一、背景
世界每年的關節置換術數量正趨於增加，髖部退行性疾病或外傷性疾病需要手術干預的比例在老年人群中較高。隨著我國老齡化人群的增多，可以預見選擇接受髖關節置換術（hip arthroplasty，HA）改善生活質量的老年患者人數將會增加。需要關節置換的骨關節炎患者同時也是發生骨質疏鬆症的高風險人群。我國衛健委發布的首個中國骨質疏鬆症流行病學調查結果顯示，骨質疏鬆症已成為我國中老年人群的重要健康問題，50歲以上人群骨質疏鬆症患病率為19.2%，中老年女性骨質疏鬆問題尤甚，50歲以上女性患病率達32.1%，遠高於同齡男性的6.0%，而65歲以上女性骨質疏鬆症患病率更是達到了51.6%。此外，我國男性骨質疏鬆症患病率與各國差異不大，但女性患病率顯著高於歐美國家，與日韓等亞洲國家相近。因此，在未來的老齡化社會中，骨科醫師會面對越來越多的骨質疏鬆患者進行HA。
骨質疏鬆患者在進行HA時需要考慮幾個重要的臨床問題：髖關節骨關節炎和骨質疏鬆的關係，股骨解剖特點，假體的骨整合，假體選擇，骨質疏鬆患者行HA的臨床效果，骨質疏鬆增加併發症以及抗骨質疏鬆藥物的使用。
二、骨關節炎與骨質疏鬆的關係
骨關節炎和骨質疏鬆是老年患者常見的兩種疾病，其患病率隨著年齡的增長而增加。約50年前，一項回顧性研究指出，發生股骨近端骨質疏鬆性骨折的患者其髖關節沒有骨關節炎改變。約20年前，學者認為骨質疏鬆和骨關節炎具有相反的關係，骨關節炎可以保護人群免受骨質疏鬆的侵害，即如果患者發生了髖關節骨關節炎就很難發生骨質疏鬆性骨折，反之亦然。但最近的一項研究發現，骨關節炎與骨質疏鬆似乎並不具有反比關係。在準備進行全髖關節置換術（total hip arthroplasty，THA）平均年齡>70歲的骨關節炎患者中，18%的患者存在骨質疏鬆，41%的患者存在骨量低下。另一項研究對平均年齡64.7歲重度骨關節炎患者準備行非骨水泥THA的患者進行骨密度評估，發現28%的患者存在骨質疏鬆，45%的患者存在骨量低下。同時，與對側髖關節相比，患有骨關節炎的髖關節在股骨頸處骨密度更高，而在大轉子區域骨密度更低。其它研究也發現，準備接受THA和全膝關節置換術（total knee arthroplasty，TKA）的骨關節炎患者人群中，同時存在骨質疏鬆的比例高達26%，而這一比例與普通人群的骨質疏鬆患病率是相似的。這提示過去醫師可能低估了THA手術人群中骨質疏鬆患者的比例，建議在患者接受THA之前評估並改善骨骼質量，以確保獲得最佳結果。可以在術前諮詢患者本人鈣和維生素D的攝入量，並建議患者戒菸及減少對骨骼質量有害的藥物劑量。測量高危患者的骨密度值可以幫助診斷骨質減少或骨質疏鬆。
Chu等在THA術中獲得了39例股骨頭標本，其中骨關節炎組19例；同時伴有骨質疏鬆組20例，並使用10例健康屍體捐贈者的標本作為對照組。通過顯微計算機斷層掃描和顯微有限元分析評估軟骨下骨的顯微結構和生物力學性能。通過組織學、組織形態學測量和免疫組織化學來評估軟骨下骨重塑和軟骨損傷情況。結果發現，與骨關節炎組相比，伴有骨質疏鬆組患者的軟骨下骨畸形影響了骨微觀結構，導致生物力學性能的惡化，可能會影響負荷應力從軟骨到軟骨下骨的傳遞，進而導致伴有骨質疏鬆患者的骨關節炎加重。該結果可能表明了骨關節炎和骨質疏鬆之間關係的作用機制，也說明軟骨下骨的改變或骨質疏鬆可能會影響骨關節炎的發展，而骨代謝藥物對軟骨下骨的改善可能有助於減輕同時存在骨關節炎和骨質疏鬆患者骨關節炎病程的進展。
三、骨質疏鬆患者的股骨解剖特點
