如何精确定位全髋关节置换术前、术中、术后各类“前倾角”？

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全髋关节置换术前如何准确评估患者的髋臼和股骨前倾角，术中如何合理把握假体在理想范围的前倾角位置进行安放，术后如何对假体的前倾角进行合理性评价都对完成好一台成功的全髋关节置换术手术、正确预后评估具有重要意义。本文综合分析全髋关节置换术前、术中、术后有关髋臼、股骨前倾角的各类概念与定位方法，为临床合理安放髋臼、股骨柄假体提供理论基础。

全髋关节置换术可以有效缓解髋部疾病引起的疼痛，纠正畸形，重建关节功能。其中有效的解剖重建以及生物力学重建始终是关节置换取得良好预后的有效保证，主要包括髋关节旋转中心、股骨偏心距及双下肢长度差异等。全髋关节置换术中良好的假体位置及植入角度十分重要。因假体使用寿命有限，只有保持良好的假体对应关系才能减少假体的磨损。短时间内，若假体放置角度不当可能是脱位的直接原因，从而导致假体受到冲击。从长远来看，会造成假体的磨损甚至损坏，影响假体的稳定性。所以髋臼和股骨假体植入过程中的精确定位是全髋关节置换术获得良好临床效果的关键。

理想的人工髋关节假体方位必须既能实现充分的髋关节活动范围，又能保持较低的内衬磨损以减少远期翻修率。其中，髋臼和股骨前倾角是除髋臼外展角以外的重要测量参数，也是评价髋臼假体安放位置是否合适的主要评判指标。

髋臼外展角相对容易掌握。适当的髋臼外展角度，可以避免髋关节撞击征和脱位的发生，维持人工关节的活动度和稳定性。髋臼前倾角与多因素有关，而且前倾角测量方法相对繁杂，目前无一有效方法能够精确安放髋臼假体。

为降低全髋关节置换术术后的脱位率，Lewinnek提出臼杯安全区的概念：影像学前倾角（15±10°），外展角（40±10°）,在安全区内的脱位率为1.5%，在安全区外的脱位率为6.1%，虽有争议但得到大多数学者认可。

髋臼前倾角的概念

髋臼前倾角是髋臼开口面与矢状面形成的夹角。成人正常髋臼前倾角为10° ~25°。髋臼的前后缘形态对前倾角有着重要的影响。研究表明，髋臼的后缘在近侧是直线型，远端为曲线状，髋臼前缘的形态还有曲线型、直线型及不规则型，使得髋臼的前倾角存在较大的个体变异。骨盆在不同的倾斜角度，从髋臼的后角到前角，髋臼的前倾角逐渐下降，坐位时前倾增大，站立时前倾角变化不大，仰卧位时前倾角减少，由下至上髋臼开口缘的前倾角逐渐增大，平均增加值是(0.51±0.56)°。

图1髋臼解剖形态

髋臼前倾角一方面可以使髋关节的屈曲活动范围大于直立运动，适应人类的直立运动模式；另一方面可维持髋关节运动状态下的稳定性。髋臼前倾角由下至上逐步增加，可使髋关节在矢状面的屈曲运动不受髋臼前缘的阻挡，有利于增加髋关节的屈曲活动度。研究表明随着髋关节屈曲度的增加，髋臼的外展角逐渐增加，髋臼对股骨头的覆盖率减小，髋关节趋向不稳定；如果髋臼没有前倾角，屈髋至90°时外展角变为0°，臼头覆盖率为零。而髋臼前倾角的存在，使得髋关节屈曲过程中，前倾角逐步转化为外展角，维持了髋臼对股骨头的有效覆盖。因此，生理性髋臼前倾角对维持髋关节在屈曲运动中的稳定性非常重要。

股骨前倾角的概念

1954年Billing首次对股骨近端的解剖结构和前倾角的概念进行阐述。其将通过股骨头中心和股骨颈基底部中心的线定义为股骨颈轴线，通过股骨颈基底部中心和膝关节中心的线定义为股骨干轴线。股骨头中心和股骨干轴线构成股骨颈前倾平面，而通过股骨干轴线且平行于股骨后髁连线的平面为股骨髁平面。则股骨髁平面与股骨颈前倾平面之间的夹角即为前倾角。成人正常股骨颈前倾角为15°~ 25°。

