月骨的臨床解剖學(xué)及人工假體的研究進展*

趙萬秋 徐永清*

月骨作為腕關(guān)節(jié)運動的橋梁分為內(nèi)、外兩部分，分別與頭狀骨、鉤骨相關(guān)節(jié)，其解剖形態(tài)復(fù)雜而不規(guī)則，個體差異較大，且月骨血供主要來源于周圍韌帶內(nèi)的滋養(yǎng)血管[1]。因此，當慢性反復(fù)的月骨周圍韌帶的機械性損傷導(dǎo)致月骨周圍血供破壞，進而發(fā)展成月骨內(nèi)部滋養(yǎng)血供損傷及靜脈瘀滯，是造成月骨缺血性壞死的重要因素之一。目前，臨床上針對Ⅱ～Ⅳ期的月骨壞死的手術(shù)方法較多，且各有優(yōu)缺點，尚無一種手術(shù)方法適用于不同臨床分期的月骨壞死。其中常用的手術(shù)方法有生物學(xué)及生物力學(xué)方法、月骨切除帶血管蒂肌腱與骨替代術(shù)、腕骨局限融合術(shù)（STTF融合術(shù)）、近排腕骨切除術(shù)、全腕關(guān)節(jié)融合術(shù)。然而對于Ⅲ～Ⅳ期月骨壞死的患者，行腕骨局限融合術(shù)（STTF融合術(shù)）、近排腕骨切除術(shù)、全腕關(guān)節(jié)融合術(shù)對腕關(guān)節(jié)功能犧牲較大。而人工月骨假體的出現(xiàn)旨在保留正常腕骨間解剖結(jié)構(gòu)和最大限度保留腕關(guān)節(jié)功能。人工假體置換缺血壞死的月骨對維持各個腕骨的解剖關(guān)系和穩(wěn)定性，改善腕關(guān)節(jié)功能具有重要意義。本文旨在結(jié)合相關(guān)文獻資料，對月骨的臨床解剖學(xué)研究和人工假體的研究進展進行綜述。

1 臨床解剖學(xué)基礎(chǔ)

1.1 月骨解剖形態(tài)學(xué)研究

月骨掌面為四方形，側(cè)面為新月形，近端與橈骨相關(guān)節(jié)，遠端與頭狀骨相關(guān)節(jié)，作為腕關(guān)節(jié)中軸線，月骨是腕骨中唯一掌側(cè)寬而背側(cè)窄的骨[2]。腕骨形態(tài)的背景變化在腕部疾病和特殊運動特征中的意義已經(jīng)被認識到，更好地了解這些變化是必要的。Viegas[3]基于其形態(tài)最早描述月骨外形的分類，即Ⅰ型僅有一個單一的頭月關(guān)節(jié)面;Ⅱ型有兩個中腕關(guān)節(jié)面，一個與頭狀骨相關(guān)節(jié)，另一個與鉤骨相關(guān)節(jié)。Galley等[4]根據(jù)頭狀骨到三角骨的最短距離（C-T距離）來對月骨形態(tài)進行分型，發(fā)現(xiàn)即C-T距離≤2 mm為Ⅰ型月骨，占15.1%;2 mm

