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《河北医科大学》 2009年
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全髋关节置换术中髋臼部假体安装的相关研究

张建兵  
【摘要】: 1.胸腰段脊椎后凸角度与骨盆后倾的相关性研究 目的:通过研究强直性脊柱炎患者和正常志愿者模拟胸腰段脊椎后凸的强直性脊柱炎模型,来比对观察不同后凸角度下骨盆后倾角度的变化,前瞻性地研究胸腰段脊椎后凸与骨盆向后倾斜的相关性。 材料与方法:临床上随机选取13例强直性脊柱炎患者,分别摄站立位包括胸4椎体以下,腰椎,骨盆及髋关节侧位X线片。分别测量胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT),骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI)。然后将7名志愿者分别行站立位摄包括胸4椎体以下胸椎,腰椎,骨盆及髋关节的侧位X线片,在侧位X线片上测得正常的胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT),骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI)。然后根据13例强直性脊柱炎患者测得的胸椎后凸角(TK),将13名志愿者模拟相应强直性脊柱炎患者不同的TK角度,摄站立位包括胸4椎体以下胸椎,腰椎,骨盆及髋关节的侧位X线片,并分别测量相应TK角度下的胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT),骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI),然后对所得数据进行分析。 我们将样本数据按照采集来源分为三个组别,来自于强直性脊柱炎患者的样本数据称之为强直性脊柱炎组即AS组,把来自于正常志愿者的样本数据称之为正常组即NV组,再把来自于正常志愿者模拟相应强直性脊柱炎患者不同的TK角度的样本数据称之为模拟组即EM组。先将强直性脊柱炎患者测得的胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT),骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI)数据进行直线回归分析和多元线性回归分析。然后再将正常志愿者组所测得的胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT),骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI)的数值与AS组进行比较。最后再将EM组测得的数据和AS组数据及NV组数据进行多样本间的两两比较。。AS组所测得的胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT),骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI)的数值与NV组测得的数值进行比较采用两样本比较的t检验。EM组测得的数据和AS组数据及NV组数据进行多样本间的两两比较采用方差分析中的SNK-q检验。两组间样本的年龄和身高进行比较采用两样本比较的t检验。 结果:13例强直性脊柱炎患者中男性10例,女性3例。年龄最小15岁,最大46岁,平均年龄23±9岁。身高最矮150CM,最高178CM,平均167 CM±3CM。测得胸椎后凸角(TK)平均为48°±13°,腰椎前凸角(LL)平均为38°±9°,骨盆倾斜角(PT)平均为20°±3°,骶1椎体倾斜角(SS)平均为33°±6°,骨盆倾斜率(PI)平均为50°±6°。13名正常的志愿者中男性11例,女性2例。年龄最小18岁,最大45岁,平均年龄20岁±11岁。身高最矮158CM,最高173CM,平均164 CM±5CM。测得胸椎后凸角(TK)平均为25°±4°,腰椎前凸角(LL)平均为55°±3°,骨盆倾斜角(PT)平均为8°±3°,骶1椎体倾斜角(SS)平均为30°±5°,骨盆倾斜率(PI)平均为33°±4°。正常志愿者模拟强直性脊柱炎组即EM组,胸椎后凸角(TK)平均为49°±15°,腰椎前凸角(LL)平均为30°±5°,骨盆倾斜角(PT)平均为23°±4°,骶1椎体倾斜角(SS)平均为31°±4°,骨盆倾斜率(PI)平均为51°±5°。 应用直线回归的统计学分析方法对AS组病例胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT),骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI)进行分析。结果胸椎后凸角(TK)和腰椎前凸角(LL)呈直线负相关关系(回归系数b=-0.058765, t=1.12,P P0.01,相关系数r=0.5329, t=1.72,P P0.01)。骨盆倾斜角(PT)和骶1椎体倾斜角(SS)不存在直线关系。