Modified porous tantalum rod technique for the treatment of femoral head osteonecrosis

AIM: To study a modified porous tantalum technique for the treatment of osteonecrosis of the femoral head.METHODS: The porous tantalum rod was combined with endoscopy,curettage,autologous bone grafting and use of bone marrow aspirates from iliac crest aspiration in 49 patients(58 hips) with a mean age of 38 years.The majority of the patients had idiopathic osteonecrosis,followed by corticosteroid-induced osteonecrosis.Thirtyeight hips were of Steinberg stage Ⅱ disease and 20 hips were of stage Ⅲ disease.Patients were followed for 5 years and were evaluated clinically with the Merle D'Aubigne and Postel score and radiologically.The primary outcome of the study was survival based on the conversion to total hip arthroplasty(THA).Secondary outcomes included deterioration of the osteonecrosis to a higher disease stage at 5 years compared to the preoperative period and identification of factors that were associated with survival.The Kaplan-Meier survival analysis was performed to evaluate the survivorship ofthe prosthesis,and the Fisher exact test was performed to test associations between various parameters with survival.RESULTS: No patient developed any serious intraoperative or postoperative complication including implant loosening or migration and donor site morbidity.During the 5-year follow up,1 patient died,7 patients had disease progression and 4 hips were converted to THA.The 5-year survival based on conversion to THA was 93.1% and the respective rate based on disease progression was 87.9%.Stage Ⅱ disease was associated with statistically significant better survival rates compared to stage Ⅲ disease(P = 0.04).The comparison between idiopathic and non-idiopathic osteonecrosis and between steroid-induced and non-steroid-induced osteonecrosis did not showed any statistically significant difference in survival rates.The clinical evaluation revealed statistically significantly improved Merle d'Aubigne scores at 12 mo postoperatively compared to the preoperative period(P < 0.001).The mean preoperative Merle d'Aubigne score was 13.0(SD: 1.8).The respective score at 12 mo improved to 17.0(SD: 2.0).The 12-mo mean score was retained at 5 years.CONCLUSION: The modified porous tantalum rod technique presented here showed encouraging outcomes.The survival rates based on conversion to THA are the lowest reported in the published literature.

Hip survival rate in the patients with avascular necrosis of femoral head after transtrochanteric rotational osteotomy: a systematic review and meta-analysis

Background:The clinical outcome of transtrochanteric rotational osteotomy(TRO)for osteonecrosis of the femoral head(ONFH)remains controversial,and the promising clinical results of several Japanese studies could not be reproduced in American and European studies.Trying to solve controversies on TRO for ONFH rising from apparently conflicting studies,a meta-analysis was conducted to assess the 5-and 10-year hip survival rates(with conversion to artificial joint replacement and radiographic failure as endpoints)after TRO.Methods:All eligible studies were searched in seven comprehensive databases including PubMed,Web of Science,Embase,Cochrane Library,VIP Database,China Knowledge Resource Integrated Database,and Wan Fang Database prior to June 2019.The outcomes evaluated were 5-and 10-year hip survival rates after TRO.The odds ratio and risk difference for the noncomparative binary data with the 95%confidence intervals(CIs)were calculated for each outcome.The included studies were assessed for methodologic bias and potential reasons for heterogeneity were explored.Results:Nineteen studies of TRO for ONFH were eligible for this meta-analysis according to inclusion criteria.Based on the previous report,two calculation methods(Methods 1 and 2)were adopted in this meta-analysis.Furthermore,we performed a subgroup analysis of the 5-and 10-year hip survival rates(Method 1)after TRO for ONFH:Asian sub-population and non-Asian subpopulation.Taking conversion to artificial joint replacement as the endpoint,5-and 10-year hip survival rates(Method 1)after TRO for ONFH in the Asian population were 0.86(95%CI=0.82–0.89)and 0.72(95%CI=0.65–0.78),respectively,and 5-and 10-year hip survival rates after TRO for ONFH in the non-Asian population were 0.55(95%CI=0.43–0.67)and 0.42(95%CI=0.28–0.55),respectively.The 5-and 10-year hip survival rates(Method 2)after TRO for ONFH were 0.90(95%CI=0.79–0.95)and 0.89(95%CI=0.81–0.94),respectively.Taking radiographic failure as the endpoint,5-and 10-year hip survival rates after TRO for ONFH were 0.70(95%CI=0.64–0.76)and 0.53(95%CI=0.46–0.61),respectively.Conclusions:The 5-and 10-year hip survival rates after TRO for ONFH were satisfactory in the Asian population,and were acceptable in the non-Asian population despite high early failure rates.

