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发育性髋关节发育不良合并畸形的研究现状及展望

2023-10-12黄一健孔祥朋谢鸿斌易佳锋柴伟

骨科 2023年5期
关键词:髋臼单侧骨盆

黄一健 孔祥朋 谢鸿斌 易佳锋 柴伟

发育性髋关节发育不良(developmental dysplasia of the hip,DDH),又名先天性髋关节发育不良,是最常见的骨关节发育畸形之一。DDH病人髋关节的病理生理特点可分为髋臼的发育不良、髋关节半脱位以及髋关节脱位。

DDH 的发生与进展受到多重因素影响,包括有可疑致病基因、羊水过少、多胎、胎儿体重过大、臀位等宫内因素和产后的环境因素等。遗传因素和宫内外因素会导致髋关节外的原发或继发畸形[1]。目前,DDH这一疾病主要通过截骨矫形或关节置换手术治疗,因此大部分骨科、儿科医生往往会把注意力都集中在髋关节上,对髋关节外畸形的认识和考量不够充分,从而忽视了这些畸形给病人带来的影响。其实早在1982年,Wynne-Davies等[2]爱丁堡学者就对先天性髋关节脱位、马蹄内翻足和跟骨畸形、跖骨内翻、特发性脊柱侧凸等畸形之间的相互联系进行了研究,发现多种畸形可以同时发生。

虽然既往有文献对DDH 合并的畸形有过描述,但是并没有对DDH 伴发的所有畸形进行归纳总结,所以本文整理了DDH相关的髋关节畸形及继发的骨盆畸形、脊柱畸形、膝关节畸形、下肢不等长、足踝畸形及软组织(血管、肌肉、神经、韧带)异常的文献并作一综述,提出“髋关节发育不良综合征”这一概念,以期通过加强对DDH病人髋关节外畸形的认识,加深对DDH病人整体畸形的理解。

一、文献检索策略

于PubMed、Embase 及ScienceDirect 数据库,以关键词“DDH”、“hip dysplasia”、“developmental dysplasia of the hip”、“developmental dislocation of the hip”进行检索;于中国知网及万方数据库,以关键词“DDH”、“髋关节发育不良”、“先天性髋关节发育不良”、“发育性髋关节发育不良”进行检索,检索时间为各数据库建立至2023年6月30日,重点选择近5年的文献。文献纳入标准:①文献类型为论著及综述;②文献内容与髋关节发育不良相关畸形密切相关。排除标准:①文献类型为会议论文、学位论文及评论等;②质量较低、证据等级相对不足的文献;③中文和英文之外的其他语种文献。共检索文献9 464篇,其中英文文献6 893篇、中文文献2 571篇;应用EndNote 软件进行查重,并根据纳入及排除标准进行文献筛选,初步剔除文献9 343 篇;精读后,最终纳入文献52篇,其中中文文献4篇、英文文献48篇(图1)。

图1 文献纳入流程图

二、DDH流行病学

由于地域及人种差异,全球范围内文献报道的DDH 发病率从1.5%到20.0%不等[3]。DDH在中国婴儿中很常见,但缺乏大规模的流行病学调研,仅一项包含国内9个中心的多中心研究共评估了19 833 名婴儿,其中345 例DDH 患儿,发病率为1.7%[4]。胎龄大、体重过大、臀位先露、羊水过少、多胞胎、臀位分娩、女性、出生后襁褓等皆被认为是罹患DDH的高危因素[1]。

DDH 也被认为与遗传相关,对于其致病基因的研究不在少数,已有国内外学者对DDH 的潜在致病基因进行了研究,诸如CX3C 趋化因子受体1(CX3C chemokine receptor 1,CX3CR1)、Ⅰ型胶原蛋白Iα1 肽链(collagen I α 1 chain,COL1A1)、同源框基因B9(Homeobox B9,HOXB9)、生长分化因子5(Growth differentiation factor 5,GDF5)、KAT8调节非特异性致死蛋白1(KAT8 regulatory nonspecific lethal 1,KANSL1)和低密度脂蛋白受体相关蛋白1(Low-density lipoprotein receptor-related protein 1,LRP1)等基因被认为与DDH的发病有关[5-10]。其中,CX3CR1[5]、GDF5[6]作为关节软骨及周围软组织的重要调节因子促进软骨分化;COL1A1[7]编码1型胶原α1链,该基因突变可引起关节囊和韧带的松弛;HOXB9[8]基因特异性调控肌细胞发育和间充质干细胞软骨分化;KANSL1[9]编码一种广泛表达的核蛋白,在一项研究中发现该基因的突变导致小鼠软骨细胞数量减少和软骨基质减少;LRP1[10]调节Wnt/β-连环蛋白信号通路,该通路在控制成骨细胞、破骨细胞和软骨细胞平衡的分化过程中发挥作用,所以LRP1的突变会影响骨骼的发育。这些骨关节相关基因的表达存在于全身的骨骼系统中。所以,这些关键基因的突变带来的骨关节畸形也许不局限于髋关节,而是全身范围的骨关节及韧带发育异常,这也许是DDH 多种畸形存在的原因之一。

