微觀辨證下非創(chuàng)傷性股骨頭壞死內(nèi)側(cè)間隙與塌陷的相關(guān)性及生物力學(xué)研究.pdf

1、股骨頭壞死是骨科領(lǐng)域常見的難治性慢性疾病之一，以進(jìn)行性發(fā)展為特點(diǎn)，尤其是在非創(chuàng)傷性股骨頭壞死中，其發(fā)病隱匿，因無明顯外傷史而容易被患者忽略。在其復(fù)雜的病理改變過程中，塌陷最為關(guān)鍵，塌陷一旦發(fā)生，患者可能出現(xiàn)明顯的髖關(guān)節(jié)功能障礙及疼痛，這將大大增加治療的費(fèi)用及難度，結(jié)局可能仍然不得不面對(duì)髖關(guān)節(jié)人工關(guān)節(jié)置換術(shù)的選擇，所以合理的預(yù)測(cè)塌陷的發(fā)生與否，是臨床治療的關(guān)鍵問題，也是股骨頭壞死方案選擇的的重要參考。在既往的臨床病例觀察中我們發(fā)現(xiàn)一些經(jīng)過

2、治療后仍發(fā)生塌陷的患者可出現(xiàn)髖關(guān)節(jié)半脫位情況，尤其是在塌陷晚期，髖關(guān)節(jié)半脫位現(xiàn)象更為明顯，髖關(guān)節(jié)半脫位的發(fā)生頭臼匹配關(guān)系變差，可進(jìn)一步加重患者的臨床癥狀，而這種股骨頭半脫位并非一蹴而就，可能存在于股骨頭壞死疾病的演變過程中，并對(duì)壞死的轉(zhuǎn)歸產(chǎn)生影響。因此，本研究擬:
　　1.通過回顧性研究的方法，基于X片觀察非創(chuàng)傷性股骨頭壞死患者中藥多途徑保守治療后髖關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間隙的變化情況并探索其與塌陷的相關(guān)性;
　　2.利用三維有限元技術(shù)闡

3、述髖關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間隙的變化對(duì)壞死股骨頭力學(xué)環(huán)境的影響。
　　方法:
　　1.回顧分析2010年1月至2016年2月由廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院三骨科收治，初診確診為非創(chuàng)傷性股骨頭壞死，且影像學(xué)示無塌陷并接受中藥多途徑保守治療的病例。以股骨頭壞死后末次隨訪，或行手術(shù)治療為觀察終點(diǎn)收集并動(dòng)態(tài)觀察股骨頭壞死患者髖關(guān)節(jié)正位X片上髖關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間隙的變化情況，記錄患者一般資料以及初次診斷、末次隨訪（末診）或研究終點(diǎn)時(shí)影像學(xué)評(píng)估（包括壞死JIC

4、分型、塌陷定量、內(nèi)側(cè)間隙水平、CE角水平），并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析.
　　2.根據(jù)臨床研究統(tǒng)計(jì)得到的內(nèi)側(cè)間隙比變化水平進(jìn)行分類，以原始模型為基礎(chǔ)按內(nèi)側(cè)間隙比0.3變化率，建立具有不同關(guān)節(jié)間隙的的髖關(guān)節(jié)模型，并進(jìn)一步將模型分為壞死組及非壞死組，共7對(duì)（14個(gè)）髖關(guān)節(jié)模型。運(yùn)用三維有限元技術(shù)分析，選取接觸應(yīng)力、等效應(yīng)力、總變形為觀察指標(biāo)，比較不同髖關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)間隙下壞死組與非壞死組股骨頭、壞死區(qū)的應(yīng)力及形變情況，探討內(nèi)側(cè)間隙變化對(duì)股骨頭壞死發(fā)展

5、變化的力學(xué)意義。
　　結(jié)果:
　　臨床研究結(jié)果:
　　1.一般資料:共收集106例患者，男性80例，女性26例，其中27例為雙側(cè)股骨頭壞死，共133髖，其中左側(cè)68髖，右側(cè)65髖，年齡19-69歲，平均歲數(shù)44.73±13.51歲;所有納入患者均經(jīng)影像科及我院骨科專家確診為股骨頭壞死，且初診壞死塌陷定量為α級(jí)，所有患者均堅(jiān)持在我院隨診行中藥保守治療，期間未行外科手術(shù)干預(yù)治療。以末次隨訪或手術(shù)（換髖）干預(yù)為終點(diǎn)事件，隨訪

6、時(shí)間為5-70月，平均26.89±15.82月。
　　2.以β、γ級(jí)塌陷為終點(diǎn)事件生存分析:以γ級(jí)塌陷作為股骨頭生存終點(diǎn)事件，生存時(shí)間為5-70月，平均32.79±16.89個(gè)月，總生存率為42.19％，生存率在12-40個(gè)月階段變化明顯，期間生存率以平均每月1.91％下降，40個(gè)月以后變化趨勢(shì)減緩，并在52個(gè)月以后持于穩(wěn)定;以β級(jí)塌陷作為股骨頭生存終點(diǎn)事件，生存時(shí)間為5-70個(gè)月，平均35.25±18.3個(gè)月，總生存率為19.9