双髋关节MRI预测股骨头坏死塌陷风险

背景:MRI是诊断股骨头坏死的金标准,以往基于MRI图像预测股骨头坏死塌陷的方法多需要冠状面、矢状面图像联合评估。然而由于股骨头坏死好发于双侧,临床上大多医院检查时多行双侧髋关节MRI扫描,但双髋扫描仅可查看冠状面及横断面图像,难以获取矢状面图像,从而影响塌陷风险的评估。因此,建立一种应用双髋MRI可获取的图像评估早期股骨头坏死塌陷风险的方法有一定的临床实用价值。目的:建立一种应用双髋关节MRI冠状面与横断面图像评估股骨头坏死塌陷风险的方法。方法:回顾性分析2017年10月至2019年10月在西安交通大学附属红会医院门诊确诊的早期股骨头坏死患者111例(181髋)的病历资料。根据末次随访时股骨头塌陷情况分为2组,其中塌陷组69髋,未塌陷组112髋。在MRI影像系统上测量正中冠状面、横断面或其上下各一个层面图像上的坏死范围角度,以冠状面、横断面上坏死角两角之和作为联合坏死角,并取每髋3种联合坏死角的平均值得到每髋的平均联合坏死角。最后,分析3种联合坏死角及平均联合坏死角与股骨头坏死塌陷的相关性,利用受试者工作特征曲线评价4种联合坏死角预测塌陷的特异性与敏感性。结果与结论:①末次随访69髋(38.1%)发生股骨头塌陷,纳入塌陷组;112髋(61.9%)未发生塌陷进展,纳入非塌陷组;②塌陷组与未塌陷组在ARCO分期方面比较差异有显著性意义(P<0.001);在年龄、体质量指数、随访时间、性别分布、发病侧别、致病因素等方面比较差异均无显著性意义(P>0.05);③独立样本t检验结果提示,4种联合坏死角均与塌陷显著相关(P<0.0001);且ARCOⅠ期、Ⅱ期中塌陷组与未塌陷组患者的联合坏死角相比差异均有显著性意义(P<0.0001);④在受试者工作特征分析中,平均联合坏死角曲线下面积大于正中下一层面、正中层面、正中上一层面上的联合坏死角;⑤平均联合坏死角塌陷预测准确度高于正中下一层面、正中层面、正中上一层面上的联合坏死角;⑥提示平均联合坏死角对股骨头坏死塌陷风险的预测精准度较高,临床实用性较强,可考虑使用该方法对股骨头坏死塌陷风险进行预测。

三维有限元法在股骨头坏死中应用的可视化分析

背景:有限元分析是一种广泛应用于工程技术领域的分析手段,但因其对复杂结构同样能做到高精度分析,在骨科领域的应用研究也逐年递增。近10年来,国内外利用有限元分析对股骨头坏死研究取得的成果数不胜数,但是尚缺乏对于当前研究现状和热点趋势的分析。目的:对近年来有限元法应用于股骨头坏死领域的研究现状及热点进行可视化分析。方法:从中国知网(CNKI)及Web of Science数据库中筛选出2014-2023年发表与股骨头坏死有限元分析相关的文章,利用Citespace 6.1.R6可视化分析软件对相关文献的主要研究内容进行归纳,并绘制出年度发文量、作者图谱、共被引文献、热点关键词等科学知识图谱,进行总结概括。结果与结论:①根据相关关键词检索文献后导入Citespace软件,使用软件去重功能去除重复文章后,Web of Science核心合集相关文献385篇,CNKI数据库相关文献149篇;②其中关键词共现分析发现Web of Science数据库近10年间关键词频次排名为:finite element analysis(163次)、femoral head(83次)、arthroplasty(44次)、fixation(40次)、replacement(39次),中心性排名为:finite element method(0.21)、hip joint(0.21)、stability(0.19)、fixation(0.15)、contact pressure(0.15);③CNKI数据库近10年间关键词频次排名为:有限元分析(91次)、生物力学(45次)、股骨头坏死(42次)、股骨颈骨折(33次)、内固定(16次),中心性排名为:内固定(0.45)、3d打印(0.44)、健脾活骨方(0.43)、三维重建(0.42)、股骨头坏死(0.38);④近10年在股骨头坏死领域的研究中,国内外的发展均从“静态”发展为“动态”,整体进程基本上相似,对于步态模型及风险预测研究都较为深入;此外随着国内学者对于中药研究的深入,中医药手段治疗股骨头坏死疗效也得到了很好的验证;而在近10年内医学材料及计算机技术等领域将会成为国内外研究的热点;⑤尽管国内相关领域的研究较为迟缓,仍需更多临床研究验证,但随着国内科技技术的进步,相信国内学者会在未来将股骨头坏死有限元分析真正应用到临床,起到辅助患者个体化治疗、提升远期疗效的作用。