1.2 月骨的血供

月骨的骨內(nèi)動脈分布形態(tài)在骨化初期中心處分支形成球形血管叢，位于該骨的中央。隨著月骨骨化的不斷進行，骨內(nèi)的球狀血管叢消失，演變成鏈狀或樹枝狀分支，直達關(guān)節(jié)軟骨下。Gelberman等[9]將月骨內(nèi)血管走形分為Y（59%）、Ⅰ（31%）和X（10%）3種模式并統(tǒng)計出其分布情況。Lamas等[10]通過乳膠灌注27具新鮮手腕標本發(fā)現(xiàn)，月骨的血液供應(yīng)來自不同的韌帶。滋養(yǎng)血管主要通過月骨的背極和掌極進入月骨內(nèi)。背側(cè)腕間弓和橈腕弓從位于月骨背極正上方的血管叢向月骨供血，滋養(yǎng)血管通過1～3個孔進入月骨背側(cè);掌側(cè)則有1～5條營養(yǎng)血管通過橈舟月韌帶、腕背韌帶、尺月三叉韌帶插入。月骨的掌側(cè)供血量和孔數(shù)均大于背側(cè)。Kulhawik等[11]的臨床報道顯示，月骨缺血壞死的病因中，血管韌帶的急性或慢性、創(chuàng)傷性或非創(chuàng)傷性損傷，特別是由于月骨滋養(yǎng)動脈的結(jié)構(gòu)和走形，舟月骨間韌帶的位置，均在月骨壞死中具有重要作用。van Alphen等[12]通過14例上肢注射鉛造影劑并使用顯微計算機斷層掃描儀將月骨內(nèi)血管合并成三維圖像顯示，掌側(cè)平均血管數(shù)和直徑分別為2.3和118.1 m;背側(cè)平均血管數(shù)和直徑分別為1.4和135.8 m。月骨的長軸在軸位和側(cè)位都顯示出最高的血管，在尺側(cè)背側(cè)象限和尺側(cè)掌側(cè)象限，觀察到較低的血管密度。Xiao等報道[13]采用Pb3O4注射法和顯微CT三維重建對6例月骨內(nèi)滋養(yǎng)動脈形態(tài)進行了研究，將正常月骨內(nèi)動脈形態(tài)分為3種類型:掌側(cè)為主，背側(cè)為主，雙側(cè)吻合。而月骨的缺血壞死與其滋養(yǎng)動脈的損傷有密切的關(guān)系，腕關(guān)節(jié)在長期反復(fù)強力背伸的情況下月骨背側(cè)的動脈并不容易受到損害，而月骨掌側(cè)滋養(yǎng)動脈較背側(cè)相對豐富，其掌側(cè)血供損傷較難修復(fù)[14]。因此，月骨掌側(cè)的動脈損害可能是月骨缺血性壞死的主要原因。了解月骨血供的分布，能更好地確定血管安全區(qū)，在不同分期的月骨缺血壞死中，保留正常血供部分的月骨，應(yīng)用半人工月骨假體予以置換壞死部分的月骨，是目前臨床上治療月骨壞死的方法之一。

1.3 月骨周圍韌帶及生物力學(xué)研究

從解剖學(xué)上看，月骨周圍韌帶復(fù)雜，且不同韌帶的組織特性與力學(xué)特性差異較大，在月骨靜態(tài)與動態(tài)的穩(wěn)定中，主要通過舟月骨間韌帶、月三角骨間韌帶、橈月韌帶、尺月韌帶和橈舟月韌帶等連接，所以月骨血液供應(yīng)主要來源于腕前韌帶的滋養(yǎng)血管。國內(nèi)徐永清等[15]通過解剖研究34例成人腕關(guān)節(jié)標本，闡述了橈舟月韌帶主要由疏松結(jié)締組織組成，其間血管豐富，主要功能是供血;舟月骨間韌帶掌側(cè)有橈舟月韌帶的血管束進入，而舟月骨間韌帶和月三角骨間韌帶的近側(cè)部分沒有血管束。韓利軍[16]報道成人腕關(guān)節(jié)標本14例解剖研究顯示，月骨位于腕關(guān)節(jié)負荷傳導(dǎo)通道的中心，舟月骨間韌帶、月三角骨間韌帶對舟骨、月骨與三角骨及骨間關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性起重要作用。王大偉等[17]報道的8例新鮮腕關(guān)節(jié)標本研究顯示，舟月骨間韌帶和月三角骨間韌帶的應(yīng)力與力學(xué)強度都很大，其中舟月骨間韌帶是維持月骨穩(wěn)定的重要韌帶之一，而月骨周圍韌帶的慢性損傷與其承受的應(yīng)力負荷有較大關(guān)系。因此，月骨周圍韌帶的損傷是導(dǎo)致月骨周圍與骨內(nèi)滋養(yǎng)血管破壞關(guān)系密切，是導(dǎo)致月骨缺血性壞死的主要因素之一。而在應(yīng)用人工月骨假體置換缺血壞死的月骨時，重建月骨周圍韌帶對恢復(fù)其生理力學(xué)狀態(tài)和維持腕關(guān)節(jié)的穩(wěn)定至關(guān)重要，所以月骨周圍韌帶的生物力學(xué)研究對人工月骨的假體設(shè)計有重要意義。

