全髋关节置换（total hip replacement，THR）中股骨假体的重要功能之一在于将产生于髋关节旋转中心的力传递至近段股骨。
Crowninshield于1980年指出，许多股骨假体的不同设计形式源自于直观判断，而并非是严格工程学分析的结果。对于当前临床应用的大多数股骨柄设计而言，目前仍然缺乏充分的科学证据来支持假体长度的选择。
当前股骨假体的长度通常取决于同时代大多数假体的平均长度，而不是对长期临床应用表现的分析评估的结果。
借用2013年我们与一位当前最流行的股骨假体的设计者私人交流的一句话可以粗略地说明现状：股骨柄应该足够长，并尽可能短。
在考虑进行初次THR时，当前可供骨科医师选择的股骨柄种类极其繁多。自从John Charnley爵士成功地使THR被广泛接受以来，骨水泥型和非骨水泥型股骨柄都已经经历了许多改进。
尽管目前对于骨水泥还是非骨水泥固定方式更好的争论仍然持续存在，但最近的相关进展倾向于更加关注保留骨量。被设计来获得更接近解剖形式的应力分布并截除更少股骨骨质的短柄股骨假体正变得越来越流行。
从临床表现的角度来看，这类股骨柄可以降低大腿中段疼痛的发生率，这种疼痛偶尔会发生于接受非骨水泥型股骨柄置换的活跃患者。
尽管假体表面涂层的范围和类型、假体外形、表面抛光处理以及金属材料都是决定某一特定假体的特性和在体内行为的重要特点，但本综述仅限于探讨初次THR中股骨柄长度是否起着重要作用。
材料和方法
本研究中我们进行文献复习以确定目前支持使用骨水泥固定和非骨水泥固定的不同长度股骨柄假体的相关证据。
以“femoral stem length”，“hip stem length”，“short stem femoral component”以及“anatomy proximal femur”为检索词在Cochrane和PubMed数据库中检索相关文献。
根据所有检索所得文章题目和摘要评估其是否符合纳入标准，包括：报告假体设计的生物力学特点、按照假体设计描述近段股骨解剖结构、比较不同长度股骨柄、描述短柄假体的生物力学概念和临床结果。
我们还排除了报告翻修手术中股骨柄长度、髋关节表面置换、以及发育性髋关节发育不良病例的相关文献，以便仅仅关注股骨柄长度在初次THR中的影响。随后进一步评估剩余文献以寻找适合的文献。
尽管有研究针对某些特定的短柄假体提出过相应的分型方法，但很显然目前并无被广泛接受的股骨柄长度分型标准。
为了清楚地展现本综述的目标，我们需要提供一个适用于当前临床上可供选择的所有类型初次THR股骨柄的更为全面的基于假体柄长度（图1）、股骨颈截骨水平（保留股骨颈或标准截骨）、以及提供初始稳定性的部位（干骺端，干骺端/骨干，骨干）的分型标准。
这样一种新的分型标准使得我们可以更为有效地讨论股骨假体柄长度的问题。按照这种标准，我们将股骨柄分为5种不同类型，其中III型和IV型分别根据股骨颈截骨水平和提供初始稳定性的部位进一步划分为IIIA、IIIB和IVA、IVB两个亚型（表1）。
表I 股骨柄长度分型法
GT 股骨大转子，LT 股骨小转子
图1 X线示意图显示I-V型股骨柄分型（a：股骨头下截骨水平；b：标准截骨水平；
d：股骨大转子尖至小转子基底之间的距离）
图2 X线示意图显示股骨髓腔闪烁指数（CFI）：股骨小转子中点（A）上方20mm处与股骨峡部（B）髓腔直径的比值。
本综述所关注的目标局限于III型和IV型股骨柄，并以此探讨不同长度的股骨柄对髓腔的解剖填充效果以及生物力学和临床效果的影响。
股骨近端解剖结构