Three-Dimensional Computerized Tomography-Assisted Identification of Necrotic Volume, Distribution, Shape and Prognosis of Collapse in ONFH

Objective: We constructed 3D-model of ONFH in computer according to three-dimensional computerized tomography (3D-CT) data. We determined the location and volume of necrosis to investigate its clinical efficacy. Method: Totally 92 hips (59 cases) with ONFH (44 males, 15 females) were included, with mean age of 37.5 years (range from 26 to 58). Totally 20 cases (35 hips) were induced by corticosteroid (CTSs), 31 (49 hips) induced by alcohol, 4 (4 hips) induced by trauma and 4 (4 hips) idiopathic. All the hips were categorized into stage ARCO II. Finally diagnosed by MRI, all hips were scanned by CT to acquire data in DICOM format. The images were imported into software to extract 3D-shape of femoral heads, necrotic foci, their volumes and distribution in each quadrant. Deviation of volumes between digital image and biopsy specimen was analyzed by SAS9.1 package. Correlativity between collapse and volume of necrosis under specific pathogeneses was also analyzed. Among the cases necessitating total hip arthroplasty (THA) due to advancing to ARCO III, we randomly selected 8 of them to perform 3D-CT scanning thrice prior to surgical operation. Total femoral heads harvested were torn asunder. Cubic capacity of femoral heads and necrotic foci were hereby measured and compared with those acquired from digital models. Result: Through the digital model, necrotic foci were found mainly locating within the super lateral portion of femoral head, coinciding with those observed in biopsy specimen. Average volumetric ratio of digitally acquired necrosis focus/femoral head in 58 collapsed hips was 36.8%. The ratio of the 34 hips without collapse was 17.3%. In collapsed femoral heads, the distribution of necrosis focus was 23.4% in quadrant 1 (q1), 23.6% in q2, 12.1% in q3, 14.4% in q4, 9.0% in q5, 11.8% in q6, 1.6% in q7 and 3.9% in q8. In femoral heads without collapse, the distribution was 34.2% in q1, 29.6% in q2, 11.8% in q3, 11.3% in q4, 6.0% in q5, 6.0% in q6, 0.5% in q7 and 0.4% in q8. As for the average cubic capacities of femoral heads and necrotic foci, those acquired from the digital model and biopsy specimen had no significant difference in matched-pairs test (t = -1.49, P = 0.179 for femoral heads and t = -1.52, P = 0.172 for necrotic foci). There was significant difference (F = 2.720, P = 0.035 P was respectively 0.0001 and 0.0005). Decision tree model showed that 94.6% (53/56) hips would progress into collapse if the volumetric ratio of necrotic tissue was over 23.48%. Otherwise, if distribution in q2 was over 45.13%, 83.3% (5/6) hips would progress into collapse. No collapse (0/30) would occur if the distribution of necrotic tissue in q2 was under 45.13%. Conclusion: Digital 3D-model reconstructed from CT scanning can precisely incarnate spatial orientation of necrotic foci in femoral head. Multinomial logistic regression and decision-making tree shows that volumetric ratio of necrotic tissues plays an important role in anticipating collapse of femoral head.

不同坏死病灶位置对非创伤性股骨头坏死自然病程的影响

背景:非创伤性股骨头坏死若股骨头发生塌陷将会显著影响患者的正常生活,因此需要使用恰当方式去评估股骨头塌陷风险,进而采取针对性措施延缓股骨头塌陷进程。目的:分析不同坏死病灶位置下早期股骨头坏死(未塌陷时)的自然病程发展规律。方法:选择2016年10月至2017年10月在西安交通大学附属红会医院门诊确诊的早期非创伤性股骨头坏死患者121例(191髋),门诊随访5年后,观察在不同JIC分型下股骨头坏死塌陷情况及各分型之间的股骨头塌陷风险系数,计算随访期间股骨头坏死塌陷率。结果与结论:(1)纳入191髋,随访期间股骨头塌陷86髋,股骨头总塌陷率为45.0%;在影响因素里,年龄、ARCO分期、JIC分型为股骨头塌陷的主要影响因素(P<0.05),体质量指数值、性别、发病侧别、致病因素不是股骨头塌陷的主要影响因素(P>0.05);(2)纳入的191髋中,随访期间JIC分型A型、B型、C1型、C2型的股骨头总塌陷率分别为11.1%(2/18),30.2%(16/53),52.4%(43/82),65.8%(25/38),各分型间股骨头总塌陷率比较差异有显著性意义(P<0.05);塌陷风险结果显示,B型、C1型、C2型股骨头塌陷风险分别是A型的2.41,5.22,7.89倍;(3)JIC分型及ARCO分期均与股骨头塌陷具有相关性(P<0.01),在ARCOⅠ期患髋中,各JIC分型股骨头塌陷率比较差异无显著性意义(P>0.05);在ARCOⅡ期患髋中,JIC A型、B型、C1型及C2型的股骨头塌陷率分别为1.2%,19.5%,50.0%,29.3%,各分型间股骨头塌陷率比较差异有显著性意义(P<0.05);(4)随访期间,第1-5年内的股骨头塌陷率分别为29.3%,7.9%,4.7%,2.6%,0.5%;(5)结果显示,对于早期非创伤性股骨头坏死,1年内股骨头塌陷的风险大,骨坏死病灶位置影响着股骨头塌陷的风险,临床治疗中应考虑到病灶位置对疾病预后的影响。

