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（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，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級塌陷為終點(diǎn)事件生存分析:以γ級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)月以后變化趨勢減緩，并在52個(gè)月以后持于穩(wěn)定;以β級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級塌陷股骨頭log-rank檢測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檢測各級塌陷組中內(nèi)側(cè)間隙變化比值有統(tǒng)

10、計(jì)學(xué)差異，各組間對比僅α、δ級塌陷之間結(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檢測各級塌陷組中內(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
　　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)間隙比對預(yù)測股骨頭壞死

15、后塌陷有重要意義:
　　1.1內(nèi)側(cè)間隙比與CE角二者在評估髖關(guān)節(jié)頭臼關(guān)系上有相同的作用，且CE角作為評價(jià)指標(biāo)對關(guān)節(jié)變化的敏感性要大于內(nèi)側(cè)間隙比。但內(nèi)側(cè)間隙比對于評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