7、％，生存率在12-51個(gè)月階段變化明顯，且與γ級(jí)塌陷股骨頭生存率相比，每一時(shí)間段生存率都要低。
　　3.以初診內(nèi)側(cè)間隙為變量的生存分析:γ、β級(jí)塌陷股骨頭log-rank檢測(cè)P值均小于0.05，以初診內(nèi)側(cè)間隙比C、D、E組為變量股骨頭生存率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有生存分析中，初診內(nèi)側(cè)間隙比E組與C、D組生存率差異顯著，且在整個(gè)生存時(shí)間段內(nèi)初診內(nèi)側(cè)間隙比D、C組均高于E組，而C、D組之間相比生存率差異不明顯。在以γ級(jí)股骨頭塌陷終點(diǎn)事件

8、的生存分析中，初診內(nèi)側(cè)間隙比C、D組生存率維持在52.23％以上，而E組最終生存率為12.93％遠(yuǎn)低于C、D組。在以β級(jí)股骨頭塌陷終點(diǎn)事件的生存分析中，初診內(nèi)側(cè)間隙比C、D、E三組最終生存率均低于30％，但仍有差異，其中在12-24月生存時(shí)間段內(nèi)，E組與C、D組差異最為明顯。
　　4.以JIC分型為變量的生存分析:無論是以γ或β股骨頭塌陷為終點(diǎn)事件的生存分析中，JIC分型B、C1、C2型均有顯著差異，生存時(shí)間段內(nèi)JIC B型生存率

9、高于JIC C1型高于JIC C2，差異以γ股骨頭塌陷為終點(diǎn)事件的生存分析中更為明顯，其中JIC B型在γ或β股骨頭塌陷為終點(diǎn)事件的生存分析均維持較高的生存率分別為93.33％、76.55％。
　　5.運(yùn)用Chi-square統(tǒng)計(jì)分析初診內(nèi)側(cè)間隙比分組在各JIC分型中的分布，初診內(nèi)側(cè)間隙比在JIC各分型的分布上沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　6.初診末診內(nèi)側(cè)間隙比變化率:Kruskal-Wallis檢測(cè)各級(jí)塌陷組中內(nèi)側(cè)間隙變化比值有統(tǒng)

10、計(jì)學(xué)差異，各組間對(duì)比僅α、δ級(jí)塌陷之間結(jié)果存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;提取出關(guān)節(jié)間隙增寬的病例，Kruskal-Wallis檢測(cè)各級(jí)塌陷組中內(nèi)側(cè)間隙變化比值有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，各組間對(duì)比顯示α塌陷與其它三組之間差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，根據(jù)準(zhǔn)散點(diǎn)圖顯示內(nèi)側(cè)間隙變化比值隨著塌陷程度的增加大致呈上升趨勢(shì)
　　實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果:
　　1.股骨頭軟骨及髖臼軟骨應(yīng)力變化:各模型組中最大CPRESS、MISES應(yīng)力分布均出現(xiàn)在股骨頭軟骨的頂部及髖臼軟骨的頂穹部，并

11、以最大應(yīng)力區(qū)為中心向周圍呈放射狀遞減，且隨著內(nèi)側(cè)間隙比的減小最大應(yīng)力值增加，在內(nèi)側(cè)間隙比小于4的階段變化明顯。接觸面積與應(yīng)力變化成反比關(guān)系，隨著內(nèi)側(cè)間隙比增大，接觸面積變化趨勢(shì)大致呈線性。
　　2.股骨頭皮質(zhì)骨應(yīng)力變化:無論是壞死組還是非壞死組中股骨頭皮質(zhì)骨表面最大MISES應(yīng)力分布均位于股骨頭頂部偏前外側(cè)。壞死組中股骨頭頂部應(yīng)力集中更為明顯，與非壞死組相比股骨頭項(xiàng)部應(yīng)力遠(yuǎn)高于同等內(nèi)側(cè)間隙水平組，壞死區(qū)相對(duì)應(yīng)的股骨頭皮質(zhì)骨表面出現(xiàn)

12、最大MISES應(yīng)力區(qū)，偏于負(fù)重區(qū)應(yīng)力帶的外上方。不同內(nèi)側(cè)間隙比中非壞死組最大MISES應(yīng)力為14.67±0.1412 MPa，壞死組中最大MISES應(yīng)力為22.51±0.4014 MPa。在內(nèi)側(cè)間隙比小于4的階段應(yīng)力變化明顯。
　　3.壞死區(qū)（N單元區(qū)）應(yīng)力與Magnitude總形變:非壞死組最大MISES應(yīng)力高于同一內(nèi)側(cè)間隙水平壞死組，非壞死組N單元區(qū)最大MISES應(yīng)力為0.6357±0.002809 MPa，壞死組N單元區(qū)最大

