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髋关节保护器的研究现况及展望

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髋关节保护器的研究现况及展望

【摘要】:
孙培栋欧阳钧【摘要】目的总结髋关节保护器(hipprotector,HP)的应用及研究现况,探讨目前存在的问题及进一步研究方向。方法查阅国内外近年关于HP的文献,进行分析总结。结果目前生物力学试验研究显示HP具有良好的防护摔倒所致髋关节骨折的效果,而在临床应用中未显示有确切的相关防护效果。结论HP生物力学试验中防护效果较好可能与其采用较低冲击能量有关;临床应用中HP依从性差被认为是导致其防护效果差

孙培栋 欧阳钧

【摘 要】 目的 总结髋关节保护器(hip protector,HP)的应用及研究现况,探讨目前存在的问题及进一步研究方向。 方法 查阅国内外近年关于 HP 的文献,进行分析总结。 结果 目前生物力学试验研究显示 HP 具有良好的防护摔倒所致髋关节骨折的效果,而在临床应用中未显示有确切的相关防护效果。 结论 HP 生物力学试验中防护效果较好可能与其采用较低冲击能量有关;临床应用中 HP 依从性差被认为是导致其防护效果差的最主要原因。

【关键词】 髋关节保护器 股骨近端骨折 冲击 防护效果

髋关节骨折越来越成为困扰老年人健康的一个重要问题 [1],尤其是患有骨质疏松的老年女性,具有较高发病率、高致残率、短期内继发死亡风险显著增加 [2] 和需长期占用治疗及护理资源等特点。据报道,90% 的老年女性髋关节骨折是由摔倒引起 [3]。髋关节保护器(hip protector,HP)是主要应用于老年人的一种非药物干预方法,可以吸收和 / 或分流摔倒所产生的对股骨大转子的直接冲击能量,降低摔倒所致的髋关节骨折风险。自 Lauritzen 等 [4] 于 1993 年报道了 HP 的临床有效性后,HP 得以广泛应用和发展。进一步研究发现,

HP 的临床防护效果与最初的研究结果不一致,近年相关临床前瞻性研究 [5-16] 及 Meta 分析 [17-20] 均显示,无确切证据显示 HP 可降低老年人摔倒所致的髋关节骨折风险。但大量生物力学试验结果却表明,在实验室设

置的相对理想状态下,HP 可最高减少摔倒时股骨大转子所受的 94% 冲击力,有效降低摔倒所致髋关节骨折风险 [21-31]。本文对 HP 相关的生物力学试验研究及临床研究作一综述,分析导致两种研究结果不相符的原因,为进一步开展 HP 研究提供参考。

1 HP 的设计和分类

侧方摔倒所产生的冲击力可导致髋关节骨折已成为共识。HP 作为一种能量缓冲和 / 或分流装置,通过降低摔倒所致对髋部结构的暴力冲击,降低髋部骨折风险,具有较强的理论性优势和应用前景。根据生物力学原理,HP 设计为暴力吸收和暴力分流两种类型装置,暴力吸收型 HP 一般采用质地较软的材料,暴力分流型材料质地较硬。为了更好地贴合股骨大转子外覆盖的软组织表面形状,发挥更好的能量转移作用,HP 的形状一般设计为圆形或椭圆形,其内面凹、外面凸;最近也有学者将 HP 设计成马蹄铁形,呈内凹外凸状 [21, 25]。

2 HP 生物力学试验研究

生物力学试验可在体外真实模拟摔倒所产生的冲击,用于定量研究 HP 的缓冲作用,是评价 HP 防护效果的重要指标。目前大部分体外生物力学试验结果均提示,HP 可减少摔倒产生的对髋关节的冲击力,具有优良的防护果,可有效降低摔倒所致髋关节骨折风险。

目前应用较多的 HP 评价方法是采用具有股骨外形的塑料模型进行冲击试验。试验以采用悬吊式冲击锤 [27] 或舂米式冲击锤 [21, 24] 作为试验装置进行冲击研究为主,也有研究采用直立式冲击塔 [26, 32] 模拟侧方摔倒时产生的冲击。根据 2007 年 11 月国际 HP 组织推荐的 HP 生物力学试验标准,直立式冲击塔和舂米式冲击锤因能较好模拟侧方摔倒产生的冲击,成为主要推荐的试验装置 [33]。对各种不同类型 HP 所进行的生物力学冲击试验

均有相关报道。根据 Choi 等 [21] 的研究结果,16 mm 厚混合型卵圆形防护垫是防护效果最好的 HP。

该研究也对两种软质马蹄铁形 HP 进行了研究,结果表明对于马蹄铁形 HP,中心位置偏移出股骨大转子部位2.5 cm 会影响其防护效果,这可能与其能量转移及吸收机制有关。与该试验结果类似,大量研究发生在通过模拟摔倒时冲击能量相对较低的情况下,混合型 HP相对其他类型 HP 具有较好防护效果 [22-23, 25, 27-30]。在模拟摔倒时中等冲击能量情况下,各类型 HP 也能获得较好的防护效果 [26]。但随着冲击能量的增加,各类型 HP的抗冲击防护能力效果逐渐减弱 [31]。目前,对较高能量冲击下的 HP 防护效果研究较少,在该情况下各类型HP 的防护能力还有待进一步证实。

