陶對陶人工全髖關節置換中期療效及血清金屬離子濃度變化

丁佳楠，崔維頂

(南京醫科大學第一附屬醫院骨科，江蘇 南京 210029)

人工全髖關節置換術(total hip arthroplasty，THA)被認為是20世紀最成功的手術之一。目前THA最為常見的摩擦界面分別為金屬對聚乙烯(metal on poly ethylene，MOPE)、陶瓷對聚乙烯(ceramic on poly ethylene，COPE)、陶瓷對陶瓷(ceramic on ceramic，COC)。而普遍認為COC關節的使用壽命最長。Boutin[1]在1970年報道了全球第1例COCTHA，迄今為止已有40余年歷史。目前臨床上常用的陶瓷材料有兩種，分別為1995年問世的Biolox Forte第三代陶瓷關節，21世紀初問世的Biolox Delta第四代陶瓷關節。Delta相對于Forte具有耐磨性高、碎裂率低等顯著的優點，Forte理論磨損率1.84 mm3/106cycles，而Delta僅僅為0.16 mm3/106cycles[2]，因此其臨床使用率逐年上升，尤其是在年輕患者的使用上。許多研究已證實金屬對金屬(metal on metal，MOM)關節釋放的鈷、鉻離子明顯升高[3]，并且導致骨溶解、異位骨化、炎性假瘤發病率增加[4]，但對于COC關節釋放的鋁離子及鋯離子對人體是否有害還鮮有研究。目前已有文獻報道證實，人體血液中鋁離子過高會增加阿爾茲海默癥的發病風險[5]。本研究的目的旨在研究COC關節在THA中期療效及血清中鋁離子及鋯離子濃度的變化情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2010—2014年于我院行COC人工全髖關節置換術的患者。納入標準：初次置換的(單側或雙側)，術前肝腎功能正常的患者；排除標準：翻修手術的患者。最終23例患者納入此次研究，為實驗組。同時選取23例年齡、性別相當的正常人作為對照組。兩組患者在性別、年齡、身體質量指數(body mass index，BMI)、術前Harris評分等方面比較，差異均無統計學意義(見表1)。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2 手術方法 假體采用Link公司生產的生物型髖臼外杯及羥基磷灰石涂層的LCU股骨柄，內襯及股骨頭均為Biolox Delta陶瓷。所有手術均由2名經驗豐富的關節外科醫生完成。所有患者均采用全身麻醉。手術取健側臥位，采用外側改良Hardinge入路[6]，不損傷股外側肌，假體放置前傾角(15±10)°、外展角(40±10)°[7]。術中常規放置引流管1根，根據情況決定是否輸血。術后24 h內拔除引流管，引流管拔除后由康復師指導進行常規功能鍛練。

1.3 臨床療效對比 實驗組患者在末次隨訪時進行Harris評分，記錄有無假體感染、關節脫位、關節異響、假體材料過敏等并發癥。拍攝骨盆X線片及手術側的髖關節正位X線片，比較髖臼假體相鄰骨面有無圓形、橢圓形、空泡狀透亮線，以確定有無骨溶解的發生。觀察有無假體的位移、假體周圍骨折、異位骨化等。

1.4 血清鋁、鋯金屬離子濃度 實驗組患者在末次隨訪時抽取靜脈血，對照組同時抽取靜脈血，一次2管各4 mL用于測量血清鋁、鋯金屬離子濃度，取2管的平均值為最終值。鋁、鋯金屬離子濃度采用電感耦合等離子體質譜(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)進行測定，由南京醫科大學公共衛生學院實驗平臺完成。