2 人工月骨假體的研究進展

對于晚期月骨缺血壞死伴有腕關(guān)節(jié)塌陷及舟骨旋轉(zhuǎn)半脫位的患者，行腕骨局限融合術(shù)（STTF融合術(shù)）、近排腕骨切除術(shù)、全腕關(guān)節(jié)融合術(shù)對腕關(guān)節(jié)功能犧牲較大，在未發(fā)生全腕關(guān)節(jié)廣泛性創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎的患者，可以采用人工月骨假體予以置換。月骨的解剖形狀及其周圍韌帶結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，人工假體的設(shè)計十分困難。隨著目前數(shù)字醫(yī)學(xué)、3D打印技術(shù)及生物材料工程的發(fā)展，各類新型人工月骨假體已開始應(yīng)用于臨床并逐步體現(xiàn)出傳統(tǒng)手術(shù)無法具有的優(yōu)勢，因此人工月骨假體的應(yīng)用是目前治療月骨缺血壞死的重要研究方向。

2.1 月骨解剖學(xué)研究在人工假體方面的應(yīng)用

國外較多文獻證實，在不同解剖類型的月骨壞死治療中，只要橈骨遠端軟骨均正常，行月骨切除后人工假體置換術(shù)具有明顯的臨床效果[18-19]。Marcuzzi等[20]建議對伴有尺骨正向變異的月骨壞死采用表面碳復(fù)合植入假體予以置換，能夠?qū)ν箨P(guān)節(jié)起到有效的支撐且消除尺骨頭的撞擊，但是碳纖維假體有遠期退化的并發(fā)癥。Szalay等[21]報道16例晚期腕關(guān)節(jié)塌陷的治療結(jié)果，發(fā)現(xiàn)根據(jù)月骨內(nèi)部滋養(yǎng)血管的分布特點，予以保留為壞死的月骨部分，切除壞死部分月骨予以碳纖維復(fù)合材料進行置換，能增強假體的穩(wěn)定性和骨長入。Goubier等[22]報道月骨壞死后切除，7例患者植入一個表面整復(fù)碳纖維假體并予以假體周圍韌帶重建，術(shù)后30個月內(nèi)獲得了相似的滿意結(jié)果，并且遠期隨訪中沒有發(fā)現(xiàn)植入物不穩(wěn)定的跡象。Giacalone等[23]通過對月骨周圍韌帶的生物力學(xué)分析，采用人工同種異體肌腱對人工假體進行固定，術(shù)后患者疼痛和腕關(guān)節(jié)功能都得到較好的恢復(fù)，隨訪結(jié)果較好。因此，人工月骨假體的植入不經(jīng)維持腕關(guān)節(jié)靜態(tài)力學(xué)的穩(wěn)定性，對腕關(guān)節(jié)動態(tài)力學(xué)也應(yīng)有較高的要求，其腕骨的解剖和生物力學(xué)研究對假體的設(shè)計應(yīng)用有較大的影響。