三、DDH髋关节畸形

DDH 的髋关节病理特征主要包括:股骨头脱位和髋臼变浅。1979 年Crowe 等[11]根据股骨头的移位高度与股骨头垂直高度比将DDH 分为四种类型。DDH 病人的髋臼浅,不平整,对股骨头的覆盖减少,假臼形成,所以马海洋等[12]在Crowe 分型的基础上根据有无假臼形成,将Ⅲ和Ⅳ型又再细分为Ⅲa、Ⅲb和Ⅳa、Ⅳb这四个亚型。

DDH 病人除了髋臼发育不良和股骨头脱位,还包括股骨近端的发育异常,其主要表现为股骨颈前倾异常,股骨近端扭转异常、髓腔形态异常和颈干角的异常。Boughton等[13]研究了98例DDH病人的股骨近端解剖参数,发现随着DDH严重程度增加,股骨前倾角增大。Zhang 等[14]分析了56 例CroweⅠ-Ⅳ型DDH 病人股骨髓腔的三维形态,发现DDH 受试者的髓腔比对照组更窄,在小转子处明显减小;股骨髓腔的扭转角增大并与DDH 严重程度呈正相关,髓腔相较于正常组呈椭圆形。Han等[15]对比50例DDH病人和81例正常志愿者的髋关节CT,发现DDH组病人的股骨扭转角明显增大,并且在CroweⅠ到Ⅲ型病人中,分型越严重,股骨扭转角度越大。彭建平等[16]分析77 例DDH 病人和52 例非DDH 对照组病人的股骨近端形态,发现DDH组伴有髋内翻、髋外翻的比例为41%,比对照组明显增多,而且这些DDH病人的颈干角呈髋外翻居多。

此外,单侧DDH的髋关节病变也不局限于一侧,即便单侧DDH 病人对侧髋关节影像学表现正常,也存在髋臼发育不良的风险。这一观点最早由Kobayashi等[17]研究发现并提出,在他们的研究中13.6%的单侧髋关节发育不良病人12岁后对侧的髋关节出现髋臼发育不良。

四、DDH髋关节外畸形

(一)骨盆畸形

髋关节发育不良不仅会影响骨盆中髋臼的发育,还会影响整个骨盆的形态。部分DDH 病人,特别是单侧高脱位的DDH病人,骨盆形态特征异常,患侧骨盆整体形态与健康侧相比明显减小,并且由于股骨头脱位,使骨盆明显侧倾。Bilgen 等[18]根据坐骨下缘、髋臼泪滴和骶髂关节下缘在骨盆上绘制的水平线将57例单侧或双侧髋关节发育不良病人的骨盆正位片分为三个区域,包含髂骨翼的区域、髋臼区域、坐骨区域。在发育不良的髋关节中,髂骨翼高度显著降低,髋臼高度显著升高,坐骨高度显著降低。Li等[19]回顾了100例诊断为单侧DDH 病人的前后位骨盆片,发现单侧DDH 病人骨盆不对称,坐骨的高度存在差异。在单侧DDH病人中,髋关节发育不良的程度与骨盆和坐骨的不对称程度呈正相关。Huang 等[20]的研究共纳入20 例单侧Crowe-Ⅳ型DDH 病人,与正常侧相比,患侧骨盆的长度、宽度、高度和体积均明显变小。骨盆畸形也会使骨盆参数发生改变,Cheng等[21]比较53例CroweⅠ-Ⅳ型DDH 病人和53 例非DDH 对照组病人的骨盆入射角,发现DDH组骨盆入射角明显高于对照组,但骨盆入射角与DDH的严重程度无明显关联。