基于肝肾同源探讨股骨头坏死“肝肾-肌骨”协同下的骨吸收不均匀沉降-多维复合弓弦体系的发病机制

从中医学肝肾同源的生理基础出发,综合中医的“肾主骨”“肝主筋”“经筋理论”及现代骨科学的骨吸收塌陷学说、不均匀沉降理论和下肢肌骨弓弦结构理论,探讨股骨头坏死(ONFH)“肝肾-筋骨”协同下的骨吸收不均匀沉降-多维复合弓弦体系的发病机制。认为ONFH病机关键在于肝肾亏虚,肾之阴阳失衡导致了成骨细胞与破骨细胞介导的骨形成-骨吸收动态平衡的打破,表现为骨代谢水平的升高及股骨头局部的骨吸收活动的增强,进而导致股骨头的坏死和塌陷;肾主骨、肝主筋,筋骨共同构成髋关节的肌-骨-关节动静态系统,而塌陷的出现破坏了原本平衡的肌-骨-关节系统,同时肝血失养、肌肉筋脉失于濡养进一步加剧了髋周的软组织失衡,加速了肌-骨-关节动静态系统的崩塌,加快了股骨头塌陷进程,最终导致不可逆的结局。基于该发病机制,ONFH的中西医结合系统治疗当以中医整体观念为指导原则,通过不同方式促进股骨头内外的血液循环的局部改善,重建关节功能的协调性;同时应重视患者自身体质的调养,通过补肾调肝以恢复成骨-破骨水平的平衡,重构肌-骨-关节系统,从而有效延迟甚至避免ONFH的发生。

基于中日友好医院分型ARCOⅡ期股骨头坏死的自然塌陷病程

背景:股骨头坏死是骨科难治性疾病之一,不同分期、分型下的股骨头坏死自然塌陷病程影响着该病的进展及预后。目的:探究不同中日友好医院(China-Japan Friendship Hospital,CJFH)分型下国际骨循环研究协会(Association Research Circulation Osseous,ARCO)Ⅱ期股骨头坏死未塌陷患者5年内自然塌陷病程,并分析不同CJFH分型的股骨头塌陷率及塌陷风险。方法:回顾性选取2016年10月至2017年10月在西安交通大学附属红会医院门诊确诊为ARCOⅡ期股骨头坏死未塌陷的患者为研究对象,根据是否塌陷将患髋分为塌陷组(n=82)和未塌陷组(n=70),统计不同CJFH分型的股骨头塌陷风险以及5年内塌陷时间、塌陷数量和塌陷率,并绘制不同CJFH分型股骨头的Kaplan-Meier生存曲线图。结果与结论:①共纳入患者97例,152髋,随访期间有82髋塌陷,总塌陷率为53.9%,其中M型、C型、L1型、L2型和L3型塌陷率分别为0.0%,36.7%,51.4%,72.2%和77.8%,各组间比较差异有显著性意义(P<0.05);②在塌陷风险方面,L1型塌陷风险为C型的1.704倍(P>0.05),而L2型、L3型塌陷风险分别为C型的3.866倍、6.423倍(P<0.05);③在Kaplan-Meier生存曲线方面,ARCOⅡ期患者股骨头中位生存时间为3年,95%置信区间为2.885-3.471年,第1,3,5年股骨头生存率分别为65.1%(99/152),50.7%(77/152),46.1%(70/152);④结果表明,不同CJFH分型影响着ARCOⅡ期股骨头坏死患者的塌陷率,其中L3型患者塌陷率最高,L2型和L1型患者次之,C型患者塌陷率较低,M型患者无塌陷,这表明股骨头外侧柱的保留对股骨头坏死自然塌陷病程有重要意义。

