淺談人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后松動原因及改進措施

【摘要】人工關(guān)節(jié)置換術(shù)是治療晚期類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)有嚴(yán)重破壞且療效良好的手術(shù)。其中髖、膝關(guān)節(jié)是置換最多的關(guān)節(jié)。該手術(shù)對減輕類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)疼痛、糾正畸形、改善關(guān)節(jié)的功能障礙及日常生活的能力有明顯的療效。然而在目前的全髖人工關(guān)節(jié)中，現(xiàn)有的非骨水泥固定假體仍存在相對較高的無菌性松動率，使其臨床應(yīng)用受到了一定的限制。因此本文就人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后松動的原因進行分析，并提出了對髓關(guān)節(jié)中空多孔假體植入的改進措施，以使達到假體遠(yuǎn)期骨結(jié)合。

【關(guān)鍵詞】人工全髖關(guān)節(jié);置換;松動;改進

【中圖分類號】R687.3+4【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1007-8517(2010)16-094-1

人們從19世紀(jì)中葉就開始了人工關(guān)節(jié)置換的探索，目的是緩解疼痛、矯正畸形、重建一個穩(wěn)定的關(guān)節(jié)，并恢復(fù)和改善關(guān)節(jié)的運動功能。20世紀(jì)40年代起，人工關(guān)節(jié)的研究得到迅速發(fā)展，20世紀(jì)60年代，英國John Charnley使人工關(guān)節(jié)置換進入新的紀(jì)元，目前，隨著人工關(guān)節(jié)技術(shù)的發(fā)展，人工關(guān)節(jié)置換技術(shù)已經(jīng)普及并廣泛應(yīng)用，多數(shù)學(xué)者都認(rèn)識到，在手術(shù)適應(yīng)癥正確的前提下，關(guān)節(jié)置換手術(shù)是一種可靠的治療手段。其中全髖關(guān)節(jié)是置換最多的關(guān)節(jié)。該手術(shù)對減輕類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的關(guān)節(jié)疼痛、糾正畸形、改善關(guān)節(jié)的功能障礙及日常生活的能力有明顯的療效。然而在目前的全髖人工關(guān)節(jié)中，現(xiàn)有的非骨水泥固定假體仍存在相對較高的無菌性松動率，使其臨床應(yīng)用受到了一定的限制。許多研究發(fā)現(xiàn)，大部分多孔表面假體的骨長入范圍及程度均未能達到理想的要求，骨合率僅僅為6%一20%。因此提高假體表面骨組織長入，增加假體與周圍骨床的結(jié)合力和范圍，從而避免松動以使其獲得長期穩(wěn)定，成為近年來非骨水泥固定人工關(guān)節(jié)的研究焦點和生物固定人工關(guān)節(jié)假體迫切需要解決的關(guān)鍵問題。

1人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后松動原因

引起人工髖關(guān)節(jié)假體遠(yuǎn)期松動的原因除了外科技術(shù)和固定方法外，最主要的是假體周圍發(fā)生骨丟失和骨溶解，而造成假體周圍骨丟失和骨溶解的主要因素包括以下兩個方面:生物性因素、生物力學(xué)因素。

1.1生物力學(xué)因素

分析松動的生物力學(xué)機制，應(yīng)考慮作用于假體界面的應(yīng)力、假體界面結(jié)合強度以及應(yīng)力遮擋(stress shielding)或局限性應(yīng)力集中等諸因素。正常狀況下，股骨獨立持重，當(dāng)插入股骨假體后，同樣大小的重力則由股骨和假體分擔(dān)，于是就產(chǎn)生了應(yīng)力遮擋。根據(jù)Wollf”s法則，相對正常狀況而言，股骨所受應(yīng)力的減少，必然導(dǎo)致骨質(zhì)通過孔隙的增多，或通過皮質(zhì)的變薄而與之相適應(yīng)，即所謂的骨重塑過程。對于人工髖關(guān)節(jié)引起局部骨重建環(huán)境改變的研究目前大部分集中在非骨水泥固定型全髖關(guān)節(jié)假體。應(yīng)力遮擋影響的是骨組織的自然重建過程，而不同于骨溶解。當(dāng)植入粗柄或表面有大面積多孔涂層覆蓋的假體后，負(fù)重應(yīng)力將主要通過假體柄傳導(dǎo)到股骨遠(yuǎn)端，使股骨近端骨組織承受的載荷量明顯減少，骨應(yīng)變減弱，造成骨改建的負(fù)平衡，最終出現(xiàn)骨丟失，股骨髓腔增寬和骨結(jié)構(gòu)削弱，假體近端缺乏支撐而輕易松動。股骨假體周圍骨的應(yīng)力遮擋程度與界面的結(jié)合特性和假體柄的剛度密切相關(guān)。Engh等研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)力遮擋致骨吸收與股骨柄的直徑和假體近端微孔涂層的范圍有明顯的關(guān)系，股骨柄的直徑越大、近端微孔涂層范圍越廣，則應(yīng)力遮擋越嚴(yán)重，骨吸收越明顯。與非骨水泥固定假體相比，骨水泥固定股骨柄相對較小，因此因應(yīng)力遮擋而致的骨吸收也較少。同時，假體植入后，除在近端造成應(yīng)力遮擋外，還常在遠(yuǎn)端形成應(yīng)力集中，應(yīng)力過度集中，則造成局限性骨壞死，同樣引起假體周圍骨丟失。

