同种异体腓骨移植术治疗股骨头坏死的生物力学与临床疗效研究

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目的:
　　保髋（保留自身关节）是股骨头坏死(ONFH)患者首选的治疗方法。目前临床最常用的保髋治疗方法主要建立在临床经验上，并没有很好地根据坏死股骨头生物力学特性的变化进行治疗，也缺乏相关的生物力学依据。其原因主要是目前的临床研究偏重于生物学和影像学，对于塌陷相关的生物力学认识和研究相对不足。然而坏死股骨头的塌陷是生物学因素和生物力学因素相互作用的结果，理想的保髋治疗方法必须对这两个方面都进行有效的重建，不可或缺。本研究针对目前股骨头坏死生物力学研究仍不足的现状，以同种异体腓骨移植术(AFG)为范例，运用计算生物力学研究手段，研究正常、坏死、术后股骨头生物力学效能的变化。同时对我院采用同种异体腓骨移植术治疗的病例进行临床回顾性研究，将实验研究结果与临床研究结果进行对比，为股骨头坏死围塌陷期治疗决策的制定提供有效的生物力学与临床依据，为解决股骨头坏死的塌陷防治难题做出新的尝试和探索。
　　方法:
　　实验研究部分:应用患者的X片、CT、MRI影像学资料建立个体化的正常、坏死、同种异体腓骨移植术髋关节三维有限元模型，采用参数化策略研究正常股骨头、坏死股骨头、术后股骨头的载荷传递模式，揭示正常股骨头的有效载荷传递规律，坏死股骨头的载荷传递损害规律，同种异体腓骨移植术后股骨头载荷传递重建规律，为坏死股骨头的塌陷预测与治疗提供有效的生物力学依据。
　　临床研究部分:本研究回顾2010年1月1日-2014年3月1日在本院髋关节中心行同种异体腓骨移植术治疗的股骨头坏死患者，收集患者的X线片、MRI及CT影像学资料，并根据患侧、诱发因素、JIC分型、手术方式等进行分类整理，然后分别以B级塌陷（≤15％-30％或≤2-4mm）、人工关节置换为终点事件进行Kaplan-Meier生存率、COX回归分析，探索不同终点事件下同种异体腓骨移植术后股骨头坏死患者的生存率与危险因素，为坏死股骨头的保髋治疗与预后的判断提供有效的临床依据。
　　结果:
　　实验研究部分:
　　1.软骨下骨的应力结果
　　正常、坏死、术后软骨下骨的最大应力区域出现在股骨头的顶端。股骨头坏死后，股骨头负重区软骨下骨的最大Mises应力显著升高，较正常升高32.34％;同种异体腓骨移植术后坏死股骨头负重区软骨下骨的最大Mises应力较术前下降11.28％。
　　2.坏死区的应力结果
　　股骨头发生坏死后，股骨头坏死区域的最大Mises应力下降显著，较正常下降57.65％;同种异体腓骨移植术后股骨头坏死区的的最大Mises应力较术前升高12.4％。
　　3.股骨头内的载荷传递路径
　　正常股骨头内部生物载荷传递路径是连续的，股骨头负重区载荷沿着载荷传递路径传递到股骨矩;坏死后股骨头内部的正常载荷传递路径被中断;同种异体腓骨移植术后股骨头负重区的载荷先传递到异体腓骨上，再传到股骨矩上，初步重建出载荷传递路径。
　　4.空心螺钉植入后的力学结果
　　同种异体腓骨移植术后配合螺钉与不配合螺钉软骨下骨最大应力区域均出现在股骨头的顶端。坏死股骨头负重区软骨下骨的最大Mises应力也没有明显变化，仅相差0.57MPa。
　　临床研究部分:
　　1.一般资料
　　根据本研究的纳入标准、排除标准，在我院行同种异体腓骨移植术的患者中，共纳入136位患者，男性107例，女性29例;17例为双侧坏死，男性13例，女性4例;共153髋，左侧78髋，右侧75髋;诱因:特发性坏死33髋，创伤性坏死6髋，酒精性坏死51髋，激素性坏死63髋;JIC分型:A型3髋，B型15髋，C1型97髋，C2型38髋;行单纯性同种异体腓骨移植术104髋，行同种异体腓骨移植加螺钉内稳定术49髋;年龄19-61岁，平均37.51±9.16岁;随访时间6.13-62.47月，平均24.01±13.50月;在随访中36髋(23.53％)发生了B级以上塌陷，塌陷时间1.33-35.03月，平均15.04±8.67月，7髋(4.58％)发生了人工关节置换，置换时间16.87-35.07月，平均22.53±5.94月。
　　2.B级塌陷为终点事件
　　以B级塌陷为终点事件，术后坏死股骨头1年、2年、3年、4年、5年的生存率分别为90％±3％、74％±4％、66％±5％、66％±5％、66％±5％。行同种异体腓骨移植术术后坏死股骨头以B级塌陷为终点事件的生存率的波动时间发生在前3年，3年后生存率保持稳定。COX回归分析结果显示，变量JIC分型P=0.001＜0.01，研究有统计学意义，即JIC分型与术后股骨头的生存率显著相关。A、B型、C1型、C2型术后坏死股骨头的生存率呈逐渐下降趋势，A型、B型的生存率存在差异，但无法得出明显的变化趋势。性别、年龄、诱发因素、患侧、手术方式等变量的P＞0.05，无统计学意义，与坏死股骨头生存率不存在相关性。
　　3.人工关节置换为终点事件
　　以人工关节置换为终点事件，坏死股骨头术后1年、2年、3年、4年、5年的生存率为100％±0％、94％±2％、92％±3％、92％±3％、92％±3％。行同种异体腓骨移植术术后，以人工关节置换为终点事件坏死股骨头的生存率波动时间也发生在前3年，3年后生存率保持稳定，波动情况与以B级塌陷为终点事件的结果类似。COX回归分析结果显示，变量JIC分型P=0.032＜0.05，研究有统计学意义，即JIC分型与术后坏死股骨头的生存率存在相关性。A、B型、C1型、C2型术后坏死股骨头的生存率逐渐下降趋势，A型、B型的生存率存在差异，同时也无法得出明显的变化趋势。性别、年龄、诱发因素、患侧、手术方式等变量的P＞0.05，无统计学意义，与坏死股骨头生存率不存在相关性。
　　结论:
　　1.同种异体腓骨移植术能够重建坏死股骨头内的载荷传导路径，纠正软骨下骨的应力集中和应力遮挡，在力学上能够一定程度预防塌陷和促进修复，其临床疗效虽不及人工关节置换，但对于年轻的患者及存在希望获得一个接近正常关节的患者不失为是个好的选择，是一个富有临床价值的保髋术式。
　　2.坏死股骨头内生物力学效能的改变不仅是坏死股骨头塌陷的影响因素，也是坏死股骨头修复的影响因素。
　　3.坏死股骨头保髋治疗的临床愈合期与影像学修复期并不等同，用影像学修复判断坏死股骨头的治疗期并不准确。根据本研究的研究结果可推测行同种异体腓骨移植术治疗后，坏死股骨头的临床愈合期约为3年。
　　4.同种异体腓骨移植术临床疗效与JIC分型相关，分型越高疗效越差;年龄、性别、患侧、病因等因素与临床疗效不相关。

著录项

作者
葛辉;
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作者单位

广州中医药大学;

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授予单位广州中医药大学;
学科中医骨伤科学
授予学位硕士
导师姓名何伟;
年度 2016
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正文语种中文
中图分类下肢骨;骨骼手术;
关键词
股骨头坏死; 腓骨移植术; 生物力学; 临床疗效;

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