步行运动下缺血性坏死股骨头力学性能及塌陷风险预测

背景:股骨头缺血性坏死这一难治性骨科疾病严重影响患者的正常生活,受限于假体寿命与翻修的问题,临床建议年轻患者采取保髋治疗,在早期精准预测坏死区力学性能而后施加干预治疗是保髋的关键。目的:建立基于人体髋关节CT数据的包含髋骨和髋臼软骨的坏死股骨头有限元接触动力学模型,预测步行运动过程中不同坏死体积和坏死位置对坏死区域力学性能的影响。方法:采集志愿者髋关节CT影像学数据,重建了髋关节三维几何模型。基于Abaqus有限元软件建立股骨头坏死模型,构建了小、中、大体积坏死耦合坏死区域与力线重合、中度偏离和远离力线共9种不同坏死模型。预测在静态3000N载荷和一个ISO标准步行完整周期内不同坏死模型坏死区域的应力,对比评估坏死区域塌陷风险。结果与结论:①坏死体积增大和坏死区域靠近力线时坏死区内的最大等效应力显著增加,坏死区塌陷风险也随之增加;②对不同载荷类型,运动时相同坏死体积和坏死位置条件下的股骨头坏死区最大应力较静载作用下的最大应力显著提高;③表明运动过程中,步行运动使股骨头坏死区的最大等效应力较静载时显著增大,故局部塌陷风险会因为更大的局部应力而增大,但整体塌陷风险因承载区域动态变化较静载有所降低,在临床评估时骨科医生需考虑运动对力学性能的影响。

能谱CT征象和相关参数联合预测早期股骨头坏死患者股骨头塌陷风险的价值

目的探讨能谱CT征象和相关参数联合预测早期股骨头坏死患者股骨头塌陷风险的价值,以期为临床早期制定干预措施提供依据。方法前瞻性选取2022年3月至2023年2月平煤神马医疗集团总医院收治的早期股骨头坏死患者101例,根据确诊随访1年后是否发生股骨头塌陷分为塌陷组42例和非塌陷组59例。所有患者均行能谱CT检查,比较两组患者的能谱CT征象、CT值和能谱曲线斜率,采用受试者工作特征(ROC)曲线评价能谱CT征象、CT值、能谱曲线斜率对股骨头塌陷风险的预测价值。结果塌陷组患者的裂隙征、新月征、骨髓水肿率明显高于非塌陷组,差异均有统计学意义(P<0.05);塌陷组患者40~140kev能量下的CT值、能谱曲线斜率明显低于非塌陷组,差异均有统计学意义(P<0.05);经ROC曲线分析显示,能谱CT下裂隙征、新月征、骨髓水肿、能谱曲线斜率、40~140 kev能量下CT值预测股骨头塌陷风险的AUC分别为0.568、0.668、0.827、0.766、0.720、0.713、0.758、0.850、0.782、0.726、0.837、0.803、0.779、0.800、0.809;能谱CT下裂隙征、新月征、骨髓水肿、70 kev能量下CT值、能谱曲线斜率进行Logistic二元回归拟合,返回预测概率Logit(P)作为独立检验变量,获取联合预测的AUC为0.925(95%CI:0.877~0.974)。结论能谱CT征象、CT值、能谱曲线斜率联合预测股骨头塌陷风险具有较高价值,可为临床早期股骨头坏死塌陷制定针对性干预方案,改善预后提供参考依据。

早期股骨头坏死患者CT征象和相关参数对股骨头塌陷风险的预测价值及与预后的关系

目的观察早期股骨头坏死患者CT征象,并分析CT灌注参数对股骨头塌陷风险的预测价值及与预后的关系。方法选择2017年8月至2021年3月就诊于本院的98例早期股骨头坏死患者,所有患者均接受CT检查,观察CT征象。随访2年,按照随访期间是否出现股骨头塌陷分为塌陷组、未塌陷组,对比两组CT参数,绘制ROC曲线分析CT灌注参数预测股骨头塌陷的价值。另根据随访期间患者预后分为预后良好组、预后不良组,对比两组临床资料、CT参数,建立多因素Logistic回归模型,分析影响早期股骨头坏死患者预后的相关因素。结果CT征象显示,45例患者以股骨头呈拥挤融合与扇状硬化改变、骨小梁增粗或骨质硬化为主,53例患者以股骨头关节面轻微塌陷、骨小梁微骨折、部分出现皮质下新月征为主;随访2年,98例早期股骨头坏死患者出现34例股骨头塌陷(34.69%),20例预后不良(20.41%);塌陷组MMT、BV、BF均低于未塌陷组(P<0.05);绘制ROC曲线发现,MMT、BV、BF及三者联合预测股骨头塌陷的AUC分别为0.819(95%CI:0.738-0.900)、0.878(95%CI:0.812-0.945)、0.873(95%CI:0.807-0.940)、0.955(95%CI:0.921-0.990);预后良好组、预后不良组的性别、年龄、病因、坏死形状相比,差异无统计学意义(P>0.05);预后不良组Ficat分期、坏死部位在外上象限比例、坏死体积比例高于预后良好组,MMT、BV、BF低于预后良好组(P<0.05);经Logistic回归分析,结果显示,Ficat分期(Ⅲ期)、坏死部位(外上象限)、坏死体积比例高是影响早期股骨头坏死患者预后的独立危险因素(OR>1,P<0.05),MMT上升、BV上升、BF上升是保护因素(OR<1,P<0.05)。结论CT可有效检出早期股骨头坏死,CT征象以骨质硬化、骨小梁增粗、新月征为主,且CT灌注参数与股骨头塌陷风险、预后密切相关。