1.5 數據處理 采用SPSS軟件進行數據處理，臨床療效運用t檢驗進行數據分析，血清金屬離子濃度運用Mann-Whitney U檢驗進行數據分析，P<0.05時認為差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 臨床療效 實驗組23例中，股骨頸骨折3例，股骨頭壞死14例，發育性髖關節發育不良6例，平均隨訪時間45.6個月。12例使用≥36 mm陶瓷頭，11例使用<36 mm陶瓷頭。實驗組中除去股骨頸骨折的3例外，余20例的術前Harris評分為(47.6±6.37)分，末次隨訪時的Harris評分為(95.5±5.16)分，臨床療效上得到明顯改善(P<0.05)。

23例中有2例存在關節異響(6.9%)；1例術后發生脫位(3.4%)，麻醉下行手法復位；1例術中損傷坐骨神經，18個月后基本恢復(3.4%)；1例雙側THA術后1周雙側小腿出現紅斑，至今未消退，懷疑假體材料過敏可能(見圖1～2)。所有患者未發現感染、炎性假瘤、異位骨化等其他并發癥。

圖1 雙髖THA術后1周小腿出現紅斑

圖2 術后51個月紅斑無消退

2.2 血清鋁、鋯金屬離子濃度變化情況 對照組中位鋁離子濃度5.47 μg/L，中位鋯離子濃度為0.69 μg/L。實驗組中位鋁離子濃度6.60 μg/L，中位鋯離子濃度0.26 μg/L，其中8例鋁離子濃度較對照組升高20倍以上，中位鋁離子濃度113.49 μg/L，中位鋯離子濃度3.90 μg/L，與對照組相比差異有統計學意義(P<0.05)，而這8例全部為≥36 mm陶瓷頭；余15例中位離子濃度分別為鋁離子5.71 μg/L，鋯離子0.30 μg/L，與對照組相比差異無統計學意義(P>0.05)。使用≥36 mm陶瓷頭的12例中位鋁離子濃度24.21 μg/L，中位鋯離子濃度3.37 μg/L；使用<36 mm陶瓷頭的11例中位鋁離子濃度4.01 μg/L，中位鋯離子濃度0.30 μg/L，兩者之間存在統計學差異性(P<0.05)。

3 討 論

第四代DeltaCOC關節具有耐磨性高、碎裂率低等優點[2]，并且臨床效果與經典的COPE關節相當[8]。實驗組患者術后末次隨訪的Harris評分為95.5分，較術前明顯改善。所有患者無假體松動、炎性假瘤、異位骨化、深靜脈血栓等不良并發癥，整體臨床效果及臨床滿意率較好。D’Antonio等[9]長達10年的隨訪發現，COC的遠期生存率高達99.1%。Sentuerk等[10]研究發現，MOM的磨損率為0.005 mm/yr，COPE的磨損率為0.030 mm/yr，因此MOM在早先被推廣使用。但隨后的研究發現，雖然MOM的磨損率較COPE低，但其發生異位骨化及炎性假瘤的風險明顯增加，從而導致手術的失敗。而COC的磨損率<0.001 mm/yr，遠低于MOM及COPE[11]。本研究中所有患者術后X線無肉眼可見的磨損及假體松動，無一例進行翻修手術。Affatato等[11-13]的體外實驗證實，鋁和鋯的復合物構成的陶瓷假體與單純鋁構成的陶瓷假體在耐磨性能及硬度上相當，但其拉伸性及抗破碎性卻好于單純鋁陶瓷，特別是對于28 mm的陶瓷頭，單純鋁相對較難完成，而鋁和鋯的復合物則可以輕松實現。目前的Delta陶瓷關節正是由氧化鋁及氧化鋯的復合物構成，其中氧化鋁約81.6%，氧化鋯約17%，因此Delta相對于Forte具有更高的硬度，大大降低了碎裂的風險，Ha等[14]的研究發現，陶瓷頭及內襯碎裂率僅僅為0.004%及0.22%。本研究中全部使用Delta陶瓷，無一例出現陶瓷碎裂。