胸椎后凸角(TK)和骨盆倾斜角(PT)呈直线正相关关系(回归系数b=0.073715, t=1.32,P P0.01,相关系数r=0.3119, t=1.02,P P0.01)。胸椎后凸角(TK)和骶1椎体倾斜角(SS)不存在直线关系。胸椎后凸角(TK)和骨盆倾斜率(PI)呈直线正相关关系(回归系数b=0.091710, t=1.52,P P0.01,相关系数r=0.4018, t=1.12,P P0.01)。腰椎前凸角(LL)和骨盆倾斜角(PT)呈直线负相关关系(回归系数b=-0.036460, t=1.72,P P0.01,相关系数r=0.6331, t=1.42,P P0.01)。腰椎前凸角(LL)和骶1椎体倾斜角(SS)呈直线正相关关系(回归系数b=0.060775, t=1.52,P P0.01,相关系数r=0.5109, t=1.62,P P0.01)。腰椎前凸角(LL)和骨盆倾斜率(PI)呈直线负相关关系(回归系数b=-0.041430, t=1.92,P P0.01,相关系数r=0.8331, t=2.02,P P0.01)。骨盆倾斜角(PT)和骨盆倾斜率(PI)呈直线正相关关系(回归系数b=0.070715, t=2.12,P P0.01,相关系数r=0.5339, t=1.98,P P0.01)。骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI)并存在直线正直线关系(b=0.09189, t=1.13,P P0.01,相关系数r=0.7329, t=1.65,P P0.01)。 采用t检验对正常志愿者组即NV组的胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT),骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI)数值和AS组的数值进行比较,结果NV组的胸椎后凸角(TK)和AS组胸椎后凸角(TK)比较有明显的统计学意义(t= 2.13,P0.001)。NV组的腰椎前凸角(LL)和AS组腰椎前凸角(LL)比较有明显的统计学意义(t= 3.13,P0.01)。NV组的骨盆倾斜角(PT)和AS组骨盆倾斜角(PT)比较有明显的统计学意义(t= 2.13,P0.01)。NV组的骶1椎体倾斜角(SS)和AS组骶1椎体倾斜角(SS)比较无明显的统计学意义(t= 5.73,P0.5)。EM组的骨盆倾斜率(PI)和AS组骨盆倾斜率(PI)比较有明显的统计学意义(t= 1.13,P0.001)。通过统计学分析我们可以得出骶1椎体倾斜角(SS)与骨盆的后倾姿态变化不存在必然的联系。骨盆倾斜率(PI)是影响骨盆姿态的直接因素,我们对胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT)和骨盆倾斜率(PI)多元直线回归分析,结果关于PI的回归方程是y=0.1379x1-0.0917x2+0.7342x3+9.0107,其中代表x1胸椎后凸角(TK),x2代表腰椎前凸角(LL),x3代表骨盆倾斜角(PT)。b1=0.1379 ,b2=-0.0917, b3=0.7342。所以骨盆倾斜角(PT)对PI的贡献率最大。 采用方差分析的SNK-q检验对强直性脊柱炎患者(AS)组,正常的志愿者(NV)组和志愿者模拟(EM)组的胸椎后凸角(TK),腰椎前凸角(LL),骨盆倾斜角(PT),骶1椎体倾斜角(SS)和骨盆倾斜率(PI)进行两两比较。结果AS组胸椎后凸角(TK)和NV组胸椎后凸角(TK)进行比较差异有显著统计学意义(q=1.23,P0.01),AS组腰椎前凸角(LL)和NV组腰椎前凸角( LL )进行比较差异有显著统计学意义(q=1.33,P0.01),AS组骨盆倾斜角(PT)和NV组骨盆倾斜角(PT)进行比较差异有显著统计学意义(q=2.01,P0.01),AS组骶1椎体倾斜角(SS)和NV组骶1椎体倾斜角(SS)进行比较差异无显著统计学意义(q=5.53,P0.05),AS组骨盆倾斜率(PI)和NV组骨盆倾斜率(PI)进行比较差异有显著统计学意义(q=1.01,P0.01)。强直性脊柱炎患者(AS)组和志愿者模拟(EM)组进行比较,结果AS组胸椎后凸角(TK)和EM组胸椎后凸角(TK)进行比较差异无显著统计学意义(q=4.23,P0.05),AS组腰椎前凸角(LL)和EM组腰椎前凸角(LL)进行比较差异无显著统计学意义(q=6.13,P0.05),AS组骨盆倾斜角(PT)和组骨盆倾斜角(PT)进行比较差异无显著统计学意义(q=5.81,P0.05),AS组骶1椎体倾斜角(SS)和NV组骶1椎体倾斜角(SS)进行比较差异无显著统计学意义(q=4.13,P0.05),AS组骨盆倾斜率(PI)和EM组骨盆倾斜率(PI)进行比较差异无显著统计学意义(q=6.01,P0.05)。