正常股骨前倾角的存在是符合人体负荷力线的要求，若前倾角变化，股骨头水平偏距（或）垂直偏距发生变化，股骨头臼间的相互适应关系也发生变化，使头臼的正常轻度不适应关系趋向于不适应关系，必然导致髋关节的载荷传导紊乱，而引起关节软骨的退变，继发骨关节炎的发生。

术前髋臼和股骨前倾角影像学测量方法

术前对髋臼和股骨前倾角的测量主要借助于CT影像测量，CT重建长期以来被视作“金标准”，其他方法多是以此作为测量精度的衡量标准。具体方法如下：

1、术前CT测量髋臼前倾角：

• 髋臼前倾角的CT测量方法是通过在髋关节CT 横断面上测量髋臼前后壁连线与骨盆矢状轴的夹角。

图2术前CT测量髋臼前倾角方法

2、术前CT测量股骨前倾角：

• CT股骨前倾角的概念是在髋关节CT 横断面上测量股骨颈轴线与股骨后髁连线构成的夹角。

• 最常用的操作方法是用3 张CT图像重叠确定股骨前倾角的值。通过股骨头中点及股骨颈基底部中点的连线为前倾角的一边，即用2张 CT图像叠加确定前倾角的头颈轴(图 3①)。再选择一张股骨内外侧髁最大的CT 层面，两髁后缘的切线为前倾角的另一边(图 3②)。股骨头颈轴与两髁后缘切线的交角即为股骨前倾角（图3③）。

图3术前CT测量股骨前倾角的方法

术中髋臼和股骨前倾角的定位方法

1、术中髋臼杯前倾角的定位：

• 参照身体冠状面，术者手术时髋臼前倾的定位一般在摆好合适的体位后通过目测或用专用定位器，将臼杯定位于外展40°-45°、前倾15°的位置。然而术者目测存在主观性，其偏差相对较大，容易引起假体位置不准确。

• 参照髋臼骨性边缘，在骨质增生不明显的患者也可参照患者髋臼本身的骨性解剖位置调整前倾角。适用于股骨颈骨折、髋臼增生变形小的股骨头坏死等。

• 依据髋臼横韧带定位：髋臼横韧带(transverse acetabular ligament，TAL)作为髋臼的特异性解剖标志为位于髋臼的前下方、连接髋臼两端的韧带，此韧带与髋臼切迹围成一孔，孔内有神经血管通过。韧带的走形方向基本与髋臼平面方向水平，按照此韧带水平方向置入髋臼假体能使其与髋臼骨质更大面积地接触。术中以TAL为参照来确定髋臼假体置放的角度，使髋臼锉的开口平面下缘与TAL 保持平行。

• 在髋臼形态正常的髋关节中，TAL前倾与髋臼前倾的走行虽然并非完全一致，但二者之间有明显的相关性，因此TAL可以作为全髋关节置换中定位髋臼杯前倾的解剖标志。

图4髋臼横韧带：图A为髋臼解剖，TAL为髋臼横韧带；B为TAL(箭头所示)起止点与走行

2、术中股骨柄前倾角的定位：

• 术中判断股骨侧假体前倾的方法为，膝关节屈曲90度，患者的小腿垂直天花板，已使患者的股骨髁连线平行于地面，此时股骨侧假体与地面水平线的夹角为股骨侧前倾角。

图5术中股骨柄前倾角的定位方法

术后髋臼杯和股骨柄假体前倾角的评估方法

1、术后髋臼杯前倾角x线测量常用方法：

X 射线平片测量髋臼杯前倾角的方法很多，常用的有以下两种：

• Lewinnek’smethod：D1是垂直于髋臼假体长轴绘制的椭圆的短轴距离；D2是它的最大直径(图6)（anteversion=arcsin[D1/D2])。

图6Lewinnek’s method测量髋臼杯前倾角

• Liaw’smethod：β是臼杯的长轴(从A点到B点的直线)和连接椭圆顶点和长轴端点的线(从A点到C点的线)形成的角度(图7)(anteversion=sin-1tanβ)。