DDH 病人的骨盆畸形还包括髂前下棘形态的异常,Nestorovski 等[22]分析了将要行髋臼周围截骨术的DDH 病人的髂前下棘形态,将其形态分为Ⅰ型(非常接近髋臼缘)、Ⅱ型(髂前下棘延伸至髋臼缘水平)和Ⅲ型(髂前下棘延伸至髋臼缘远端),结果发现72%的发育不良髋关节具有Ⅱ型或Ⅲ型形态,说明这些病人的髂前下棘较凸出,作者认为髂前下棘形态会影响髋臼调整方向后的髋关节屈曲的活动范围,所以说髂前下棘形态是行髋臼周围截骨术前计划期间应考虑的变量。

(二)脊柱畸形

在DDH 合并脊柱畸形的病人中,有一部分是先天性脊柱侧凸并发DDH,而另一部分则是代偿性的改变,单侧股骨头脱位引起下肢短缩并导致下肢不对称和长时间跛行,导致骨盆结构改变和失衡,最终导致脊柱失衡。由于骨盆的侧倾,相应导致了脊柱的侧凸;由于骨盆的前后倾,相应导致了脊柱的后凸或前凸。Yu等[23]通过分析110例DDH病人站立位全长片,将脊柱侧凸的代偿机制分为三种类型:Type1,骨盆倾斜小,由骶髂关节代偿,脊柱不参与冠状平衡代偿。Type2a,骨盆倾斜加重,仅靠骶髂关节不足以完全代偿。脊柱参与冠状平衡的代偿,表现为长而平缓的C 型曲线。Type2b,骨盆倾斜严重,骶髂关节失代偿,骶骨成为腰骶曲线代偿曲线的一部分,表现为腰骶部有一条尖锐的短曲线。脊柱的代偿性侧凸被认为是DDH 病人下腰痛的原因之一。Zhang等[24]的研究分析了四种不同Crowe分型的单侧DDH病人的不同冠状和矢状脊柱骨盆参数,发现这些差异参数虽然与髋关节发育不良的程度无关,但Cobb 角与下腰痛有很强的相关性。此外,在矢状位上DDH 病人的腰椎前凸减小。Jackson等[25]的研究在单侧DDH的病人中观察到骨盆后倾增大,腰椎前凸减小,他们认为骨盆后倾的增加弥补了腰椎前凸减小的损失。

(三)膝关节畸形

根据膝关节解剖结构,DDH 相关的膝关节畸形可细分为胫股关节畸形和髌股关节畸形。胫股关节畸形主要为冠状位上膝关节外翻。Guo等[26]学者的研究纳入了206例DDH病人,膝外翻畸形的总体患病率为14.1%,其中Crowe Ⅲ组下肢外翻畸形患病率最高,占43.8%,并且Ⅲ和Ⅳ型DDH 病人膝外翻严重程度高于髋臼发育不良组,股骨头向外侧移位越多,膝外翻畸形就越严重。Li 等[27]的研究认为造成DDH 外翻膝的原因主要与股骨内侧髁高度增加和股骨外侧髁高度减少有关;以及矢状位上股骨远端后角和胫骨后近端角的减少,矢状位股骨远端和胫骨近端后倾增大。一项日本学者的研究[28]回顾分析了77例日本女性DDH病人,与对照组48例正常人比较,DDH组膝关节旋转角(连接股骨前后径和胫骨前后径的角度,投影到股骨坐标系的水平面上)增大。此外,Li 等[29]认为DDH 病人的股骨髁更小,并且内侧和外侧髁不对称性明显。

DDH病人髌股关节畸形主要表现为一定程度的股骨滑车发育不良和髌股关节不稳,滑车发育不良的特征是股沟角增大和滑车沟槽深度减少。Li[29]等的研究还分析了股骨滑车发育不良的DDH 病人髌股关节的影像学参数特点,主要表现为股沟角增加,股骨滑车变浅,脱位髋关节病人的髌骨侧移减少,髌骨倾斜角增加。Peng 等[30]还分析了70 例DDH病人的髌股关节结构,其中病人在髋臼周围截骨术手术前后主诉膝关节前部疼,与健康对照相比,DDH病人髌面深度减少,滑车角增加。滑车发育不良的特征是SA 增加和滑车沟槽深度减少。根据Senavongse等[31]的研究,股骨滑车发育不良使髌骨的侧向稳定性降低了70%,因此髌骨易侧向脱位。