2.2 人工假體材料的選擇

早期人工月骨假體置換的材料有人工硅橡膠、肌腱球、人工陶瓷、牙托粉等，因其穩(wěn)定性差，遠期易出現(xiàn)軟骨磨損和反應(yīng)性炎癥，已不再應(yīng)用于臨床。Kanatani等[24]報道的兩例人工硅橡膠置換壞死月骨的病例里，患者均出現(xiàn)腕關(guān)節(jié)退變和腕管綜合征。Viljakka等[25]報道的53例應(yīng)用人工硅橡膠置換壞死月骨的長期隨訪證實，硅橡膠月骨假體并不適用于基恩伯克氏病。目前人工月骨假體的制作多采用骨水泥，其優(yōu)點在于骨水泥價格相對低廉，組織相容性好，且惰性程度高，少見有毒副反應(yīng)，強度與骨骼相近。但骨水泥假體不容易對應(yīng)關(guān)節(jié)面和原月骨形狀進行制定，其術(shù)后常出現(xiàn)慢性退變表現(xiàn)，其遠期療效以及相對其他假體替代療法在預(yù)后和并發(fā)癥上的優(yōu)劣，仍有待發(fā)展。李睿夫等[26]報道骨水泥假體置換治療晚期月骨壞死的患者10例中，5例出現(xiàn)X線片上可見的腕關(guān)節(jié)退變，其中有2例具有顯著的癥狀，因此骨水泥月骨假體存在遠期退變的缺陷。鈦合金材料制備的鈦合金假體，利用金屬/聚乙烯開發(fā)的復(fù)合假體材料，臨床研究表明，這些假體置換后能有效緩解疼痛，效果滿意，但術(shù)后遠期隨訪發(fā)現(xiàn)金屬假體容易發(fā)生松動和應(yīng)力遮擋等遠期并發(fā)癥[27]。另外，陶瓷和高溫碳假體還存在不能成骨融合的風險，其中最嚴重的是假體穩(wěn)定性問題。四代納米復(fù)合陶瓷、新型納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合材料、碳化硅-碳復(fù)合材料等新型材料的出現(xiàn)，讓人工月骨假體的制作有更多的選擇。楊永超等[28]報道新型碳化硅-碳復(fù)合材料用于人工小關(guān)節(jié)假體的實驗研究顯示，C/C-SiC復(fù)合材料無細胞毒性及細胞遺傳毒性，無致敏反應(yīng)及溶血反應(yīng)，組織相容性較好，是新型的小關(guān)節(jié)人工假體的理想材料之一。陳廣輝等[29]報道新型納米羥基磷灰石/聚酰胺66復(fù)合材料作為人工關(guān)節(jié)假體材料具有良好的組織相容性和骨整合能力，被廣泛地應(yīng)用于臨床骨科修復(fù)重建領(lǐng)域。該材料彈性模量與人類皮質(zhì)骨類似，植入后不易產(chǎn)生應(yīng)力遮擋效應(yīng)，因而可以作為一種理想的假體制作材料。隨著生物材料學(xué)和組織工程的發(fā)展，越來越多的新型人工假體材料開始用于臨床，不同的假體材料各有優(yōu)勢，考慮到人工假體的翻修仍然是目前臨床上面臨的困難之一，因此選擇復(fù)合月骨生物力學(xué)和組織特性的假體材料制作人工月骨仍然是一項巨大的挑戰(zhàn)。

3 人工假體的設(shè)計

月骨的大體形狀復(fù)雜，設(shè)計符合腕部生理解剖和力學(xué)結(jié)構(gòu)的人工月骨假體十分困難。逆向工程（reverse engineering，RE）和快速成型（rapid prototyping，RP）技術(shù)是個體化人工月骨假體設(shè)計的重要方法。人工月骨假體個性化快速設(shè)計中，將健側(cè)月骨的CT數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D-Doctor、Mimics等軟件進行三維重建，建立數(shù)字化可視的月骨模型，并用快速成型機設(shè)計制造人工月骨假體。隨著數(shù)字醫(yī)學(xué)和三維有限元技術(shù)在人工假體設(shè)計方面的應(yīng)用，能夠設(shè)計出更加符合腕關(guān)節(jié)生理解剖和力學(xué)功能的人工月骨假體。計算機導(dǎo)航輔助個體化定制人工月骨假體重建也是目前臨床研究的重要思路，術(shù)前利用醫(yī)學(xué)數(shù)字技術(shù)建立月骨的三維模型，實現(xiàn)MRI-CT三維圖像顯示假體的形態(tài)，運用逆向工程、醫(yī)學(xué)數(shù)字化設(shè)計制造等技術(shù)，制備個體化、精準化的人工月骨假體;術(shù)中利用導(dǎo)航輔助技術(shù)，實現(xiàn)假體的精準安裝。國外Gittard等報道[30]，使用快速成型技術(shù)成功制作出固化樹脂的舟狀骨和半月骨假體的原型，并對假體進行生物力學(xué)和組織相容性測試，驗證其用于壞死舟月骨置換具有臨床可行性。人工月骨假體的設(shè)計對頭月（月骨凹面）、橈月關(guān)節(jié)（月骨凸面）的設(shè)計很重要，月骨假體的置換術(shù)以后，凹面的設(shè)計對維持假體的穩(wěn)定起重要作用。故人工月骨假體的設(shè)計既要考慮頭月關(guān)節(jié)面、橈月關(guān)節(jié)面的生物力學(xué)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，還要兼顧月骨周圍韌帶的重建，以期恢復(fù)其生理力學(xué)狀態(tài)，并達到穩(wěn)定腕間諸骨、改善術(shù)后腕關(guān)節(jié)功能。