图7Liaw’s method测量髋臼杯前倾角

2、术后CT测量髋臼杯前倾角：

• 方法同术前测量骨性髋臼前倾角，即通过在髋关节CT 横断面上测量髋臼杯前后壁连线与骨盆矢状轴的夹角。

图8术后CT测量髋臼杯前倾角的方法

3、术后CT测量股骨柄前倾角：

• 方法类同于术前CT测量股骨前倾角，即在髋关节CT 横断面上测量股骨柄颈轴线与股骨后髁连线构成的夹角。

图9术后CT测量股骨柄前倾角的方法

联合前倾角

1、联合前倾角概念：

• 为了获得髓关节更大的活动范围而不引起撞击和脱位，单纯考虑髋臼杯假体前倾角度或者股骨假体前倾角度是不够的，而是应该两者同时考虑，即联合前倾角。联合前倾角即股骨侧前倾角和髋臼侧前倾角之和。既往研究认为只要髋臼杯假体和股骨侧假体的前倾角之和在一定范围内就能满足日常生活活动的范围。联合前倾角的安全范围各学者理解略有不同，认为在25度-50度之间或者37度±12度。联合前倾角之和在此范围内被认为是合理。
• 在关节活动时，髋臼和股骨相互躲开来完成动作，联合前倾角是两者配合的参数。具体表现为，联合前倾角增大时，股骨内旋不会撞击髋臼前方而造成关节脱位。但是需要注意的是，如果联合前倾角太大，股骨外旋时会撞击髋臼后方引起脱位。因此，联合前倾角不能太大也不能太小。如果联合前倾角<25°时术后髋关节容易出现后脱位，而>50°时则容易出现向前脱位。

2、联合前倾角的决定因素：

• 髋臼杯角度是决定联合前倾角的主要因素，股骨柄角度是次要因素，因为股骨侧每调整1度，相当于髋臼侧调整约0.6度。因此，髋臼杯的位置不良不能完全通过调整股骨柄来补偿，而应通过改变臼杯的角度来调整。
• 术中通过髋关节屈曲15度、内旋45度试模头与髋臼外缘平行，一般建议为30度-45度，这并不是一个金标准，而应该参考髋关节活动度、柔韧性以及患者的需求。
• 联合前倾角的应用多见于发育不良的髋关节患者，成人髋关节发育不良患者常存在股骨侧畸形，可能存在股骨前倾角40度、50度或更大，髋臼后倾、骨盆发育不良、脊柱侧弯等可能性。先天性髋关节发育不良患者，例如CrownⅢ、Ⅳ型患者，在进行髋臼侧置换时，可能存在骨质缺损、因此臼杯假体的放置往往是放在骨质最好、最稳定的部位，因此在一定程度可以忽视髋臼前倾角，此时可使用股骨前倾可调节假体，通过调节股骨侧假体的前倾角，从而使联合前倾角在合理的范围。

3、联合前倾角术中定位方法：

• 术中判断联合前倾角方法：髋关节复位后，伸髋0°，屈膝90°，大腿与地面平行，从头侧观察，内旋大腿使股骨假体颈与髋臼杯假体平面垂直（股骨头假体边缘与内衬边缘平行，股骨头假体前部和后部外露面积相等），此时小腿与水平面所成的角度（髋关节内旋的角度）即为联合前倾角髋关节复位后，伸髋0°，屈膝90°，大腿与地面平行，从头侧观察，内旋大腿使股骨假体颈与髋臼杯假体平面垂直（股骨头假体边缘与内衬边缘平行，股骨头假体前部和后部外露面积相等），此时小腿与水平面所成的角度（髋关节内旋的角度）即为联合前倾角。

图10术中联合前倾角的测量方法

DDH患者术中前倾角的把握

发育性髋关节发育不良（Developmentaldysplasia of hip,DDH）患者由于髋臼和股骨头之间长时间应力不佳，会导致髋关节解剖异常，DDH患者股骨近端多存在旋转畸形，使股骨前倾角变大，同时DDH患者髋关节周围骨质存在多种畸形，具体包括以下6个方面：