正常的志愿者(NV)组和志愿者模拟(EM)组进行比较,结果NV组胸椎后凸角(TK)和EM组胸椎后凸角(TK)进行比较差异有显著统计学意义(q=1.43,P0.01),NV组腰椎前凸角(LL)和EM组腰椎前凸角(LL)进行比较差异有显著统计学意义(q=1.98,P0.01),NV组骨盆倾斜角(PT)和EM组骨盆倾斜角( PT )进行比较差异有显著统计学意义(q=2.31,P0.01),NV组骶1椎体倾斜角(SS)和EM组骶1椎体倾斜角(SS)进行比较差异无显著统计学意义(q=5.25,P0.05),NV组骨盆倾斜率(PI)和EM组骨盆倾斜率(PI)进行比较差异有显著统计学意义(q=1.54,P0.01)。 结论:胸腰段脊柱后凸会导致骨盆的后倾,而且胸段脊柱的后凸对骨盆后倾的贡献率较大,骶1椎体倾斜角(SS)的角度和骨盆的后倾没有相关性联系,骨盆倾斜角(PT)变化对骨盆姿态的影响较大。可以应用正常人体来模拟研究胸腰段脊柱在矢状面上后凸对骨盆的影响,理解脊柱与骨盆的平衡理念。 2.全髋关节置换术中骨盆倾斜对髋臼部假体前倾角的影响 目的:探讨研究在全髋关节置换术中当骨盆在矢状面上倾斜时,对安装髋臼部假体的前倾角是否有影响及影响的程度。 材料与方法:9例国人剔除软组织的骨盆标本,将骨盆固定在可调节骨盆倾斜角度的专用操作台上。为了确定骨盆的位置,在旋转骨盆前先行CT扫描确认骨盆的位置是否在垂直中立位,可通过两个髂棘的连线来确认骨盆的位置。通过骨盆的侧位X线片确认骨盆的旋转中心。并进行测量和原旋转中心进行比较。然后分别在骨盆前倾10°、15°、20°、25°、30°、35°,后倾10°、15°、20°、25°、30°、35°安置假体,左髋定义为实验臼。同一髋臼假体在不同的骨盆倾斜角度下安装两次,第一次安装以操作台的纵轴线为参照,第二次安装以骨盆的力线为参照。将人工髋臼安置在外展45°,前倾15的位置°,然后将安装假体的骨盆分别进行CT扫描,分别测量在骨盆不同倾斜角度下,不同参照系下安装假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角,并进行比较。然后对骨盆倾斜角度和髋臼前倾轴线与假体前倾轴线夹角的变化进行相关性分析。并对旋转中心的是否发生改变进行对照比较。 我们把以操作台的纵轴线为参照的第一次安装假体前倾角度α1,做为A组,把以骨盆的力线为参照的第二次安装假体的前倾角度α2,做为B组。采用配对t检验的方法对A组和B组进行比较。骨盆倾斜的旋转中心和原中心进行比较采用配对t检验的方法。 结果:在骨盆前倾10°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是10°±4°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是9°±2°。在骨盆前倾15°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是9°±3°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线是10°±2°。在骨盆前倾20°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是10°±6°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是8°±3°。在骨盆前倾25°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是13°±6°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是10°±1°。在骨盆前倾30°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是16°±10°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是11°±2°。在骨盆前倾35°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是18°±9°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是10°±4°。 在骨盆后倾10°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是11°±5°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是9°±2°。在骨盆后倾15°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是10°±3°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是7°±4°。在骨盆后倾20°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是13°±5°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是9°±3°。在骨盆后倾25°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是12°±4°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是8°±4°。