人工關節假體體內固定方式研究進展

解放軍第451醫院醫務處 （西安710062） 王 博 段永宏 綜述 朱慶生 審校

1891年Gluck在Bulgarian戰役中使用由金加（Califorium）、浮石（Pumice）和石膏組成的充填材料來提高關節假體的穩定性，開創了人類使用充填劑維護人工假體在骨髓腔內穩定性的先例。迄今為止，人工關節按假體的固定方式主要分為骨水泥固定型、非骨水泥固定型（生物固定型）及混合固定型［1，2］。本文將近年來人工關節固定方式的研究進展做以下綜述。

1 骨水泥固定型人工假體

1.1 骨水泥固定型人工假體的演變 骨水泥是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的簡稱，是一種聚合材料，其單體為甲基丙烯酸甲酯（PMMA），早期應用于齒科和神經外科臨床。骨水泥對人工關節的固定作用是通過宏觀上的充填效果及微觀的機械交鎖來實現的，其顯著的特點是獲得假體的即刻固定，是近年來人工關節固定最常用的方法之一［3］。

骨水泥固定假體的優點在于［4，5］：①骨水泥向骨小梁內滲透，強化了松質骨機械強度及抗變形能力；②減小不良應力，使假體與所接觸骨組織之間賦有均勻的應力分布，避免了應力集中；③擴大假體的應力傳導范圍；④減小了對植入技術和骨骼質量的依賴程度。然而，骨水泥固定型人工關節的長期穩定還要取決于骨水泥本身的強度、骨水泥與假體之間的固定質量、骨水泥與骨組織之間的交鎖（Interdigitation）維持程度及骨水泥的應用技術，任何一個環節的缺陷，將會導致整個假體固定的失敗。

骨水泥的應用技術的發展主要經歷了的三個階段［5］：第一代骨水泥的應用始于20世紀70年代，其特點是：手工攪拌（Hand mixing）和指壓填塞（Finger packing）；第二代骨水泥技術是在第1代骨水泥技術基礎上應用了骨水泥槍及髓腔栓，并在術中對髓腔進行沖洗；第三代骨水泥固定技術出現于20世紀90年代，與第一、二代技術相比發生了顯著的飛躍，其在第2代骨水泥技術基礎上采用了真空攪拌、假體柄中位化裝置和骨水泥加壓等技術，減少骨水泥中氣泡含量，有效的提高了骨水泥－假體界面及骨水泥－骨組織界面的固定效果。第三代骨水泥固定技術保證了假體周圍骨水泥的均勻分布，增加骨－骨水泥－假體之間的結合強度，提高了骨水泥填充后的機械強度及抗疲勞能力，極大地克服了以往骨水泥固定技術的缺陷，有效改善了骨水泥的固定效果，降低了人工關節植入后的松動率?？梢哉f，髓腔栓、骨水泥槍的使用、真空攪拌、髓腔沖洗、骨水泥加壓固定及假體柄的中位化等技術代表了現代骨水泥固定技術［6］。

1.2 骨水泥固定應遵循的原則 ① 大多數患者可選擇骨水泥固定型人工關節，尤其對于高齡或有骨質疏松的患者；②術者手術經驗不足的情況下，應盡量選擇骨水泥固定型人工關節［5，7］。

1.3 骨水泥型人工關節植入的主要并發癥

1.3.1 術中猝死及圍手術期死亡：PMMA單體具有細胞毒性作用，未參與聚合的PMMA單體被機體吸收后對機體產生毒性作用；并可造成心血管功能紊亂，如血壓下降等。

1.3.2 髓腔內壓升高使得髓腔內物進入循環造成靜脈栓塞：骨水泥固定關節假體時，髓腔內壓可明顯上升，導致靜脈栓塞和肺栓塞。

1.3.3 假體的無菌性松動及周圍骨溶解：假體的無菌性松動及骨溶解是骨水泥型人工假體置換后最常見的并發癥，直接影響假體的使用壽命，是翻修術的主要原因。影像學表現對于關節置換術后假體松動的診斷有重要價值。若X線片顯示假體周圍有連續完整的放射性透亮帶，則表明存在假體松動或假體周圍的骨溶解。疼痛是假體無菌性松動的主要癥狀，如髖臼假體松動引起的腹股溝疼痛、膝關節假體松動時的局域性疼痛等。與感染引起的疼痛相比，假體松動引起的疼痛特點是在負重、行走時疼痛加重，休息、靜止時疼痛減輕或消失，假體松動后Trendelenburg征陽性，而感染引起的疼痛常持續存在［8］。

1.3.4 骨水泥型人工關節植入后常見的其它并發癥：①單體骨水泥毒性引起的周圍組織反應及致癌作用；②骨水泥凝結時分子聚合熱（可達80℃）導致的局部組織壞死；③骨水泥凝結固定后，假體節撥出困難，如局部感染需要行翻修手術時。

2 生物固定型人工假體

上世紀60年代初Charnley倡導的骨水泥固定人工關節的方法在矯形外科臨床獲得了成功，尤其對于老年性髖關節疾病及損傷的治療。到20世紀70年代，由于第一代骨水泥技術所引起的人工髖關節遠期松動激發了學者對非骨水泥固定假體的大量研究［9］。非骨水泥固定即生物學固定是在不使用骨水泥的前提條件下，利用新生骨組織可以長入微孔的特點在人工假體表面制備多孔結構，通過骨長入微孔達到假體植入后生物學固定，相關臨床研究也證明非骨水泥型假體同樣可以獲得術后的長期穩定［10］。目前，對于青壯年、骨骼質量較好的患者，傾向于采用非骨水泥固定假體。

2.1 生物固定的前提條件 初始固定階段和繼發性固定階段是生物固定要經歷的兩個階段。在初始固定階段，假體主要依靠假體與骨髓腔周圍骨床的緊密壓配來維持，這種假體與骨床的緊密壓配，有利于骨長入及假體初始固定效果，進而達到假體的長期生物學固定［10］。因此，生物固定的前提條件是：①穩定可靠的初始固定；②在初始固定效果失效前形成生物固定；③生物固定具有足夠的強度。

2.2 生物固定型假體與表面改性的關系 假體表面孔隙率也是影響生物固定型人工假體骨長入的關鍵因素。假體表面的改性就是通過熱燒結、熱粘結、等離子噴涂及氣相沉積等方法在假體表面形成微孔結構），從而促進假體與人體組織的生物固定［11］。

2.3 生物固定型人工假體應用中存在的問題 ①植入區疼痛發生率高于骨水泥型假體。這可能與假體遠端安裝太緊、假體微動有關，隨著生物學固定及骨的適應性重建的完成，疼痛可能緩解［9］。②假體晚期松動和周圍骨溶解。這可能與應力遮擋造成的失用性骨萎縮以及假體磨損顆粒造成炎性反應有關［12］。

3 混合固定型人工假體

混合固定型假體是一部分假體部件以生物固定方式固定，而另一部分假體部件采用骨水泥固定方式配合使用。Woolson［1］等對超過100例采用這種固定方式的全髖置換患者并取得了一定療效，隨訪發現，其Harris評分從47分提高到91分，所有患者中只有5個人工髖關節翻修病例，5%假體柄出現松動，而其中髖臼部分均未發生松動，假體周圍骨溶解發生率也較低（僅為8%），但仍缺乏長期觀察的依據。

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