骨質疏鬆不僅會改變骨密度，也會隨著年齡的增加改變骨的形態，骨質疏鬆會導致皮質骨厚度減少，皮質骨孔隙率的增加，因此骨質疏鬆患者往往存在與年齡相關的髓腔擴張。這種骨髓擴張在絕經後女性中更為常見，因為絕經後期的特徵就是骨質流失加速和髓腔擴張，因此骨質疏鬆患者進行THA時需要考慮到髓腔擴張的問題。Ahlborg等對112例絕經女性進行19年的隨訪，發現在絕經後，受試者骨密度平均每年下降1.7%，而髓腔寬度每年增加0.9%。股骨髓腔擴張可能也是THA術後股骨假體鬆動的原因。Hofmann等將30例初次THA假體鬆動的病例與30例穩定THA患者進行對照研究，發現無菌性鬆動THA組其手術側髓腔寬度增加程度是非手術側的2倍，鬆動組的股骨髓腔寬度增大程度是穩定THA的4倍。而當鬆動組出現症狀後，其手術側髓腔寬度增加的速度會加倍。這說明當出現假體鬆動的症狀後，需要儘早進行干預以避免過多骨丟失。
四、骨質疏鬆患者的假體骨整合
Brånemark和他的同事創造了術語「骨整合」來描述鈦與骨組織形成機械和功能互連而不插入結締組織的能力。骨整合表明假體與骨組織之間沒有軟組織，是直接接觸的狀態，其承受的負荷能通過這種直接接觸持續不斷地傳遞並分散到骨組織中。骨整合需要成骨細胞首先在植入體表面黏附、叢集，然後在假體表面分泌骨基質，使植入骨表面上的新骨直接生成，並從假體表面逐漸向骨創面生長、延伸。假體-骨界面骨整合被認為是人工關節置換術後的理想狀態。目前對骨整合的描述側重於假體周圍骨抵抗剪切力和拉力的能力，及在假體表面與宿主骨之間50μm距離內防止纖維組織附著的能力。傳統觀點認為，骨整合的速度主要與骨質量有關，骨質疏鬆患者轉子間區域骨質量較差會導致骨整合失敗，但目前的觀點認為宿主骨質量並不是影響骨整合的惟一因素。
Moritz等對平均年齡64歲進行THA手術患者的股骨粗隆部位進行骨活檢，通過放射線立體分析（radiostereometric analysis，RSA）測量，發現儘管轉子間區域的松質骨質量差，但不會影響近端羥基磷灰石塗層的解剖型股骨假體早期骨整合。Nazari-Farsani等研究絕經後女性非骨水泥THA術後骨水泥柄移位的原因，前瞻性評估65例髖關節骨關節炎絕經後女性（DorrA型或B型股骨解剖）的非骨水泥THA，通過RSA評估股骨柄移位情況，結果表明人口統計學特徵（包括髖關節骨密度、年齡、股骨骨皮質厚度、髓腔閃爍指數）以及柄和髓腔的比例均與柄的下沉無關。其它研究也已證實，在解剖型非骨水泥型髖關節中，宿主骨質量不是維持假體主要穩定性或骨整合的惟一關鍵因素。
影響骨整合的因素較多，包括假體周圍骨代謝情況、假體表面特性、假體設計、宿主骨質量、手術部位準備、假體初始穩定性、負荷條件、感染預防等。來自活化血細胞的生長和分化因子在界面釋放並引發一系列生物事件，從而導致植入物周圍的骨形成。當假體發生適當的骨整合時，界面就幾乎完全被骨填充。假體表面形態也會直接影響成骨細胞和破骨細胞的附著和代謝，當使用表面粗糙的多孔植入物（50～400μm）時，可以獲得最好的骨整合效果和骨骼固定。非骨水泥固定骨整合的一個挑戰是在早期階段防止微動，使骨骼和假體形成牢固的互相鎖定，否則就可能形成纖維組織界面，影響骨整合。目前的文獻表明如果採用合理的假體設計例如多孔塗層的椎形股骨柄，THA術後即刻負重可以避免產生微動。這些都為骨質疏鬆患者使用非骨水泥假體提供了理論依據。
五、骨質疏鬆患者的假體選擇