对股骨近端解剖结构的详尽了解是股骨假体获得满意固定的基础，这对非骨水泥型假体来说尤其重要，因为假体在股骨近端的良好匹配才能提供满意的初始稳定性，从而有利于骨长入并减小纤维性长入的程度。
距离骨皮质2-5mm范围内的骨质是能为股骨柄提供最强大的直接支撑，而这种支撑只有当假体与股骨近端髓腔内膜解剖结构尽可能一致时才能获得。
研究已经证明了非骨水泥型股骨柄获得良好的干骺端匹配对于实现满意的生理性应力从股骨柄传递至股骨，并减少应力遮挡现象以及不良的骨质重塑这些目的的重要性。
我们现在所知道的大部分作为股骨柄假体设计基础的股骨近端解剖结构知识由Noble等首先阐述。他们发现股骨头大小、股骨长度、股骨偏心距与股骨皮质外径之间存在相关性，从而提出了关于股骨轮廓的相对比例。与此相反的是，他们认为股骨髓腔直径与上述参数不成比例。
髓腔闪烁指数（canal flare index，CFI）用于描述股骨近端内部形态，指的是小转子中点近端2cm处与股骨峡部髓腔宽度的比值。CFI具有极大的变异性，对200例标本的测量结果显示其介于2.4-7.0之间，提示股骨髓腔并不具备普遍性可重复的形态结构。
CFI < 3.0者被称为烟囱形髓腔，而CFI介于4.7-6.5之间者被称为香槟形髓腔。在此基础上，Dorr进行了改良并形成了被广泛接受的Dorr分型法（将股骨髓腔分为A、B、C三种类型）。
在选择假体时，股骨远近端髓腔直径之间极差的相关性使得需要根据它们与股骨近端而非远端的匹配程度作出决定，从而有利于获得最好的干骺端负荷传递。
Dorr等还发现，股骨小转子下方20mm处股骨髓腔的内外径与股骨外径之间的关系最为恒定，两者之间的精确性可达到±12%。这些发现成为了某些特定非骨水泥型假体干骺端固定的解剖学基础。
CT研究证实了股骨髓腔的高度变异性，同时还展示了股骨小转子上方和下方20mm处股骨髓腔之间较差的相关性。
男性和女性的股骨髓腔宽度均随年龄增加而增宽。骨皮质/髓腔比随年龄下降的趋势在男性相对而言较不显著，其原因部分在于男性股骨皮质扩张以及髓腔内骨吸收。此外，女性还存在更年期内与激素相关的髓腔内骨吸收增加现象。
髓腔内插入的股骨柄假体并不会影响股骨髓腔随年龄增加而扩大的过程。目前仍不清楚股骨髓腔随年龄增加而扩大的现象是否是导致股骨假体松动的原因之一。
近段股骨的生物力学特点
按Wollf定律，置入的假体柄将会改变近段股骨的负荷分布情况并显著影响骨塑形这一连续性过程。无论是骨水泥柄还是非骨水泥柄，也不论股骨柄是哪一种形态的，在插入股骨髓腔后都不可避免地降低近段股骨所承受的压应力、张应力和剪力。
非骨水泥柄如果能获得牢固的近端匹配固定就可以形成正常的应力分布，而远端牢固固定则会显著降低股骨近端应力分布形式。股骨柄远端与髓腔的接触越紧密，股骨近端应力遮挡现象就越明显。而股骨柄远端与骨皮质不发生接触则可能降低应力遮挡、骨吸收以及大腿疼痛现象。上述证据表明股骨柄长度在将应力传导至股骨骨质的过程中起着重要作用。
从理论上讲，缩短股骨柄长度能够降低股骨近端应力遮挡，但其代价是缩小了用于固定和应力传递的接触面积。
Bieger等和Arno等的生物力学研究结果显示，缩短股骨柄长度既能有效降低股骨近端应力遮挡又不会影响到假体固定的初始稳定性。他们还认为，设计为干骺端固定的股骨柄假体能提供最接近股骨自身生物力学特点的匹配。
Boyle等比较了Alloclassic股骨柄与Mayo短柄股骨假体的特点，结果发现Mayo柄能更为有效地将负荷传递至松质骨，同时近段股骨的骨量丢失更少。