此外,在单侧DDH病人中,病人健侧膝关节存在内翻畸形的风险。在一项对76例单侧髋关节发育不良病人的下肢冠状位力线的研究中,发现有19 例病人的健侧膝关节存在膝内翻畸形[32]。

(四)下肢不等长

单侧DDH 病人患侧下肢绝对长度长于健侧,这使得术后患侧下肢明显延长,成为病人对手术疗效不满意的重要原因。Tamura 等[33]对90 例患有DDH 合并单侧终末期髋骨关节炎病人进行调查,发现这些病人患侧和健侧的大转子与小转子到膝关节的股骨长度明显不对称。在CroweⅠDDH 病人中,股骨长度与健侧相比显著缩短,而在CroweⅣ型DDH病人中,患侧股骨长度明显延长。Zhang等[34]分析了67例单侧Hartofilakidis Ⅱ型和Ⅲ型DDH病人的下肢长度,发现患侧股骨长度、胫骨长度和小转子-胫骨平台距离相较于健侧增长;宋朝晖等[35]回顾分析了112例单侧CroweⅠ-Ⅳ型DDH病人临床资料,发现患侧小转子下肢长度和胫骨长度长于健侧,大转子股骨长度和大小转子间距离短于健侧。

(五)足踝畸形

足踝部畸形被视为DDH 发病的一项危险因素[36],虽然这一理论还比较模糊,但从病因学角度考虑,DDH与先天性足踝部畸形的发病原因有相同之处,都可由宫内或产后环境因素导致。国外学者的研究主要针对新生儿DDH与足部畸形的相关性,分析足部畸形是否为新生儿罹患DDH 的高危因素,及足部畸形病人进行髋关节超声筛查的必要性。

国外一单中心的研究[36]纳入了204 例确诊的DDH 病人和408 例非DDH 对照组病人,其中DDH 病人中有足部畸形13 例,而对照组仅2 例病人有足部畸形,差异具有显著性(P<0.001),这些足部畸形包括先天性马蹄内翻足和跟骨外翻,作者认为这论证了足踝部畸形与DDH 的相关性。Håberg等[37]对挪威60 844名新生儿的筛查结果进行分析,其中有494 例DDH 儿童(0.8%),1 132 例(1.9%)足部畸形儿童。在足部畸形的儿童中,49例(4.3%)表现出DDH,证明足部畸形与DDH有很强关联性(P<0.001),分析认为跟骨外翻足和马蹄内翻足儿童患DDH 的风险最高,跖骨内收儿童患DDH 的风险较低。Pollet 等[38]在1995 年至2012 年间出生的258 499 名新生儿中诊断出1 716 例DDH 患儿,并发现马蹄内翻足和DDH的相关风险系数为10.34(P<0.001)。

尽管以上足踝部畸形的研究表明足部畸形患儿中并发DDH 的比例比足部正常儿童的比例高,但某些特定类型的足畸形和DDH 的相关性在一些文献中仍受到质疑,如马蹄内翻足、跖骨内收。一项为期11年的前瞻性纵向观察研究[39]发现,在614 例足踝畸形的患儿中,姿势性马蹄内翻足患DDH 的比例为1∶27,先天性马蹄内翻足为1∶8.6,先天性跟骨外翻足为1∶5.2,跖内收畸形为1∶25。研究人员认为先天性跟骨外翻足有更高的DDH 发病风险,而姿势性或先天性马蹄内翻足、跖骨内收与DDH 的关系弱。所以姿势性和特发性马蹄内翻足、跖骨内收不应被视为DDH的危险因素,不应常规筛查。

(六)髋关节周围血管异常

DDH 病人髋关节周围的血管分布异常。Dırvar 等[40]分析了40 例单侧Crowe Ⅳ型DDH 髋臼周围血管的分布,发现与对侧正常血管相比,股骨血管更靠近发育不良的真臼的前壁,位于髋关节中心水平或偏下方。Demirkale 等[41]通过测量13 个高脱位髋关节的髂骨与髂外和闭孔动静脉的距离,并与20 个正常髋关节进行比较,发现高脱位髋关节周围的髂外动脉和静脉靠近髂骨。此外,相较于健康人群,髋关节发育不良的髂动脉更加弯曲。所以,关节外科医生应该意识到这些先天性髋关节发育不良病人血管的变异,以避免血管并发症的发生。