3 HP 临床研究

HP 临床应用已近 20 年,目前各类型 HP 的临床防护效果评价相关研究已较深入。

3.1 临床前瞻性研究

有研究认为HP具有良好的防护效果。Koike等[5]及 Kannus 等 [14] 认为 HP 对体弱的老年人可有效降低髋关节骨折风险,这两项研究中研究对象 HP 的临床依从性分别为 79.7% 和 48% ± 29%。也有临床前瞻性研究报道结果与之相反,但大多数研究中研究对象佩戴HP 的临床依从性较差 [7-9,11,13]。无明确医嘱、额外医疗费用、缺乏有效临床实用性证据、穿戴不舒适以及穿戴物滑脱可能是依从性差的主要原因 [34]。

3.2 Meta 分析

Gillespie 等 [17] 根据老年人所处环境不同将临床研究资料分为 3 组进行 Meta 分析,发现虽然 HP 应用

于养老院中体弱老年人可能会降低摔倒所致髋关节骨折发病率,但对于其他老年人,其临床有效性依然未被完全证实。该研究同时指出,研究对象接受度和持续使用率较低可能是导致 HP 防护效果不能得到确切证实的关键因素,这与 HP 临床前瞻性研究的结果相吻合。其他学者的研究 [18-20] 也报道了类似的研究结果。

4 HP 防护效果分析及展望

HP 作为一种潜在的可预防老年人摔倒所致髋关节骨折的非药物干预措施,在理论基础以及生物力学研究中均显示出较好应用前景,并且相对于其他干预措施,具有价格低廉、使用简便、易于更换等优点。

目前 HP 主要包括能量吸收型、能量转移型以及混合型 3 种类型。其中能量吸收型是通过吸收摔倒所产生的部分冲击能量起到防护效果;能量转移型通过将能量转移至周围软组织,降低对股骨大转子的冲击能量,产生预防骨折效果。根据对这两种 HP 的生物力学试验 [24] 和临床效果评价 [6] 研究证实,这两种 HP 的防护效果相对较差。混合型 HP 主要由内、外两层构成,外层为起能量转移作用的塑料硬壳,内层为起能量吸收作用的可压缩泡沫,可产生相对较好的抗冲击作用。马蹄铁形 HP 作为新近出现的新型防护垫,是针对髋部冲击的压力分布特征开发的,兼具能量吸收和转移特点,但其临床防护效果有待进一步证实 [21]。

目前的 HP 生物力学冲击试验为 HP 预防摔倒所致髋关节骨折提供了一定数据支持,但这些试验也存在不足,如多采用相对较低的冲击能量。Laing 等 [24]的相对较高冲击能量(230 J)试验结果显示,能量吸收型及能量转移型 HP 的防护效果均不理想。在实际跌倒情况下,相对冲击能量均高于已报道的生物力学试验中所设置的能量,如体重 60 kg 老年人由座位高度(髋部离地高度约 50 mm)和站立高度(髋部离地高度约 90 mm)侧方跌倒所产生的最高能量可分别达到300 J 和 540 J[30]。因此,目前低能量冲击的生物力学试验获得的 HP 防护效果尚无法完全代表实际应用效果。进一步模拟观察真实摔倒状态下 HP 的防护效果将是评价 HP 实际应用效果的基本依据,也是对其进行改进的基本参考。

临床依从性较差是目前认为 HP 临床防护效果得不到有效证实的关键因素。Milisen 等 [35] 研究结果显示,在开始阶段 85% 老年人愿意佩戴 HP,但只有 29%愿意长期佩戴;Sawka 等 [34] 研究结果显示 HP 的经验使用率为 14.3% ~ 80%。这两项研究的结论均为:无明确医嘱、穿戴引起不适、对HP 防护效果的怀疑及HP易滑脱是依从性差的主要原因。在另一项关于 HP 临床依从性的研究中,Cameron 等 [36] 认为免费发放 HP以及增加 HP 宣教将增加 HP 的长期使用率。Parker等 [37] 的一项 Meta 分析认为,在高选择性的髋部骨折高风险人群中应用 HP 可降低髋部骨折风险,同时认为佩戴不舒适和实用性差是其临床依从性较差的主要原因。因此在 HP 临床防护效果得到确切证实之前,任何细微的不适都将直接导致 HP 的弃用。

老年人的身体状况与 HP 的防护效果也有直接关系。老年人因机体机能下降和存在基础疾病,发生跌倒风险大大增加,单纯应用 HP 无法保证其摔倒时安全。因此,对于不同状态的老年群体,必须根据其基础疾病和骨质状况结合 HP 的有效防护范围进行划分,以确定不同的防护等级,达到个体化防护目的。目前,HP 临床防护效果评价的研究尚未按照老年人的实际状况进行严格筛选,这可能是其临床有效性得不到有效证实的潜在原因,也是今后研究的重要方面。

国内 HP 相关研究尚较薄弱,王凤英等 [38] 和王书军等 [39] 分别对 HP 的临床应用效果及作用原理等进行了描述。香港学者从生物力学试验和临床应用角度对HP 进行研究 [23,40],认为使用 HP 可有效降低髋关节骨折风险。但这些研究均无后续研究出现。

综上述,目前 HP 在相对较高能量冲击下的防护效果尚不清楚,其防护效果的不确定和无针对性医嘱导致使用者对其防护信心不足,加之穿戴不适等原因,致使 HP 的临床依从性较差,并且由于缺乏对目标人群的确切定义,所有这些原因可能最终致使其临床防护效果得不到有效证实。因此,设计可防护高冲击能量的HP 及生物力学试验证实其防护效果,并根据不同种类HP 定义不同的目标人群将是下一步 HP 研究的重点。