在骨盆后倾30°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是17°±8°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是7°±5°。在骨盆后倾35°的情况下,第一次安装的髋臼假体的前倾轴线与髋臼前倾轴线的夹角是18°±11°,第二次安装髋臼假体的前倾轴线髋臼前倾轴线的夹角是10°±2°。 采用配对t检验对第一次安装的夹角A组和第二次安装的夹角B组进行比较,结果有显著统计学差异(t=1.12,p 0.05)。对A组和B组进行直线回归分析,结果A组与骨盆的前倾和后倾20°以上存在直线关系。B组与骨盆的前倾和后倾不存在直线关系。 结论:骨盆在矢状面上的前倾和后倾在20°以上影响着髋臼假体的前倾角度的控制,在骨盆在矢状面上的前倾和后倾大于20°时,假体安装的偏倚明显增大。 3.髋臼翻修过程中固定螺钉安全区的解剖学研究 目的:探讨评估髋臼翻修过程中假体固定螺钉的安全区域,测试四相限系统的有效性,为最大限度的减少髋臼翻修过程中固定螺钉损伤神经血管结构提供理论依据。 材料与方法:11例正常国人冷冻新鲜骨盆标本,其中男性4例,女性7例,这些标本均在髋关节处行离断,上部通过腰4-5椎间隙进行离断。髂骨外壁的软组织被清理干净,仅剩骨盆内侧肌群、神经和血管结构。每个髋臼标本的内径用来自Zmmer公司的Trilogy测量杯来测量,标本髋臼直径在46mm—54mm之间。标本被固定在仰卧位,标本正确的位置通过骨盆正位X线片段中闭孔的横径L来确认。左侧髋臼接受两种假体的检测,右侧髋臼接受三种假体的检测。实验臼假体被植入在矢状位外展45度,冠状位前倾15度的位置。实验臼假体由单枚螺钉固定后,用50MA∕s和80KV的条件以耻骨联合为投照中心,采用100%的放大率,在安装前后拍摄正位片,以确定髋臼假体的旋转中心是否发生变化。为了提供最大的错误容许空间,我们选择了15mm的骨盆内螺钉出骨长度。如果螺钉出现在任何神经血管的5毫米范围内则就定义为“损伤”,记录所损伤的神经血管及区域。神经血管结构指的是髂外动脉、髂外静脉、股神经、闭孔动脉和耻动脉。左侧髋臼用Trilogy髋臼锉以2mm的递增阶梯进行扩大直至到68mm直径,髋臼磨锉的过程中髋臼上唇、骨盆前柱、髋臼内侧壁骨量首先丢失而同时要保留完整的后柱。将超大(Jumbo)假体植入成形的髋臼,一枚螺钉常规固定后,摄正位片计算臼杯旋转中心的水平和垂直位置的变化,而后植入螺钉观察骨盆内侧是否有神经血管损伤并记录评估安全区域。然后将Jumbo假体取下,在高于原髋臼中心的原臼半径位置,制做高中心髋臼模型髋,安装上一44mm的髋臼假体(HG-II型)。而后以相同的方法拍片、测量、评估。右侧髋臼用髋臼磨锉扩大至58mm后放置Muller重建环,然后拍片,测量,得出结果行统计学分析。放置螺钉观察内侧是否有神经血管损伤并记录,Muller环的钉孔主要分布在后上和前上象限后半部而其下半象限和臼顶区未设置钉孔如图示A。取下Muller环将髋臼扩大到68mm植入Ganz重建环(加强型,带闭孔勾)安放位置同前,进行拍片采集数据,进行统计分析推论髋臼的扩大的过程是否对髋臼的中心有影响,评估安全区。 结果:前上象限:髋臼重建环(Muller环图1a) 11例均发生了损伤事件,其中9例直接损伤了股神经(图1b),带闭孔勾的髋臼重建环( Ganz环图2a )11例均发生了损伤事件,8例损伤了髂外动脉、静脉或两者兼有(图2b),带坐骨固定钉的重建环(Burch-Schneider环图3a)11例均发生了损伤事件,有9例损伤了股神经(图3b)。超大( Jumbo)假体11例均发生了损伤事件,高中心髋臼(HHC)10例发生了损伤事件。后上象限:Muller环未发生损伤事件,Ganz环未发生损伤事件,Burch-Schneider环未发生损伤事件。Jumbo假体未发生损伤事件,HHC在前半部发生了9例损伤事件。前下象限:Muller环、Ganz环在此象限未设置钉孔而Burch-Schneider环仅在后半部设置了钉孔并且未发生损伤事件。Jumbo假体发生了2例损伤事件,HHC发生了3例损伤事件。后下象限:Muller环、Ganz环在此象限未设置钉孔。Burch-Schneider环未发生损伤事件,但当坐骨部螺钉长于25mm时有1例损伤坐骨神经事件。Jumbo假体未发生损伤事件,HHC前半部发生了7例损伤事件。臼顶区:Muller环和Burch-Schneider环在此象限未设置钉孔,Ganz环有10例损伤事件,Jumbo假体未设置钉孔,HHC发生了9例损伤事件。X线片段关于重建旋转中心的测量数据显示髋关节中心没有发生内侧移位。 结论:应用Jumbo非骨水泥假体和重建环时我们可以参照初次THR叙述的安全区.高中心髋臼手术时,我们常用的四象限方法需要改进,前上象限及后上象限前部和臼顶区不是安全区。
【学位授予单位】:河北医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:R687.3

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