13、MISES應(yīng)力為0.4439±0.007005 Mpa。無論是壞死組還是非壞死組N單元區(qū)最大應(yīng)力隨著內(nèi)側(cè)間隙比的減小而增大，其中壞死組最大應(yīng)力變化更為顯著;無論是在非壞死組還是壞死組N單元區(qū)總體形變量隨著內(nèi)側(cè)間隙的減小而增加。
　　4.N單元區(qū)各部位MISES應(yīng)力變化:同一模型中N單元區(qū)表面、頂部、底部、基底部四個(gè)單元的MISES應(yīng)力值有差異，非壞死組中各單元的MISES應(yīng)力差別更明顯。內(nèi)側(cè)間隙比變化對(duì)壞死組中各部位產(chǎn)生的應(yīng)力變化

14、不一致，其中壞死區(qū)頂部變化最明顯，在內(nèi)側(cè)間隙比小于4的階段差異顯著。
　　5.股骨頭整體應(yīng)力傳導(dǎo)的變化:壞死組中，原有的頭內(nèi)應(yīng)力傳導(dǎo)路徑發(fā)生改變，應(yīng)力無法有效的向下傳導(dǎo)并在壞死區(qū)周圍正常組織產(chǎn)生應(yīng)力集中。內(nèi)側(cè)間隙比變化對(duì)壞死組與非壞死組應(yīng)力變化影響差異不同，其中股骨頭皮質(zhì)骨負(fù)重區(qū)差異最大，最大MISES平均應(yīng)力分別為12.48MPa（壞死組）和8.97MPa（非壞死組）。
　　結(jié)論:
　　1.內(nèi)側(cè)間隙比對(duì)預(yù)測(cè)股骨頭壞死

15、后塌陷有重要意義:
　　1.1內(nèi)側(cè)間隙比與CE角二者在評(píng)估髖關(guān)節(jié)頭臼關(guān)系上有相同的作用，且CE角作為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)關(guān)節(jié)變化的敏感性要大于內(nèi)側(cè)間隙比。但內(nèi)側(cè)間隙比對(duì)于評(píng)估骨頭壞死患者的頭臼匹配程度尤其是塌陷患者的頭臼匹配關(guān)系更為客觀準(zhǔn)確。
　　1.2內(nèi)側(cè)間隙變化是壞死塌陷的重要風(fēng)險(xiǎn)因素。內(nèi)側(cè)間隙比在3-6的區(qū)間變化對(duì)壞死塌陷結(jié)局有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，內(nèi)側(cè)間隙比小于4時(shí)壞死出現(xiàn)塌陷的風(fēng)險(xiǎn)較高，且在壞死演變過程內(nèi)側(cè)間隙增寬的病例塌陷的風(fēng)險(xiǎn)以及

16、塌陷等級(jí)更大。
　　2.股骨頭壞死的塌陷存在多元性因素混雜，塌陷的發(fā)生與否不能依靠單獨(dú)一種評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。
　　3.股骨頭壞死的力學(xué)不穩(wěn):
　　3.1壞死發(fā)生后，壞死組織材料性能改變，關(guān)節(jié)力無法經(jīng)過壞死組織進(jìn)行有效的傳導(dǎo)分散，并使周圍正常組織出現(xiàn)應(yīng)力遮擋效應(yīng)產(chǎn)生應(yīng)力集中，而應(yīng)力集中的表現(xiàn)是股骨頭皮質(zhì)骨（軟骨下骨）以及壞死區(qū)周圍松質(zhì)骨應(yīng)力增加，尤其在壞死區(qū)對(duì)應(yīng)的皮質(zhì)骨區(qū)。頭內(nèi)應(yīng)力傳導(dǎo)分布改變，是頭內(nèi)傳導(dǎo)不穩(wěn)的表現(xiàn)

17、。
　　3.2正常髖關(guān)節(jié)頭臼接觸最大應(yīng)力呈三峰形態(tài)，分別位于于髖臼頂、髖臼前下及后下區(qū)，是頭臼穩(wěn)定的表現(xiàn)，隨著內(nèi)側(cè)間隙的增寬，三峰形態(tài)分布的改變，提示接觸形態(tài)的改變，代表頭臼之間不穩(wěn)的發(fā)生，是頭臼匹配失穩(wěn)的表現(xiàn)。
　　3.3壞死后頭內(nèi)應(yīng)力傳導(dǎo)異常導(dǎo)致頭內(nèi)不穩(wěn)是塌陷的重要原因，而且內(nèi)側(cè)間隙的增寬頭臼間的不匹配導(dǎo)致頭臼不穩(wěn)將加大頭內(nèi)應(yīng)力傳導(dǎo)的不穩(wěn)，最終加大塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。
　　4.中醫(yī)微觀辨證與“辨穩(wěn)論治”在股骨頭壞死治療中有