雖然已有研究表明COC關節術后臨床效果滿意，但目前還鮮有研究報道使用CoC關節的患者體內的金屬離子濃度情況。本研究即針對使用COC關節的患者體內的鋁離子及鋯離子濃度進行探討。本研究中有8例的鋁離子濃度較對照組明顯升高，中位鋁離子濃度113.49 μg/L，中位鋯離子濃度3.90 μg/L，高達對照組的20倍之多。而這8例所使用的COC關節均為≥36 mm的陶瓷頭，其中1例患者因髖臼陳舊性骨折而使用了40 mm陶瓷頭，其鋁離子濃度251.00 μg/L，鋯離子濃度3.63 μg/L。使用≥36 mm陶瓷頭的12例中位鋁離子濃度24.21 μg/L，而使用<36 mm陶瓷頭的11例中位鋁離子濃度4.01 μg/L，兩者之間存在顯著差異，而兩組之間的BMI及活動量無顯著差別，因此我們認為使用≥36 mm的陶瓷頭可能會增加鋁離子及鋯離子的釋放。Al-Hajjar等[15]發現，36 mm陶瓷頭磨損明顯高于28 mm陶瓷頭。此外，發生關節異響的2例鋁離子濃度(21.23±10.61)μg/L，鋯離子濃度(4.96±2.61)μg/L，較對照組也有明顯的升高。有文獻報道指出，關節異響的發生與陶瓷關節條紋狀磨損有關[16]，這也證實了Chevillotte等[17]體外實驗的結果。而條紋狀的磨損必然會帶來鋁和鋯離子的釋放。

眾多研究指出，鋁離子與阿爾茲海默癥之間存在一定相關性，當人體血液中鋁離子含量>350 μg/L時，其可能成為阿爾茲海默癥發病的危險因素[19]，但關于鋯離子對人體的危害性還鮮有報道。同時國內有學者指出，我國正常人群鋁離子濃度0.5～465 μg/L，鋯離子濃度0.01～2.45 μg/L[19]。本研究中，中期的隨訪結果顯示，所有患者的鋁離子濃度<300 μg/L，屬于正常范圍。因此我們認為，COC關節置換術后中期釋放的鋁離子，其濃度沒有達到增加阿爾茲海默癥發病風險的濃度范圍。

COC關節術后異響是常見的并發癥，發生率各家報道不一。Hamilton等[20]研究指出，關節異響的發生率為0；而McDonnell等[21]研究指出，關節異響的發生率高達31%。本研究中有2例患者發生了關節異響，其發生率為6.9%。Mai等[22]對320例COC患者進行隨訪，其中32例(10%)發生關節異響，其中31使用的是32 mm或36 mm的陶瓷頭，本研究中發生關節異響的2例患者使用的均為36 mm陶瓷頭，提示陶瓷大頭的使用可能會增加關節異響的發生率。同時Chevillotte等[17]通過體外實驗發現，當陶瓷內襯與陶瓷頭之間沒有潤滑液存在時均會發生關節異響，并且很快出現高壓力區，從而導致陶瓷條紋狀的磨損；一旦有少量的潤滑液注入，關節異響即消失。而有潤滑液存在時，關節異響從始至終均沒有出現，并且在實驗期內沒有出現高壓力區及陶瓷條紋狀的磨損。

本研究存在一定的局限性。本研究為回顧性分析而非前瞻性研究；樣本數量較少；實驗組術前血清鋁及鋯離子濃度未進行測量，無法排除個體化的差異；實驗組術后早期血清鋁及鋯離子濃度未進行評估；本研究僅為中期的實驗結果，遠期結果有待長期隨訪進一步證實。

通過本研究，我們認為COC關節在THA術后中期的臨床效果滿意。在使用<36 mm的陶瓷頭時，鋁離子及鋯離子濃度較正常人無明顯增高，提示COC假體在體內磨損極小。COC關節置換術后中期釋放的鋁離子，其濃度沒有達到增加阿爾茲海默癥發病風險的濃度范圍，而長期的臨床療效及血清鋁及鋯離子濃度變化情況有待進一步的隨訪證實。