壞死的新發病例數量逐年增加，致殘率也較高；廣大民眾對該疾患認識不足以及診療手段不規范等因素[14-15]，造成發現股骨頭壞死時往往已喪失最佳保髖時機，給社會及個人造成沉重的負擔。所以早期采用有效方法發現并治愈或延緩股骨頭壞死進展，以避免或者延緩髖關節置換，對于患者本人及社會都至關重要。

3.1 早期股骨頭壞死的手術治療

3.1.1 髓芯減壓術 髓芯減壓術是目前廣泛應用的治療早期股骨頭壞死的方法，其目的是降低股骨頭內的壓力，打通阻礙骨壞死修復的硬化帶，去除死骨、增強新生骨的爬行替代，延緩骨壞死的進展，術后可立即明顯緩解髖部疼痛。髓芯減壓術還具有創傷小、操作簡單、不與其他治療相互干擾、患者能夠接受等優點[16-17]。其缺點是因為鉆孔后股骨頭的支撐力降低導致術后的股骨頭骨折及塌陷風險增大，術后患肢至少需要3個月內避免負重行走。所以為避免該風險人們在該術式的基礎上發展了多種聯合術式，如聯合骨水泥加強、聯合打壓植骨、利用多孔金屬鉭棒支撐和各種生物材料植入、聯合PRP植入、聯合干細胞移植、聯合中藥治療等[17-18]。

3.1.2 帶血管蒂的骨瓣移植術 對于股骨頭軟骨下骨已塌陷的SteinbergⅢ期的年輕患者(<45歲)，為避免過早行人工髖關節置換術，有術者采用帶血管蒂或旋方肌骨(膜)瓣轉移術、帶血管蒂游離腓骨移植術為股骨頭塌陷區域提供良好的支撐，同時聯合壞死區域病灶清除等術促進新骨生成。但該術式手術創傷大，對術者技術要求高、患者接受度不高、相關并發癥發生率高，目前臨床上應用較少。

3.2 PRP在股骨頭壞死手術中的應用思路 20世紀90年代，有實驗發現以血小板源性生長因子(platelet-derived growth factor，PDGF)和轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)為主的多種生長因子參與了骨的自我修復過程[19-20]。PDGF能促進骨內血管形成和細胞的有絲分裂并提高其他生長因子的活性。而患者自體的全血濃縮物——PRP中被證實含高活性的PDGF和TGF-β，以及表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)、類胰島素生長因子(insulinlike growth factor，IGF)、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等活性物質[21-22]，所有的活性物質在骨修復過程中都起到了重要作用，能加快基質干細胞的分化[23]，加速骨細胞的增殖[24-26]。研究還表明，這些活性物質按一定濃度比例更能提高骨的修復效果，從患者自身全血中提取的PRP中各生長因子的濃度比例不會改變，所以離體后不會降低其生物效應[27]。

3.3 納米人工骨支撐架 根據以往髓芯減壓后支撐物治療的優缺點，楊述華等[28-29]自主研究設計了納米晶膠原基人工骨支撐架。納米晶膠原基人工骨支撐架是一種中空的圓柱狀帶螺紋的人工骨支撐物，與鉆頭的直徑相符合將支架植入，以確保支架與周圍骨和近端軟骨下骨之間的緊密接觸，可以為軟骨下骨壞死區域提供足夠的力學支撐，達到預防股骨頭軟骨下骨塌陷的目的。納米晶膠原基人工骨具有以下特點[28-29]：a)是與自然骨組成相似的人工骨修復材料，其顯微結構具有良好的成骨傳導活性，主要成骨方式是膜內成骨與軟骨內成骨，這兩種方式均有利于新骨的形成。b)人工骨材料由羥基磷灰石和Ⅰ型膠原所組成，這兩者的比例與人體內環境的要求相符合，具有良好的生物相容性。c)與金屬鉭棒等支撐物相比較，納米晶膠原基人工骨硬度及質地與股骨頸處骨質基本相同，便于后期行全髖關節置換時的股骨頸截骨。

3.4 納米人工骨支撐架結合植入混合PRP的自體髂骨臨床應用優勢 采用髓芯減壓后納米晶膠原基人工骨支撐架植入結合混合PRP的自體髂骨治療成人早期股骨頭壞死有以下優勢：a)髓芯減壓可以清除股骨頭內壞死區域的硬化壞死骨，同時也可以降低股骨頭內骨的壓力。骨內的壓力減輕后封閉的骨髓腔被打開，因高壓造成的缺血隨即得到緩解，從而導致骨內毛細血管的再生及骨小梁的再形成，骨內靜脈回流改善，骨內血液循環重新生成，股骨頭開始再生；b)人工骨支撐架植入能支撐壞死股骨頭的軟骨下骨，發揮軟骨下骨的結構支撐作用，延緩了股骨頭塌陷時間，延長了股骨頭存活時間。將具有骨誘導活性的PRP及自體髂骨骨混合植入之后，然后將人工骨支撐架植入軟骨下骨中，為關節軟骨提供足夠的力學支撐，增強成骨分化，實現骨吸收與新骨形成之間的新平衡，促進骨愈合；c)損傷小，出血少，不進入關節腔，操作簡便，減輕疼痛的同時有利于關節功能快速恢復，保留患者的股骨頭，患者樂于接受；d)自體髂骨具有費用低、成活率高、機體無排異反應等優勢；e)手術操作均在透視監測下操作，不損傷負重關節面和正常的軟骨下骨結構，術后無并發癥發生[6]。股骨頭壞死早期保髖手術的關鍵是促進股骨頭缺血壞死區骨的修復和重建，保存自體股骨頭。在骨修復過程中，細胞的修復是必要的。大量的生長因子和支架相互促進，相互協調。其中，修復細胞是種子，生長因子提供“養料”，和支架建立“腳手架”共同促進骨生長，含有大量生長因子的PRP對骨誘導有顯著影響，與自體髂骨材料混合后，提供了“養料”可將修復細胞趨化至骨支架內形成活性骨，大大促進了骨修復的進程，提高了保存自體股骨頭手術的治療效果。

總之，髓芯減壓聯合納米晶膠原基人工骨支撐棒結合植入混合PRP的自體髂骨的手術方法，對于年輕的股骨頭早期壞死的患者具有很好的效果，對于緩解患者髖關節疼痛、延緩或避免軟骨下骨塌陷的發生、恢復髖關節功能、推遲全髖關節置換術有著重要意義。但是，目前選擇該手術方式的患者并不多，中長期臨床效果有待進一步觀察和研究。