基于气血理论探讨囊性变在激素性股骨头坏死塌陷和修复中的意义

激素性股骨头坏死(SIONFH)是目前骨科领域的疑难病,“坏死-修复-塌陷-骨关节炎”是SIONFH患者逐步演变的自然病理过程,其中修复、塌陷对预后的影响至关重要,团队前期研究发现囊性变具有修复能力,可形成新骨阻止塌陷的发生,可能是激素性股骨头坏死修复的核心反应区。目前,中医药早期治疗在临床中具有良好疗效,在SIONFH保髋的价值越来越受到重视。前期研究发现血瘀是贯穿激素性股骨头坏死发病过程的重要病机,《素问·评热病论篇》言:“邪之所凑,其气必虚”,激素性股骨头坏死亦与气虚有着密切的联系,本文结合气血理论,拟探讨囊性变在激素性股骨头坏死塌陷和修复中的重要意义,以期为中医药早期治疗激素性股骨头坏死提供参考。

有限元分析臀中肌宽度比在非创伤性股骨头坏死病程进展中的作用机制

背景:臀中肌不仅可外展髋关节,在限制股骨头外移方面也起到重要作用。目前,尚缺乏臀中肌状态与非创伤性股骨头坏死塌陷的相关研究。目的:探讨臀中肌宽度比、髋关节内侧间隙比与非创伤性股骨头坏死病程进展的关系,通过有限元分析探讨臀中肌萎缩对股骨头坏死股骨头表面、坏死区应力的影响。方法:回顾性分析广州中医药大学第三附属医院收治的单侧非创伤性股骨头坏死患者,所有患者均随访2年以上,根据随访过程中是否出现股骨头塌陷分为塌陷组和未塌陷组,测量并计算患者髋关节内侧间隙比、臀中肌宽度比、Sharp角、臀中肌长度比及臀中肌激活角,对比两组间差异。于初次就诊、随访3,6,12,24个月测量并计算内侧间隙比和臀中肌宽度比,探究这2个指标在非创伤性股骨头坏死病程进展中的变化情况。此外,通过三维有限元分析技术,基于CT数据构建日本骨坏死研究会分型C1型股骨头坏死骨性模型;同时基于MRI数据构建臀中肌模型,分为臀中肌萎缩组(臀中肌宽度比74%-76%)及臀中肌正常组(臀中肌宽度比94%-96%),每组构建10个模型,约束股骨远端的6个自由度为零,对骶骨上表面沿Z轴施加600 N压力。对比两组模型股骨头表面、坏死区应力分布情况、最大应力值及坏死区最大位移。结果与结论:①共纳入153髋153例患者,男67例,女86例;②24个月随访时,塌陷组内侧间隙比显著高于非塌陷组(P<0.05),塌陷组臀中肌宽度比显著低于非塌陷组(P<0.05);两组的Sharp角、臀中肌激活角及臀中肌长度比差异无显著性意义(P>0.05);③随访时间超过3个月起,塌陷组臀中肌宽度比均低于非塌陷组(P<0.05);随访时间超过12个月起,塌陷组内侧间隙比均高于非塌陷组(P<0.05);④Pearson相关分析显示塌陷组随访时间与内侧间隙比呈显著正相关(P<0.05),随访时间与臀中肌宽度比呈显著负相关(P<0.05),且臀中肌宽度比的回归系数比内侧间隙比大;⑤臀中肌萎缩组股骨头表面出现显著的应力集中,且应力区明显靠外侧,臀中肌萎缩组股骨头表面最大应力显著大于臀中肌正常组(P<0.05);臀中肌萎缩组坏死区出现了明显的应力集中,且最大应力位于坏死区边缘;臀中肌萎缩组坏死区最大应力、最大位移均显著大于臀中肌正常组(P<0.05);⑥提示臀中肌宽度比可以作为一个有效评估臀中肌萎缩改变的指标;随着臀中肌萎缩髋关节内侧间隙增宽,导致股骨头外移,影响髋关节稳定,引起股骨头表面及坏死区应力及位移均增大。

Finite Element Analysis on the Diagnosis and Treatment of Osteonecrosis of Femoral Head

Developing the radiographic images from two to three-dimensional, finite element analysis(FEA) technology can set up the model, predicting diagnosis, treatment design, as well as surgical plan. FEA provides an accurate three-dimensional finite element biomechanical study in osteonecrosis of femoral head(ONFH). The papers in the latest 5 years related to femoral head osteonecrosis and finite element analysis application are concentrated on. We summarize the latest research progress and problems, including the applied research carried out in the femoral head osteonecrosis clinical cases,innovational skills, so as to point out the direction of future research in FEA.

