人工全髋关节硬对硬界面的选择 人工全髋关节置换术

人工全髋关节硬对硬界面的选择

人工全髋关节一般由四个部件组成:髋臼杯、内衬、股骨头、股骨柄。

本文讲的是内衬股骨头部件的选择。

随着人工全髋关节治疗效果的进步和病人对生活质量的追求,接受人工全髋关节置换的中青年人越来越多。年轻人活动量大,对人工关节的耐磨性能要求高,而且对人工关节的活动范围要求也比老年人大。为了最大程度满足这些病人的要求,除了努力提高手术技术以外,选择何种类型的假体是手术前必须考虑的重要问题。

人工全髋关节硬对硬界面的选择 人工全髋关节置换术

在导致人工关节中远期失败的原因中,磨损和松动是最重要的因素。磨损产生的颗粒及由此引起的组织反应是假体中晚期松动的原因,在减少止磨损颗粒的产生,降低磨损颗粒引起的组织反应,以防止假体松动的发生的研究中,硬对硬界面因具有良好的滑动性和极低的摩擦系数,越来越得到关注。

所谓硬对硬界面是相对于金属或陶瓷股骨头对聚乙烯内衬这种硬质材料对软质材料的搭配而言的。目前的硬对硬界面有陶瓷对陶瓷(CoC,常被简称为全陶)、金属对金属(MoM)和陶瓷对金属(CoM)三种。三种组合各有利弊。

陶瓷对陶瓷界面:

目前陶瓷对陶瓷界面的人工髋关节已经发展到第四代,还在应用的有第三和第四代陶瓷,使用的材料主要为氧化铝和氧化锆等,只是成分比例的不同。氧化锆陶瓷抗碎裂能力强,抗磨损能力低于氧化铝。第三代陶瓷使用的是氧化铝,其制成的股骨头和内衬呈黄色,又被称为“黄陶”。新型氧化铝基复合陶瓷为第四代,其材料密度、强度、韧性均较氧化铝和氧化锆更大,生物相容性及耐磨损性等性能也更优异,因加入氧化锶而呈粉红色,又被称为“粉陶”。

陶瓷具备出色的耐磨损性、良好的浸润性、极高的硬度,可抵抗研磨性磨损和三体磨损,是目前髋关节置换中磨损率最小的配伍方式,其体外实验的线性磨损率在0.01mm/年左右,一项临床应用18年的研究显示,体内线性磨损率为每年0.025mm。同时,由于陶瓷良好的生物相容性及磨损时产生的颗粒小,所以对组织的刺激也小,可有效地减轻骨溶解,延长假体的使用寿命。与金属颗粒和聚乙烯颗粒相比,陶瓷颗粒引起的组织反应最小。

黄陶和粉陶相比,耐磨性能粉陶提高不多,抗碎裂性能粉陶明显提高,所以粉陶可以制成更薄的内衬以便使用更大的股骨头,使人工关节有更大的活动度和更好的稳定性。粉陶的碎裂率为1~2/万,黄陶为2~4/万,大多数报道都提示陶瓷内衬的发生率远高于陶瓷股骨头的碎裂。

陶瓷抗张强度和抗碎裂韧度明显低于金属材料,陶瓷对陶瓷界面的脱位率也相对较高,其原因可能是陶瓷假体没有防脱位髋臼内衬或增加偏心距的内衬,另外由于材料的限制,陶瓷股骨头假体最多有+5mm的延长,因而调节肢体长度和股骨头偏心距的能力也较低。尽管如此,陶瓷对陶瓷髋关节仍然是中青年患者的最佳选择。

金属对金属界面:

金属的抗张强度和抗碎裂韧度显著高于陶瓷,因此可以制成最薄的内衬甚至将髋臼杯的内面直接制成高抛光的内衬,从而能够使用更大的股骨头。随着股骨头的直径增大,髋关节的撞击随之减少,股骨头脱位的移行距离和高度都增加了,从而全髋关节置换的术后脱位率降低。同时,大直径的股骨头可以增加髋关节置换术后的活动度,大直径股骨头增加了头颈比率,使得髋关节活动范围可达到144°-168°,极大地满足了年轻人的需要。

金属对金属人工髋关节的磨损率也很低,仅次于陶瓷对陶瓷配伍;磨损颗粒引起的组织反应也仅次于陶瓷颗粒。金属假体还可用于股骨头表面置换,最大限度地保留了骨量,有利于翻修手术。稳定性好、活动范围大、不碎裂、磨损率低使其成为特别活跃的年轻人的首选。

金属对金属界面的最大争议在于金属过敏、金属离子的影响和金属磨损颗粒的反应。已有生产厂家将表面置换的髋关节假体撤出市场,但所有金属对金属髋关节都存在离子释放的问题,患者血液中的金属离子浓度会大幅提高,这些金属离子通过血液到达全身,并可在脏器聚集,尽管没有证据表明它有致癌作用,但是这种担心一直存在。体内的金属离子需要通过肾脏排泄,并有可能通过胎盘屏障,是否引起胎儿畸形尚不清楚,故此对于肾功能不全患者和有近期妊娠及有生育要求的的女性不宜使用。

金属磨损颗粒的局部影响主要表现为非化脓性淋巴细胞血管炎相关损伤(ALVAL)、假瘤形成、滑膜炎和组织坏死。金属离子释放引起的炎性假瘤是近期的讨论热点。虽然软组织炎性假瘤发生的原因目前仍然并不十分清楚,但它在MoM的病人中发生率增加,并成为金属-金属髋关节置换翻修原因的第一位。假性肿瘤切除时会发生软组织缺失,往往伴有股骨近端骨坏死,会增加翻修难度,通常来说,病变的程度会比X线上表现的要严重。

陶瓷对金属界面

多项研究表明以金属股骨头配伍陶瓷内衬的组合是失败的,其磨损率甚至比金属对金属还高,所以陶瓷对金属界面仅指陶瓷股骨头对金属内衬组合。这种组合的优点是利用陶瓷头高度抛光的表面,减少配伍侧金属内衬的磨损;金属内衬的使用避免了陶瓷内衬的碎裂,而且由于金属内衬可以做的更薄,所以陶瓷股骨头的直径更大,提高了人工髋关节的稳定性,降低了术后脱位率,并使关节活动度和金属对金属的活动度相同。

陶瓷对金属界面理论上具有陶瓷对陶瓷和金属对金属的优点,但是也可能兼顾二者的缺点,是否会明显降低陶瓷的碎裂率,减少金属离子的释放,目前尚无临床报道,针对这种假体界面的体内、体外研究仍在进行中。陶瓷对金属假体的体外磨损研究显示它优于金属对金属假体的耐磨损性能,离子释放水平相对较低,与金属离子相关的并发症可能会随之减少。由于增大了陶瓷股骨头的直径,陶瓷对金属假体的组合为年轻的、日常活动量大的患者提供了另一种人工关节界面的选择。

  

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