• 髋臼变浅；

• 髋臼前倾角变异增大；

• 股骨头缩小畸形；

• 股骨颈前倾角变异及颈干角增大；

• 股骨前弓增大上移；

• 股骨近端髓腔前后径增大、横径缩小等。

全髋关节置换术术中如若只注重髋臼侧或股骨柄假体前倾角的安放则会导致假体对应关系欠佳，从而使术后假体脱位等并发症发生率增加。按常规术式安放假体，将保持DDH髋关节原有的畸形，尤其是股骨柄前倾角受股骨颈截骨的形状、股骨干的生理弯曲、股骨峡部等因素的影响调整的余地较小，最终导致术后假体角度安放不良，增加术后假体脱位、假体磨损、术后关节功能不良等并发症，严重影响全髋关节置换术的效果。而使用普通非组配式假体时能够纠正股骨前倾角的范围较小，此时如果按照常规的角度安放髋臼杯前倾角，将出现联合前倾角（股骨与髋臼前倾角之和）过大的情况，易造成术后髋关节前脱位。因此在安放髋臼杯假体时，应考虑到股骨前倾角的角度，使两者的联合前倾角范围控制在25°-50°之间，以保证髋关节的稳定性。

特别是CroweⅣ型 DDH髋臼存在明显股骨近端畸形、股骨颈前倾角增大、髋臼缺损及肢体短缩等缺点，对术中重建髋臼稳定性带来一定的困难，目前大部分学者认为髋臼应该在真臼位置上进行重建，由于真臼区域存在着更多的骨量，重建后可以更好地恢复髋关节解剖旋转中心，同时获得有效的外展肌力臂。若按照髋臼及股骨颈异常前倾角进行安装假体，术后则容易髋关节前脱位及假体磨损，目前国内外大部分文献报道术中通过股骨近端缩短截骨来纠正股骨前倾角，维持髋关节假体稳定。

针对DDH患者髋关节周围骨质畸形在全髋关节置换术术中使用联合前倾角技术，能指导术中设计合适的髋臼前倾角及联合前倾角，减少人工关节脱位。

图11股骨转子下短缩截骨示意图

此外，使用生物型假体置换的患者而言，通常患者股骨侧前倾角可调节范围不大，可通过组配式假体调整股骨前倾角，常用的组配式假体S-ROM假体，或使用WagnerCone股骨柄。然而组配式假体多为进口假体，费用较昂贵，对患者的经济负担较大，且组配型假体存在连接处断裂的风险。

联合前倾角技术应用于成人发育性髋关节发育不良全髋关节置换术对于指导合适假体的选择、设计以及确定合适的髋臼前倾角、股骨柄前倾角具有重要意义，良好的联合前倾角能够有效预防术后假体脱位的发生，术后患者髋关节功能恢复良好，值得临床推广应用。

图12S-Rom组配式股骨假体

总结

总之，全髋关节置换术治疗髋关节疾病具有解除关节疼痛、恢复关节功能、保持关节稳定性和修复肢体长度等优点，目前已在临床广泛开展。在全髋关节置换术术中，假体的植入角度一直是临床医生最为关注的问题之一。因为不同的植入角度可能增加术后并发症的发生率，包括关节撞击、术后疼痛、关节加速磨损、早期松动、关节脱位或者一些不可预知的多种意外情况。全髋关节置换术中假体的放置角度直接影响术后髋关节的屈伸活动度及脱位率，合适的髋臼和股骨柄前倾角是假体稳定的基础。

目前无一有效方法能够精确安放髋臼假体，髋臼假体前倾角对髋关节生物力学的稳定起着重要作用，与术后假体撞击、脱位和关节不稳定直接相关。髋臼与股骨柄假体的定位对术后假体使用寿命和关节功能具有重要影响。对全髋关节置换术术前、术中、术后各类“前倾角”问题的准确把握能指导我们植入合适位置和角度的假体，良好的假体位置能减少接触面的摩擦力，应力分布更加符合生理状态，并且术后并发症发生率低，有助于关节功能恢复，延长假体生存率等方面具有重要意义。

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