股骨头坏死表面积测量及在股骨头塌陷预测中的应用

目的探讨采用磁共振扫描(magnetic resonance imaging,MRI)的图像,计算股骨头坏死(osteonecrosis of the femoral head, ONFH)表面积及坏死面积占整个股骨头表面积的百分比(简称坏死表面积比),检验其准确性,并应用于临床预测股骨头塌陷. 方法 2001年6月～2003年6月,对8例13髋拟行关节置换的ONFH患者术前作标准的MRI扫描,依T1连续图像计算,得出坏死表面积及坏死表面积比.将手术标本锯成与MRI扫描相同的层厚和层数,应用坐标纸粘贴,图像分析仪测出数据,并作统计学分析.另对16例25髋Ⅰ、Ⅱ期非手术治疗的ONFH患者,用MRI扫描图像法测定其股骨头坏死表面积及坏死表面积比,临床随访至股骨头出现塌陷,未塌陷者至少随访24个月,比较两者差异. 结果 MRI图像法与标本测量的数据差异无统计学意义(P＞0.05).随访的16例25髋中,17髋发生股骨头塌陷,坏死表面积为31.06±8.10 cm2(95%CI:26.58～35.55),坏死表面积比为58.91%±15.11%(95%CI:51.14～66.68),未塌陷的8髋坏死表面积为14.16±9.32 cm2(95%CI:6.37～21.95),坏死表面积比为29.48%±19.76%(95%CI:12.97～45.99).未塌陷组中仅4髋坏死表面积比>33%,塌陷组均>33%. 结论 MRI图像法能较准确计算股骨头坏死表面积及坏死表面积比,可用于预测股骨头塌陷,坏死表面积比＞33%为股骨头塌陷的临界值.此计算法仍较复杂,宜进一步简化,以利临床应用.

三维重建及有限元分析预测股骨头坏死塌陷

通过三维重建技术对坏死股骨头的MRI影像进行重构,获得坏死股骨头的三维几何模型,并由几何模型测量得到股骨头及坏死病灶的体积;同时进行临床实验获得真实坏死股骨头的体积数据。通过对38例患者股骨头的计算机模型和数据与临床实验数据的统计分析,讨论了股骨头坏死病灶大小和部位与股骨头塌陷的关系。然后根据股骨头的坏死区域与所受载荷大小不同,共进行了15组的股骨头受力有限元分析,对坏死股骨头的塌陷情况作了验证。结果表明,本研究提供了一种有效的方法,指导临床选择最佳的治疗方案。

多孔钽棒治疗ARCOⅠ-Ⅱ期非创伤性股骨头坏死后塌陷及相关因素分析

背景:多孔钽棒植入联合髓芯减压治疗早期非创伤性股骨头坏死具有较好的临床效果,但治疗后仍有股骨头塌陷病例的报道,其发生率为2%-56%。目的:探讨多孔钽棒植入治疗ARCOⅠ-Ⅱ期非创伤性股骨头坏死后股骨头塌陷情况及其影响因素。方法:回顾性分析2014年5月至2018年4月石家庄市第一医院收治的ARCOⅠ-Ⅱ期非创伤性股骨头坏死患者的病历资料,77例患者均接受多孔钽棒植入治疗,其中男58例,女19例,年龄22-58岁,术后随访观察股骨头塌陷情况。记录患者性别、年龄、股骨头坏死病因、侧别、坏死区位置、范围、ARCO分期、钽棒植入位置(钽棒顶端与坏死中心距离、钽棒与股骨头颈交界区两侧骨皮质距离比值)等临床及手术资料,对临床及手术资料进行单因素分析,采用二元多因素Logistic回归分析筛选出多孔钽棒治疗ARCOⅠ-Ⅱ期非创伤性股骨头坏死后塌陷的独立影响因素。研究获得石家庄第一医院伦理委员会批准(批准号:201403011)。结果与结论:①77例患者术后获得3-60个月的随访,其中股骨头塌陷23例,无塌陷54例;②单因素分析显示,塌陷组与无塌陷组性别、年龄、病变侧别、ARCO分期、钽棒顶端与股骨头颈交界区两侧骨皮质距离比值差异无显著性意义(P>0.05),两组股骨头坏死病因、坏死范围、坏死位置分布及钽棒顶端与坏死中心位置距离间差异有显著性意义(P<0.05);③二元多因素Logisitic回归分析显示,激素性股骨头坏死、坏死区范围、坏死区位置为C1型和钽棒顶端距坏死中心距离是影响多孔钽棒治疗ARCOⅠ-Ⅱ期非创伤性股骨头坏死后塌陷的独立影响因素[OR=7.977,95%CI(1.031,61.708),P=0.047;OR=7.248,95%CI(1.563,34.548),P=0.012;OR=16.028,95%CI(1.074,239.267),P=0.044;OR=2.310,95%CI(1.388,3.845),P=0.001];④结果表明,多孔钽棒植入治疗ARCOⅠ-Ⅱ期非创伤性股骨头坏死术后短期临床效果较好,激素性股骨头坏死、坏死范围、坏死位置及钽棒顶端距坏死中心距离是多孔钽棒治疗ARCOⅠ-Ⅱ期非创伤性股骨头坏死后塌陷的独立影响因素。