1.2生物性因素

生物性因素引起假體松動主要是指磨損碎屑導(dǎo)致假體周圍骨溶解。磨損碎屑的類型包括超高分子聚乙烯、骨水泥和金屬碎屑等。產(chǎn)生碎屑的部位主要在關(guān)節(jié)表面和界面，這里界面包括假體/骨水泥、骨水泥/骨、假體/骨和涂層/底物之間的界面。超高分子聚乙烯和骨水泥碎屑是引起假體周圍溶骨的主因，而金屬碎屑僅起次要作用。溶骨程度與碎屑的量和顆粒大小有關(guān)，顆粒越小，數(shù)量越多，假體周圍溶骨越明顯。超高分子聚乙烯髖臼假體內(nèi)面的磨損率為0.1—0.19毫米/年，相當(dāng)于每個關(guān)節(jié)內(nèi)產(chǎn)生2×107—4x1010個小于10um的碎屑。碎屑的多少與活動度有明顯的關(guān)系，年齡較輕，活動量較大音，假體磨損越嚴(yán)重。最近的研究表明，磨損碎屑致溶骨的機制可能為各種材料的磨損顆粒繼發(fā)各種吞噬細(xì)胞反應(yīng)。雖然這些細(xì)胞不直接進行骨吸收，但它們在吞噬顆粒物質(zhì)后，可分泌多種與骨吸收有關(guān)的分子。

2人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后松動改進措施

基于以上假體松動的因素，要使得人工全髖關(guān)節(jié)假體的獲得長期穩(wěn)定，其中最重要的關(guān)鍵問題就是在全髖關(guān)節(jié)置換后，仍然能夠使股骨達到正常的受力狀態(tài)，也就是在股骨大粗隆側(cè)重建拉應(yīng)力，為此可通過髖關(guān)節(jié)中空多孔假體置換來進一步達到改進的目的。

2.1假體中空開孔設(shè)計

在呂大偉關(guān)于髖關(guān)節(jié)中空多孔假體置換術(shù)后生物力學(xué)特性的對比研究的實驗結(jié)果中，開孔假體張力側(cè)測得最大應(yīng)力343.843MPa，壓力側(cè)最大mises應(yīng)力為326.921MPa;未開孔假體張力側(cè)測得最大mises應(yīng)力為382.525MP，壓力側(cè)最大mises應(yīng)力為361.089MPa。由此可以看出開孔后可以降低假體內(nèi)外側(cè)最大應(yīng)力，開孔設(shè)計可部分改善應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此如果將中空多孔假體引入組織工程學(xué)成骨的概念，它具有減少骨質(zhì)丟失，加速骨形成，有利早期負(fù)重的作用。

2.2改變假體柄的設(shè)計

大量的研究表明，通過假體遠(yuǎn)端約束，縮短假體柄長度，在施加相同載荷的情況下，張力側(cè)應(yīng)力減小，只不過有可能仍為遠(yuǎn)端應(yīng)力集中;縮短假體柄長后，開孔部位應(yīng)力明顯增加，骨橋形成前后，假體內(nèi)外側(cè)最大應(yīng)力減小。因此在臨床應(yīng)用中可充分考慮改變假體的設(shè)計，增加張力側(cè)開孔設(shè)計的力學(xué)作用。

參考文獻

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