Østbyhaug等探讨了ABG-1型股骨柄最多能缩短多少但并不影响假体固定的稳定性。结果显示如果将股骨柄缩短40-50mm，相应地使得股骨柄植入后其远端位于小转子水平以下30-40mm时并不会影响假体的稳定性，但却会使干骺端下半部和股骨干上端的负荷分布情况接近正常。
而Van Rietbergen等的研究结果却与此相反，他们认为不同长度的股骨柄之间骨吸收情况的差异极小，并且不总是显示短柄假体更有优势。而且与长柄假体相比，短柄假体远端外侧的剪切应力更高。
此外，与原始假体相比，中等型号干骺端固定型短柄假体远端应力分布转移表现异常。而且他们认为缩短股骨柄可能导致初始稳定性下降。
Ong等比较了长柄和短柄Omnifit股骨假体，结果发现尽管植入短柄假体者内侧股骨距骨形成潜能略高，同时股骨近端骨吸收轻度下降，但其代价是初始稳定性显著降低，表现为其骨-假体界面移动程度较长柄假体高40%-94%。
Crowninshield等则发现，骨水泥型假体长度从100mm增加至130mm，会使股骨柄承受的最大张应力增加31%，但也会使骨水泥所承受的最大压应力降低26%，并最终降低周围骨质所承受的压应力。这提示增加股骨柄长度并不总是有好处的。
已经有生物力学研究探讨了不同长度Exeter骨水泥股骨柄的旋转稳定性。Exeter股骨柄是基于滑动固定原理设计的锥形柄。研究结果显示缩短股骨柄长度不会降低假体的旋转稳定性。这些作者认为基于滑动固定原理的假体柄近端结构是确定旋转稳定性的主要因素。
骨折的风险
Bishop等通过分析模型研究强调短柄非骨水泥型假体导致骨折的风险较高，尤其是当骨骼质量较差时。他们发现缩短股骨柄长度伴随股骨承受应力的增加，因此他们认为在确定选择短柄假体前最基本的问题是选择恰当的病例。
但Jakubowitz等并不支持Bishop等的结论，他们在研究中通过制作假体周围骨折模型比较了非骨水泥型Spotorno柄与Mayo短柄股骨假体，结果发现短柄股骨假体对抗骨折的能力略差，但两者之间并无显著差异。
采用压应力和扭转应力的复合负荷测试结果发现，导致植入骨水泥型Exeter短柄者发生假体周围骨折所需负荷显著低于标准柄。但是，导致骨折所需的扭转应力超过日常活动所产生应力的7-10倍。因此，研究者认为标准长度股骨柄和短柄假体均可以安全地使用。
短柄股骨假体的临床研究
表II列举了目前有关非骨水泥型短柄股骨假体的临床结果。尽管已经有相当多的文献报道了非骨水泥型短柄股骨假体术后短期随访结果，但仅有少量研究报道了术后中期随访结果（表II），而尚无有关术后长期结果的报道。
表II 短柄股骨假体临床效果的研究汇总
Morrey于1989年首次报道了20例接受Mayo短柄股骨假体（IIIb型）的病例术后1年随访结果，其中有1例因假体早期松动而翻修。
此后，Morrey等针对159例采用Mayo短柄假体置换病例进行了术后平均6年的随访研究。结果显示术后初始稳定性良好，以假体无菌性松动为终点的假体生存率为98.2%；但是有11髋（6%）存在股骨近端骨溶解，另有2例于术后7年后因骨溶解而需要翻修处理。
需要指出的是，尽管Morrey等在文中并未指出，但该组病例所采用的髋臼内衬很可能是由传统聚乙烯制成的。该组病例中总共有12例股骨柄（7%）下沉超过2mm。另有10例（6%）发生术中骨折，均经钢丝捆扎固定处理后顺利愈合。
最近，Molli等的一项大样本量的回顾性研究比较了标准长度股骨柄与短柄假体（IIIb型），结果发现采用非骨水泥型短柄假体的病例发生术中骨折的比例下降。