非创伤性股骨头缺血坏死骨髓水肿的研究

目的 探讨骨髓水肿是否为非创伤性股骨头缺血坏死的早期MRI表现 ,并揭示骨髓水肿的原因和发生机制。方法 82例 (13 2髋 )确诊股骨头缺血坏死的病人 ,同时行X线、CT和MRI检查 ,从中挑选 45髋MRI上出现骨髓水肿的病例进行研究 ,并对其中 8髋进行MRI与组织学对照分析。结果 13 2髋中 ,骨髓水肿病例中 3 7髋可见骨皮质塌陷。骨髓水肿股骨头皮质塌陷组明显高于皮质完整组 (P <0 .0 0 1)。 8髋行活组织检查 ,其中右髋 2个 ,左髋 6个。组织学上 ,骨髓水肿对应处表现为新生纤维组织和间质水肿。结论 骨髓水肿代表股骨头缺血坏死的中晚期阶段 ,是病情进一步发展的标志。MRI上出现骨髓水肿提示临床需进行进一步检查。

股骨头坏死塌陷预测方法的临床意义

目的探讨塌陷预测方法在股骨头坏死临床评价中的意义。方法选取30例37髋未予系统治疗的股骨头坏死患者,用以对比和评估几种主要塌陷预测方法在股骨头坏死塌陷预测中的价值,从中选择最佳预测法预测塌陷风险和评价保髋治疗的临床疗效。结果改良Kerboul角度测量法、坏死区表面积百分比测量法、坏死区体积百分比测量法预测塌陷准确率分别为62.2%、56.8%、83.8%,Youden's指数分别为0.17、0.045、0.655。正位分型法预测,其中B型没有塌陷;C1、C2型预测准确率分别为为44.4%和94.4%,Youden's指数分别为0和0.94。中心性坏死均未塌陷。结论如果坏死分型属于B型或坏死形态属于中心性坏死,则塌陷风险低;若正位分型属于C2型,则塌陷风险高;若正位分型属于C1型,则同时考虑坏死区体积百分比,若体积百分比>40%,则塌陷风险高。不同塌陷预测方法各有利弊,不能单独使用,应围绕正位分型法进行综合分析,早期诊断是提高中医药保髋疗效的关键。

ONFH早期的磁共振征象与定量坏死体积测量对预测股骨头坏死塌陷的临床意义

目的探讨股骨头坏死(ONFH)早期的磁共振征象与定量坏死体积测量对预测股骨头塌陷的临床意义。方法选取自2012年7月至2014年7月期间于我院确诊的股骨头坏死早期(ARCO分期Ⅰ、Ⅱ期)患者65例(共78髋),确诊时接受X线摄片判定股骨头塌陷情况,并进行MRI扫描汇集ONFH早期病情数据,包括关节腔积液量、骨髓腔水肿、坏死形态和股骨头坏死体积。初次检查后,患者每6个月来院接受一次X线摄片检定股骨头是否出现塌陷。根据随访中是否出现股骨头坏死塌陷将其分为塌陷组和未塌陷组,比较两组研究对象早期的各项MRI影像学指标,分析各项指标与股骨头塌陷结局的关联性。结果塌陷组患者股骨头总坏死体积百分比明显高于未塌陷组,除PIM象限外的其余各象限坏死体积百分比也明显高于未塌陷组;关节腔积液程度甚于未塌陷组;出现骨髓腔水肿的病例数多于未塌陷组;周围型股骨头坏死比例高于未塌陷组,差异均有显著性统计学意义(P<0.01)。结论 ONFH早期的MRI征象和定量坏死体积测量对预测股骨头坏死塌陷具有重要的临床价值。