(1. 重庆医科大学附属第一医院骨科，重庆 400016
2. 重庆市垫江县人民医院骨科，重庆 400060)
髋生物力学描述了骨骼、韧带和肌肉结构的复杂组合如何将身体的重量从骨骼转移到下肢的附肢骨架中。目前已进行基于数理关于髋生物力学研究，有助于我们更好地理解机械性髋关节病变的发展。髋末期病变的主要治疗是全髋关节置换术（THA）。随着人们对生活质量的不断提高，这对外科医生和厂家提出了更高的要求与挑战。生物力学在实现这些目标方面发挥重要作用。因此，本文的目的是向读者展示髋关节生物力学在THA中的应用。
1股骨柄假体对髋生物力学的影响
20世纪90年代初，静态受力分析引起THA恢复股骨偏心距的兴趣。股骨偏心距是从股骨头旋转中心到股骨长轴的垂直距离。影响股骨偏心距的因素有很多，比如颈干角，股骨前倾角等。高加索人的平均颈干角约为130°，平均股骨前倾角9°。相对于高加索人而言，颈干角的增大导致大转子内移，减少了外展肌力臂；同理，股骨前倾角增加导致大转子向后移位，减小了外展肌力臂。“功能性”偏移量的减小已被证明可增加髋关节反作用力。大的偏心距延长了外展肌力臂，导致髋关节反作用力较低。从而减少THA中聚乙烯磨损[1]。Sakalkale等[2]对行双侧髋关节置换术患者进行5年以上随访，标偏心距准行THA的患者假体磨损率为0.21mm /年，而偏心距多7mm的THA的磨损率为0.10mm /年。
此外，在THA手术中恢复股骨偏心距非常重要，因为它可以控制软组织的张力，改善整体功能结果和外展肌力量。另一方面，过度的股骨偏心距会导致假体—骨界面的微动，股骨假体负荷过载，并且可能是外展肌复合体和大转子区疼痛的原因[5]。
2 髋臼杯对髋生物力学的影响
髋臼杯放置的最佳位置是THA术中的挑战，如果位置不好，可能会出现髋关节功能差、脱位、界面摩擦声，甚至出现边缘载荷过重导致磨损增加。
髋臼偏移即髋臼旋转中心与垂直于泪滴连线垂线的最短距离[3]。髋臼和股骨偏移量等于组合偏移量。理想情况下，THA中恢复复合偏心距来维持外展肌复合体的张力。过度张力会导致髂胫束带的摩擦和转子疼痛，而过松又会导致髋关节的不稳定。当术后髋关节的旋转中心与原髋关节的旋转中心相比偏外侧时，股骨偏移需要减少，否则会导致更高的关节反作用力，并最终导致更多的磨损。另一方面，髋臼杯的内移可以使股骨偏置更大，关节负荷更小，因此可以减少磨损[4]。已有研究显示髋关节中心每上移1mm，关节负荷增加0.1％，但是当旋转中心向外移1mm时，关节负重减少约0.7％。
THA中臼杯位置直接影响假体撞击和脱位。从长远来看，承重区域的大小主要影响磨损率。臼杯外展角定义为泪滴连线和杯状突起长轴之间的夹角。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆前倾角定义为髋臼轴线与冠状面之间的角度，可以通过短轴与长轴之间的比例来计算（前倾= asin [短轴/长轴]×180 /π）[5]。外展角减小时，臼杯更为水平，导致前上负重的增加及后下覆盖的减少。增加杯前倾角将减少前上方负重，增加后下覆盖区。前上方负重区面积应足够大来分布关节负荷。为了稳定关节，特别是在屈曲，内旋和内收活动期间，需要足够的后下覆盖。最后，股骨前倾角在稳定性方面也起着重要作用，因为增加前倾角将允许更多的内旋，但外旋时后髋臼前缘容撞击后颈。因此，股骨前倾角过大可能导致前脱位。为获得最大的无撞击运动范围，必须对股骨柄和髋臼杯的联合前倾角进行评估。总体而言，40°±10°的臼杯外展角同时联合前倾约40°是比较理想的度数。术中前倾角可以计算如下：臼杯前倾角 = 40 - 0.7×股骨柄前倾角[6]。
总之，对髋生物力学的研究开始于髋生物力学的阐释和关节置换后假体的受力及影响。多年来，髋部生物力学在假体的设计和手术中都是不可或缺的。甚至在阐释假体周围骨量的变化、应力遮挡方面及假体的寿命方面，髋部生物力学作为重要因素不容忽视。
参考文献
[1]McGrory BJ, Morrey BF, Cahalan TD, et al.. Effect of femoral offset on range of motion and abductor muscle strength after total hip arthroplasty. J Bone Joint Surg Br. 1995;77:865–9.
[2]Cassidy KA, Noticewala MS, et al.. Effect of femoral offset on pain and function after total hip arthroplasty. J Arthroplasty. 2012;27:1863–9.
[3]Scheerlinck T. Primary hip arthroplasty templating on standard radiographs. A stepwise approach. Acta Orthop Belg. 2010;76:432–42.
[4]D’Lima DD, Urquhart AG, Buehler KO, et al. The effect of the orientation of the acetabular and femoral components on the range of motion of the hip at different head-neck ratios. J Bone Joint Surg Am. 2000;82:315–21.
[5]Lu M, Zhou YX, Du H, et al.. Reliability and validity of measuring acetabular component orientation by plain anteroposterior radiographs. Clin Orthop Relat Res. 2013;471:2987–94.
[6]Dorr LD, Malik A, Dastane M, Wan Z. Combined anteversion technique for total hip arthroplasty. Clin Orthop Relat Res. 2009;467:119–27.
论文作者:田冕1，贺尧1，李飞龙1，毕守盈2，黄伟1
论文发表刊物:《医药界》2018年2月上
论文发表时间:2018/8/20
标签：股骨论文; 关节论文; 倾角论文; 力学论文; 偏心论文; 生物论文; 磨损论文; 《医药界》2018年2月上论文;