3.1 3D打印人工月骨假體的臨床應(yīng)用

近些年，3D打印技術(shù)在人工假體置換領(lǐng)域的應(yīng)用有了顯著發(fā)展。3D打印模型能夠制造出個性化、精細化的人工假體，并在模型上模擬手術(shù)，進行風險評估;個性化內(nèi)置物和假體能夠更好滿足患者的個體差異。Xie等[31]報道通過計算機逆向修復(fù)技術(shù)重建患者正常月骨形態(tài)，并用3D打印個體化聚乙烯人工月骨假體置換月骨壞死Ⅲc期的病例，患者術(shù)后12個月隨訪中，腕關(guān)節(jié)疼痛、手腕無力、麻木消失，腕部功能幾乎全方位的運動和握力得到恢復(fù)，平片上未見退行性關(guān)節(jié)炎和假體脫位。國外Kanagasuntheram等[32]報道利用3D打印鈦合金近排腕骨模型來研究腕間關(guān)節(jié)假體的生物力學(xué)研究顯示，3D打印模型可以用來演示復(fù)雜的中腕骨關(guān)節(jié)運動，從而更好地設(shè)計個性化人工假體。此外，楊振環(huán)等[33]報道3D打印生物骨小梁技術(shù)在臨床人工髖關(guān)節(jié)局部置換上效果較好，因此可以通過3D打印技術(shù)制備具有生物活性的月骨骨小梁支架來置換缺血性壞死的月骨還有待研究。國內(nèi)王碧菠等[34]報道的3D打印多孔鈦合金的半距骨假體及其截骨導(dǎo)航模版的研究顯示，局部缺血壞死的距骨病灶切除后，予以3D打印距骨缺損孫進行精確修復(fù)，提示其是否能在月骨缺血壞死中應(yīng)用，比如通過3D打印技術(shù)打印出半月骨人工假體和截骨導(dǎo)航模版，在不破壞月骨內(nèi)正常滋養(yǎng)血管的情況下，予以置換壞死部分月骨，此方法是否可行還有待研究。3D打印技術(shù)與骨組織工程技術(shù)正相互結(jié)合用于人工假體的設(shè)計與制造，利用3D打印技術(shù)制造具有生物活性的骨軟骨一體化生物月骨支架，并運用組織工程技術(shù)填充骨髓間充質(zhì)干細胞，誘導(dǎo)其骨內(nèi)血管的再生，制造具有生物活性的人工月骨假體是目前臨床上研究的新方向。

3.2 3D打印人工月骨假體的優(yōu)缺點

隨著3D打印技術(shù)在生物骨科材料中的發(fā)展，各種通過3D打印技術(shù)設(shè)計和制造的復(fù)雜骨結(jié)構(gòu)人工假體被廣泛應(yīng)用于臨床。如果Lichtman術(shù)后橈骨和頭狀軟骨完好無損的情況下，應(yīng)用3D打印的人工月骨假體置換壞死的月骨部分，是較為理想的手術(shù)方式之一。3D打印的月骨假體不僅能恢復(fù)原來頭月關(guān)節(jié)、橈月關(guān)節(jié)位置，還實現(xiàn)了近排腕骨間的緊密聯(lián)合，最大限度保留了腕關(guān)節(jié)的功能和穩(wěn)定性。然而對于3D打印的人工月骨假體，由于月骨周圍韌帶的重建是手術(shù)中的難點，目前臨床上多采用鉆孔和同種異體肌腱捆綁的方式進行穩(wěn)固，其遠期穩(wěn)定性尚不明確，還需要不斷探索新的手術(shù)方式。

4 展望

目前，隨著對腕骨解剖和生物力學(xué)的研究，人工月骨假體的材料和設(shè)計獲得了不斷發(fā)展、創(chuàng)新，但仍無法與人工大關(guān)節(jié)假體一樣穩(wěn)定，而且目前尚無成熟產(chǎn)品大規(guī)模應(yīng)用于臨床。隨著生物材料研究、組織工程學(xué)的發(fā)展和不同設(shè)計假體的出現(xiàn)，以及患者對生活質(zhì)量的期望值提升，臨床對腕骨等小關(guān)節(jié)假體的需求增加，因此需要一種符合腕間關(guān)節(jié)生理解剖和力學(xué)功能的新型人工假體。隨著數(shù)字化3D打印、組織工程與生物支架、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)的發(fā)展，進一步多元化拓展，使個性化、精確化人工月骨假體的設(shè)計進入新階段。