一、发育性髋关节发育不良的功能解剖
髋关节由髋臼、股骨近端(包括股骨头、颈以及大、小转子)、关节囊以及周围韧带和肌肉共同构成,正常髋关节是典型的杵臼关节,头大、臼深,关节囊厚而坚韧,周围有丰富的韧带和肌肉加强其稳定性。DDH是髋关节在发育过程中以时间和空间上的不稳定性为特征的一组病变的总称,包括股骨头半脱位、脱位和髋臼发育不良,在不同年龄阶段呈现不同的解剖结构改变,表现为发育缺陷所致不同程度的髋臼浅平、外展角增大、股骨头包容差、股骨头半脱位或脱位、股骨近端结构异常等。
(一)髋臼功能解剖特点
髋臼由髂骨、坐骨和耻骨体合成,正常开口向前、下、外方,内附半月形关节软骨,与股骨头相关节。髋臼边缘有纤维软骨形成的盂唇附着,其作用为加深髋臼、增加股骨头覆盖率及增强关节稳定性。髋臼窝表面粗糙,内有脂肪填充,脂肪可随关节内压力变化而被挤出或吸收,参与维持关节内压力平衡并缓冲股骨头对髋臼窝的冲击。髋臼内下方的髋臼切迹由髋臼横韧带封闭,使髋臼形成一个完整的杯状结构。髋臼顶(上1/3)与后壁(后1/3)厚而坚实,前者是髋臼的主要负重区,后者维持髋关节稳定;髋臼内壁(下1/3)较薄,对关节功能影响较小。正常站立时髋臼外展角约为40°~47°、前倾角为4°~20°,两者受骨盆倾斜状态及活动的影响,既往研究报道称骨盆倾斜度每增大1°,前倾角减小0.6°,而前倾角的存在可保证屈髋活动时髋臼对股骨头仍有良好的覆盖。
(二)股骨近端功能解剖特点
股骨近端的股骨头、颈以及大、小转子参与构成髋关节。股骨头呈球形,朝向前、上、内方,正常中心约平齐大转子尖端,表面2/3以上覆有关节软骨,与髋臼相关节。股骨头表面关节软骨厚薄不一,中内侧面厚、周边部薄,且面积大于髋臼关节面。股骨颈长度约3~5cm,与股骨干之间形成约110°~140°的颈干角(成年时平均为127°)及12°~15°的前倾角(成年时平均为13.4°),有利于支撑股骨远离骨盆、增加关节活动度以及保证股骨头受力能够合理地传递至较宽的基底部。
(三)髋关节囊、韧带及肌肉功能解剖特点
1.髋关节囊
髋关节囊近端附着于髋臼边缘及髋臼横韧带,远端前方附着于股骨转子间线、后方包绕股骨颈内侧2/3。正常髋关节囊厚而坚韧,尤其是前部及上部,在关节伸直时紧张,屈曲、内收及轻度内旋时松弛。
2.韧带
髋关节囊周围有多条韧带加强,包括囊外的髂股韧带(又称Bigelow Y形韧带,前上方)、耻股韧带(前下方)、坐股韧带和轮匝带(后方)以及囊内的股骨头圆韧带。
(1)髂股韧带:
加强关节囊前壁,限制髋关节过度后伸和内收,参与维持人体直立姿势,髋关节脱位复位时常利用此韧带作为支点。
(2)耻股韧带:
加强关节囊前下壁,限制髋关节过度外展和外旋。
(3)坐股韧带:
加强关节囊后壁,限制髋关节过度内旋。
(4)轮匝带:
由关节囊深层纤维在股骨颈中部环形增厚形成,限制股骨头向外脱位。
(5)股骨头圆韧带:
在大腿前屈和内收时紧张、外展时松弛,对股骨头有一定的固定作用,但对髋关节运动并无明显限制作用。
3.肌肉
髋关节周围有丰富的肌肉覆盖,不仅增加髋关节稳定性,还可以支配关节活动。根据功能可将髋关节周围肌肉分为前屈、后伸、内收、外展、内旋及外旋肌群,部分肌肉可参与协调髋关节多个方向的运动。
(四)DDH功能解剖特点
DDH的分型方法包括Crowe分型、Hartofilakidis分型、Eftekar分型和Kerboull分型等,下面按照临床最为常用的Crowe分型总结DDH的解剖特点。
1.Crowe Ⅰ型
股骨头颈内侧交界处与泪滴的垂直高度差小于股骨头垂直高度的50%或骨盆高度的10%。髋臼仍保持杯状结构,但较正常髋臼稍浅,对股骨头的包容性稍差,头臼之间仍保存着一定的对位关系,关节负重面积仍较大,股骨颈干角和前倾角可增大。
2.Crowe Ⅱ型
股骨头颈内侧交界处与泪滴的垂直高度差约为股骨头垂直高度的50%~75%或骨盆高度的10%~15%。髋臼与股骨头接触部位及负重部位主要集中在髋臼中上部,髋臼中下部常有骨赘形成导致原本较浅的髋臼变得更加浅平,呈现浅盘状形态,髋臼对股骨头的覆盖进一步减少,股骨头向外上方半脱位。
3.Crowe Ⅲ型
股骨头颈内侧交界处与泪滴的垂直高度差约为股骨头垂直高度的75%~100%或骨盆高度的15%~20%。股骨头半脱位程度进一步加重,髋臼和股骨头接触与有效负重面积明显减少,髋臼顶常出现骨缺损,在缺损上方可形成假性髋臼,使髋臼呈现出上宽下窄的贝壳样形状。股骨头前倾角多增大,髋臼前上方承受应力增大,导致多数Crowe Ⅲ型髋臼的贝壳样形状朝向前上方,但亦有报道少数朝向后上方,其形成机制尚不清楚,可能与患者特殊的生活习惯或工作特点有关。
4.Crowe Ⅳ型
股骨头颈内侧交界处与泪滴的垂直高度差大于股骨头垂直高度(100%)或骨盆高度的20%。髋臼一直未受到股骨头的接触摩擦与负重,基本保持着发育不良,呈小而浅的三角形凹陷,前倾角明显增大,髋臼顶上方假性髋臼形成。股骨头偏小,形态不规则,股骨颈可呈现细长、短粗甚至消失,前倾角增大明显,颈干角可增大或减小。
DDH时髋臼与股骨头失去同心圆关系,关节囊及韧带被拉长并变得松弛,Crowe Ⅲ型及Ⅳ型病例的关节囊可从原始髋臼位置延伸至假性髋臼位置并包裹股骨头。由于髋臼发育不良、股骨头脱位或半脱位、股骨颈及下肢短缩等原因,髋周肌肉收缩所产生的肌力方向及力臂发生改变,肌肉长期受力不均匀导致萎缩和部分纤维化。