骨水泥固定過去被認為是骨質疏鬆性患者行HA的金標準。骨水泥固定可以提供即刻穩定性，患者可以在術後第1天就完全負重。但是，一些骨質疏鬆患者的髓腔過寬，即使最大的骨水泥股骨柄也無法完全填充髓腔，這種情況下可能會導致骨水泥鞘的厚度增加1～2mm以上，或股骨柄尺寸相對髓腔變小導致發生無菌性鬆動。此外，在使用骨水泥的過程中患者病死率略有增加，並有發生脂肪栓塞、心血管、肺部疾病的風險。因此，有更多醫師使用非骨水泥柄並建議患者在術後早期部分負重，獲得了良好的臨床效果。
但要注意的是，非骨水泥柄發生假體周圍骨折的風險高於骨水泥柄，原因可能是骨水泥柄在打入假體過程中僅產生較低的環向應力。關節註冊中心的數據也顯示，非骨水泥型柄、高齡和骨骼質量差是假體周圍骨折的主要誘因。來自1995-2009年北歐人工關節註冊中心325 730例骨水泥股骨柄和111 899非骨水泥柄的數據顯示，非骨水泥柄發生假體周圍骨折進行翻修的風險是骨水泥柄的8.72倍。
在骨質疏鬆患者中使用非骨水泥柄時有一些注意事項。當使用帶頸領的非骨水泥柄時，要注意這種柄的植入依賴於股骨近端的形態，在技術上具有一定挑戰性。當使用羥基磷灰石塗層的非骨水泥柄以增強骨長入或使用雙錐度柄時，要注意將假體打入骨質疏鬆患者的股骨時會增加環向應力及術中骨折的風險。此外，如果髓腔較大需要使用大號非骨水泥柄可能會導致非骨水泥柄的打入困難，導致手術側肢體變長，此時可以考慮採取適當的手術技巧，如股骨頸低位截骨，以避免下肢肢體不等長。在骨質疏鬆患者中使用大號非骨水泥柄的另一個擔憂是應力遮擋。股骨柄較大時，應力遮擋更為突出。研究表明，26%的全多孔塗層柄在2年內會產生應力遮擋。在近端塗層的股骨柄上也觀察到了這種現象。然而，應力遮擋的長期結果尚未知。
儘管無頸領非骨水泥柄THA在骨質疏鬆症患者中顯示出良好的療效，但對於骨質疏鬆性股骨頸骨折準備進行THA的創傷患者而言，可能需要謹慎使用無頸領非骨水泥柄。Pentlow等比較了普通患者和創傷患者兩組人群，評估使用非骨水泥壓配羥基磷灰石塗層柄的下沉情況。與普通人群相比，大多數創傷患者存在骨質減少或骨質疏鬆以及DorrC型股骨形態。與普通人群相比，創傷患者人群在6個月時的翻修率和脫位率均更高（均為8.7%vs.0%）。4例翻修中有3例是因為股骨假體下沉繼發的脫位，作者得出結論，骨質疏鬆症發病率增加的創傷患者可能並不適合使用無頸領非骨水泥柄，因此，建議對於這類患者使用骨水泥柄或帶頸領的非骨水泥柄。一項類似的研究中，作者將Biomet Fracture Stem（BFX；Biomet UK Ltd.，Bridgend，UK）用於股骨頸骨折的THA，平均隨訪期為5年，通過RSA和雙能X線骨密度儀（dual-energyX-rayabsorbtiometry，DEXA）掃描，結果發現，這種羥基磷灰石全塗層的雙錐度非骨水泥柄用於股骨頸骨折術後發生晚期假體周圍骨折的風險很高（12%），雖然RSA顯示2年後假體固定穩定且無移位，但是DEXA顯示在整個5年研究期間，所有Gruen分區（尤其是1區和7區）的骨質流失均增加，這可能解釋了晚期發生假體周圍骨折比例增加的原因。作者建議不要使用這種無頸領非骨水泥柄來治療老年患者的骨質疏鬆性股骨頸骨折。
此外，一些長期隨訪數據對醫師選擇股骨柄具有一定借鑑意義。在常用的兩款骨水泥柄（Exeter和Lubinus SP Ⅱ）和5款非骨水泥柄（Bi-Metric，Corail，CLS Spotorno，ABG Ⅰ和ABG Ⅱ）中，Exeter柄發生假體周圍骨折進行翻修的風險比比Lubinus SP Ⅱ柄高5倍，非骨水泥柄中，ABG Ⅱ發生假體周圍骨折進行翻修的風險比增加為1.63，而Corail柄的風險比減少為0.47。