(七)髋关节周围肌肉异常

DDH病人髋关节周围肌肉挛缩导致DDH病人步态异常和髋关节不稳定。Tani 等[42]认为髋关节半脱位会导致髋关节内收肌挛缩,并且髋关节周围形成的骨赘形态与外展肌挛缩有关。Liu等[43]使用CT对19例单侧DDH病人臀中肌横截面积、放射学密度和长度进行测量,发现与健侧相比,这些指标皆明显减少,除了肌肉的形态,DDH病人肌肉生物力学也存在明显的缺陷,研究者还发现患侧臀中肌激活角度明显增加,髋关节外展力臂减小。Harris 等[44]通过分析20 例DDH病人的肌肉形态和肌肉生物力学发现,DDH病人骨骼几何形状异常、髋关节中心偏移和肌肉力臂减少,这说明DDH病人的生物力学有明显缺陷。髋关节周围的肌肉对于步态、髋关节的稳定以及术后病人的恢复至关重要,在DDH病人的髋关节重建和术后康复训练中应考虑髋关节周围肌肉的变异。

(八)髋关节周围神经异常

坐骨神经损伤是全髋关节置换术(total hip arthroplasty,THA)术后并发症之一,而因DDH进行的THA中坐骨神经损伤的发生率高达5.2%[45]。所以,针对DDH 术后神经损伤的高发病率,有学者对DDH 病人髋关节周围神经的走行进行深入研究,并发现DDH 病人的髋关节周围神经存在变异。Liu 等[46]通过分析35 例成年单侧DDH 病人的CT 资料,发现病人患侧坐骨神经到脊柱中线、髂骨和坐骨的距离比健侧短,到大转子的距离比健侧长。Song等[47]对21例单侧CroweⅣ型DDH 病人进行了一项回顾性的自身对照研究,分析双侧髋间坐骨神经和股神经的解剖位置和走行,发现患侧股神经比健侧股神经走行更靠近髋臼前壁,患侧坐骨神经到髋臼后壁和股骨的距离大于健侧。

(九)韧带松弛

全身广泛性的韧带松弛被认为是罹患DDH的危险因素之一,在1964年Carter等[48]的研究就将韧带松弛与幼儿髋关节发育不良联系起来。随后,Wolf 等[49]也做了类似的研究。Santore 等[50]进一步探究了韧带松弛与成人髋关节发育不良的关系,对1 004例髋部疼痛的成年人进行韧带松弛的评估,发现未进展为骨关节炎的髋关节发育不良病人的韧带松弛患病率为77.9%,相比于非DDH对照组显著增高。国内史立伟等[51]对176 例DDH 病人和192 例正常人进行对照研究,DDH 组韧带松弛的比率为60.80%,而正常对照组中韧带松弛的比率为28.15%,两组差异显著,表明关节韧带松弛与髋关节发育不良有明显相关性。髋关节发育不良和与韧带松弛相关的疾病,如唐氏综合征、Ehlers-Danlos 综合征、Larsen综合征和Marfan综合征之间也存在相关性[52]。

五、“髋关节发育不良综合征”概念的提出

在遗传和外界环境的共同作用之下,DDH 临床表现颇为复杂,其髋臼和股骨头发育过程中失匹配,且随着髋关节的异常发育,病人全身可表现为伴发或继发:①骨盆畸形;②脊柱畸形;③膝关节畸形;④下肢不等长;⑤足踝畸形;⑥髋关节周围肌肉异常;⑦髋关节周围血管异常;⑧髋关节周围神经异常;⑨韧带松弛。从机制上分析,骨关节、韧带发育相关遗传基因的突变可造成多处伴发畸形;其次,作为中轴关节,髋关节的异常发育会导致全身力线的改变,导致继发畸形。综上,DDH所呈现出的是全身综合征性的发育畸形,而不仅局限于髋关节,因此,我们提出“髋关节发育不良综合征”这一概念,用于描述在原发髋关节发育不良的基础上又合并其他部位发育畸形的病人。我们希望这能让临床医生对髋关节发育不良这一疾病有新的认识,用更全面、更宏观的视角看待这一疾病,并做到早诊早治,避免病人出现全身性的结构异常。

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