Briem等报道采用Collum Femrosi-Preserving（CFP）股骨柄假体（IIIa型）的155例THR病例术后平均74个月随访的生存率为99.4%，其中仅1例患者于术后1年时因假体无菌性松动而翻修。
该组病例无术中骨折发生。但股骨近端有部分骨质疏松，并于股骨柄远端周围常表现出骨皮质硬化现象。因此，Briem等认为使用短柄股骨假体并不会完全避免股骨近端的应力遮挡效应。
Gustke等报道了采用Fit-more短柄股骨假体（IIIb型）的500例THR术后1.3年的短期随访结果。其中1例（0.2%）术中出现股骨距骨折。以假体无菌性松动翻修为随访终点的假体生存率为100%，以任何原因翻修为终点的生存率则为99.4%。
但在这组病例的前100例中，有34例的股骨柄下沉大于2mm，但均无临床症状。后期的400例病例的假体下沉率则明显下降，提示使用这种设计的短柄假体存在一个明显的学习曲线。
Schmidutz等报道Metha短柄股骨假体（IIIa型）植入术后平均2.7年随访时平均下沉0.7mm，这与传统的IV型股骨柄相似。另一项纳入250例Metha短柄股骨假体的研究中，术后5年随访期内共5例（2%）患者因与感染无关的股骨柄相关并发症进行了翻修处理。
有两项研究报道IIIa型短柄股骨假体术后生存率达100%，其中一项为NANOS柄术后平均随访5.2年，另一项为定制型短柄假体术后平均随访8年。另有一项针对定制型IIIb型短柄股骨假体的研究发现术后平均5.4年时的假体生存率同样高达100%。
这些研究中，其中一项研究报道术中骨折率为5.4%，均采用钢丝捆扎予以处理且随后无假体下沉发生。所有III型短柄股骨假体植入后均无大腿疼痛发生。
上述大部分研究均是针对的骨量充足且相对年轻的患者。
Kim等曾报道IIIa型干骺端固定型Proxima短柄股骨假体在70岁以上老年患者能获得稳定性骨长入，后来他们将此假体用于骨质疏松病例，结果在术后平均5.6年随访时，81例Dorr A型、83例Dorr B型和92例Dorr C型股骨的假体生存率相似。因此，这些作者认为骨骼质量较差并不是使用短柄股骨假体的禁忌症。
Sluimer等发现，与较长的IV型股骨柄相比，较短的IIIb型股骨柄植入术后6到24个月之间时，患者出现大腿疼痛的发生率更高，但24个月之后疼痛率逐渐稳定。他们认为这可能与较短的股骨柄假体早期稳定性较差，以及股骨柄尖端与股骨近端坚硬度较低的骨质接触有关。
另一项研究对传统IV型股骨柄与IIIa型Metha股骨柄进行了比较，结果发现短柄假体在恢复偏心距和下肢长度两方面的效果较差。研究者将此归咎于术中根据短柄假体保留股骨颈的设计特点而在更高水平进行截骨所致。这些研究者还发现采用短柄假体者股骨柄内/外翻位置的变化程度较大，这与Kamada等既往报道的结果一致。
研究认为短柄股骨假体在采用髋关节前方入路进行手术时尤其有用，在这种情况下假体可以通过曲折路径植入假体。
Exeter骨水泥型股骨柄的原始设计形式在体型较小的亚洲患者并未重复出其良好疗效。研究发现，亚洲人群中提示股骨髓腔为香槟形结构的闪烁指数较高的比例更高。这使得原始Exeter股骨柄对于亚洲人群型号偏大的可能性较高，研究表明术后平均13年时失败率高达22%。
基于上述原因，研究者设计了具有不同角度且偏心距较小的锥形短柄股骨假体，从而可以充分恢复偏心距并获得最少2mm厚的骨水泥鞘。这些假体的长度分别为95mm，115mm和125mm，其对应的偏心距分别为30mm，33mm和35.5mm。总体而言，这些短柄假体的术后中、长期疗效与长柄假体相当。