目前，尚無研究深入探討骨質疏鬆對髖臼杯固定和長期生存的影響，也缺乏與對照組（非骨質疏鬆患者）進行對比的研究。當醫師選擇使用非骨水泥杯時，必須考慮兩個問題以避免術中發生骨折。首先，髖臼準備過程中磨挫髖臼的尺寸與髖臼假體的尺寸應該相差1mm以內或與假體大小相同，以安全的打入臼杯。其次，為獲得更好的初始穩定性，建議在骨質疏鬆患者中使用螺釘固定。而一些臼杯設計例如橢圓形整體杯形設計會增加術中骨折的風險，應避免使在骨質疏鬆患者中使用這類臼杯設計。
六、骨質疏鬆患者行THA的臨床效果
來自大型人群研究的數據表明，骨質疏鬆症患者行THA的臨床效果並不差。來自丹麥關節註冊中心的研究納入1995-2006年16 145例之前存在骨質疏鬆或骨質疏鬆性骨折的THA病例，這些THA病例中有632例進行翻修手術。該研究發現，16 145例THA10年累計的假體翻修率為8.3%，該比例與丹麥關節註冊中心所有THA患者的翻修率8.9%相近。然而，該文章的作者也指出，外科醫師或骨質疏鬆症患者本身可能由於擔心骨質疏鬆會增加發病率和病死率而不願進行翻修手術，這可能會使骨質疏鬆患者的翻修率看起來沒那麼高。目前在骨質疏鬆患者中使用非骨水泥柄獲得了良好的中長期臨床結果（表1）。
表1 骨質疏鬆症患者採用非骨水泥柄的臨床效果
七、骨質疏鬆增加併發症風險
骨質疏鬆是術中假體周圍骨折和非骨水泥性假體穩定性降低的主要原因之一。骨質疏鬆還增加了非骨水泥柄THA術後假體周圍骨折的風險。假體周圍骨折不僅會影響THA的臨床結果，也會增加病死率。據報導，THA術後發生假體周圍骨折的比例為0.07%～18.00%，其中高齡、肥胖、骨質疏鬆、非骨水泥柄、翻修手術均是危險因素。術中假體周圍骨折通常發生在將非骨水泥柄打入到骨質疏鬆性股骨時，且通常發生在股骨距區域。另一項研究中，Nixon等將平均隨訪7.7年後骨水泥THA無菌性鬆動的患者與匹配的患者進行比較。結果發現，在排除失用性骨質疏鬆的因素下，無菌性鬆動患者的髖部和腰椎骨密度都更低。作者還提出，骨質疏鬆和無菌性鬆動的特點都是骨轉換增加，提示骨質疏鬆患者有一個額外的假體鬆動危險因素，建議對這些骨質疏鬆患者在THA術後應進行更密切的隨訪，以發現任何鬆動的早期跡象。
八、抗骨質疏鬆藥物治療
對於骨質疏鬆和骨量低下的患者來說，THA術後的骨質流失是一個問題。在THA術後第1年即會發生骨丟失，隨後會恢復到一定程度。由於應力遮擋，某些骨質流失，尤其是在Gruen 7區的骨質流失會持續存在。已有研究證實，骨礦物質密度的改善可能有助於假體的長期固定和減少關節置換術後假體周圍骨折的發生率。抗骨質疏鬆藥物的依從性和持久性在骨質疏鬆症的醫學治療中至關重要。
九、結論
骨科醫師會面對越來越多的骨質疏鬆患者進行THA，要重視行THA患者的骨質疏鬆人群比例。建議在患者接受THA之前，評估並改善骨骼質量，以確保獲得最佳結果。骨質疏鬆由於股骨髓腔擴張的特點，要更加重視股骨柄的固定，選擇非骨水泥柄和骨水泥柄均會獲得良好結果。骨質疏鬆是假體周圍骨折和假體鬆動的高危風險因素，使用抗骨質疏鬆藥物如雙膦酸鹽可以改善植入物的骨整合併減少假體周圍骨折的發生率。對骨質疏鬆患者在THA術後應進行更密切的隨訪，以發現任何鬆動的早期跡象。
作者：孫長鮫，余鵬，許平平，李慧敏，謝蘭蘭，楊凱，蔡諝
來源：《中國骨與關節雜誌》2022年第11月第11卷第11期
本文引自：孫長鮫，余鵬，許平平等. 骨質疏鬆患者髖關節置換術的研究進展. 中國骨與關節雜誌，2022,11(11)：847-853
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