Tai等针对47例THR的研究结果显示，术后平均8.5年随访时股骨柄生存率高达100%。Choy等通过复习澳大利亚关节登记库的资料后发现，短柄和标准Exeter股骨柄术后平均7年随访时以任何原因为终点的翻修率均为1.1%。
Williams等报道了采用35.5mm偏心距短柄假体的192例初次THR病例的随访结果，术后平均8年时以假体无菌性松动为终点的生存率为100%。Chiu等报道45例THR术后10年和12年时的生存率分别为100%和89%。
尽管人们担心这些短柄假体理论上发生假体周围骨折的可能性较大，但就我们所知，目前文献只报道了2例与短柄假体有关的骨折。
研究发现，短柄骨水泥型Exeter股骨柄与其原始设计形式的临床效果基本相当。但上述这些研究中体型及股骨较小的亚洲人群所使用的股骨柄是偏心距更小的短柄假体，因此假体与股骨尺寸仍然是基本匹配的。
我们不应混淆这些假体与仅仅是缩短了长度的标准Exeter假体，Morishima等曾经研究过短版Exeter股骨柄——它们只是长度由150mm缩短至125mm，而包括偏心距在内的其它结构特点均未改变——的生物力学特点。
这种标准Exeter股骨柄的短版产品很快就将上市销售，其临床应用结果仍需继续等待。
讨论
当前股骨柄假体的长度主要取决于设计者的直觉和既往经验，而并非来自于科学的证据。本文中我们介绍了一种新型股骨柄长度分型标准。
短柄股骨假体的生物力学优势是在股骨近端获得更接近正常生理状态的负荷分布形式。因此可能降低股骨近端应力遮挡效应，从而具有降低远期假体周围骨折的潜在风险。
对非骨水泥型假体来说，这种优势的代价是可能影响到假体的初始稳定性，以及增加患者——尤其是骨质疏松者——术后早期发生假体周围骨折的风险。但无领的骨水泥型股骨柄则不存在术后早期稳定性受到影响的问题，其原因在于这种股骨柄的稳定性由包裹于骨水泥鞘内的近端几何外形所提供。
回顾性研究结果显示，保留股骨近端骨质的非骨水泥型短柄股骨假体术后中短期效果令人鼓舞（表II）。但是这种假体的使用具有明显的学习曲线，医师在使用中需要充分认识到获得初始稳定性的基本要求，并且避免将假体安放于内翻位。
正如上文所提到的，短柄股骨假体植入后大腿疼痛的发生率似乎低于标准长度股骨柄。但由于需要在更高水平进行股骨颈截骨从而不利于控制下肢长度和偏心距，因此采用IIIa型短柄假体时上述两个参数的恢复较为困难。
考虑到目前临床使用的股骨柄假体效果良好，因此可以合理地认为，任何对假体长度的整体性改变之前都需要更为充分的临床评估。
各种关节登记库应该是最好的相关资料来源。但如果以翻修为唯一的疗效指标，则将会难以确定任何实际的临床优点。比如，目前的关节登记库都不会记录任何与大腿疼痛相关的活动能力降低的发生率。
今后需要通过随机研究记录短柄股骨假体置换术后大腿疼痛的发生率，并客观测定股骨近端骨密度情况。这些研究同样需要关注股骨近端不同解剖结构（Dorr A，B，C型）之间的差异。但目前仍不清楚在该领域进行随机性临床研究会面临什么样的困难。
由于术后感染的可能并不能被完全排除，因此外科医师总是应当考虑到翻修的可能性。此外，接受THR治疗的预期寿命更长的年轻患者数量越来越多。缩短股骨柄长度是否有助于今后可能的翻修手术，并取得更好的效果尚需时日予以验证。
总之，外科医生需要基于许多目标来进行股骨柄的选择。包括使得近段股骨的应力分布更好；在不影响稳定性的前提下尽可能保留骨质；以及获得长久的稳定固定。
根据患者自身特定性的相关因素，如骨密度、股骨近端解剖结构和皮质-髓腔比率的不同，不同的病例可能需要采用不同固定机制和长度的假体才能获得尽可能好的术后效果。
