人工髋关节置换术的最新进展

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【中图分类号】R61 【文献标识码】A 【文章编号】1672-3783(2010)06-0103-01

自1938年Willess首次将人工全髋关节置换术应用到临床后,该术式在临床得到广泛应用。历经一个多世纪的发展,已经成为治疗髋部关节疾病的标准手术之一,在缓解疼痛、改善关节功能、恢复髋关节稳定和肢体功能等方面,已为学界和患者广泛认同,并迅速推广。随着临床深入研究,新材料、新技术不断涌现, 不断推动人工关节的发展。现就其进展作一综述。

1 假体的固定方式

经过30多年的临床应用,非骨水泥型假体的优势逐渐体现并成为目前的主流。非骨水泥假体置入时,基本保留了患者原来的骨质,对以后可能进行的二次手术预留了相对较多的骨质。骨水泥碎屑是诱导骨溶解发生的启动因素之一,是影响关节置换术远期效果的重要因素。因此,生物学固定成为首选方式,只有在高龄患者、严重骨质疏松患者和一些特殊假体如肿瘤人工关节中才考虑使用骨水泥型假体。

Harris[1]长期随访显示,骨水泥假体术后8年的松动率为0.58% ;12～15年后14%的患者出现Ⅲ度骨水泥松动(界面出现连续的透亮线), 11%的假体出现移位;20年后,22%的假体发生松动,其中8% 的假体需要翻修;25年的随访则有15%的假体因为无菌性松动需要翻修。年轻患者(小于50 岁)的无菌性松动发生率更高:术后12 年有44%的松动率,18年有13%的假体因无菌性松动需要翻修,23年随访结果有23%的翻修率。而非骨水泥假体的无菌性松动发生率则低得多。在对72例采用非骨水泥假体的年轻患者 (小于50岁,平均37岁)随访7～11年,没有一例发生无菌性松动。ClohisyJC等[2]的配对研究对同一位手术医生所做的骨水泥和非骨水泥型假体的9～12年随访的结果显示,33%的骨水泥型假体发生松动或需要翻修,没有一例非骨水泥型假体发生无菌性松动。

2 假体的材料

用来制作人工股骨柄假体是种类繁多的各种合金,主要有不锈钢、钛基合金和钴基合金等。20世纪70年代以来,钛合金有了很大发展,钛合金质轻、抗张强度、屈服强度和疲劳强度高,生物相容性好,是目前作为假体柄最广泛使用的材料。人工股骨头的材料有不锈钢、钛合金、钴铬钼、陶瓷等。髋臼假体的材料有金属臼, 超高分子聚乙烯、陶瓷、碳素材料等。

3 假体的配伍方式

3.1 金属股骨头-超高分子聚乙烯假体(Metal-ultra high molecular Polyethylene prosthesis M-P prosthesis):

这是目前最流行的假体配伍选择。但由于高分子聚乙烯磨损后产生的磨屑诱发肌体发生一系列反应,导致骨溶解,大大降低了人工关节的使用寿命。因此,在如何增强聚乙烯的耐磨性、减少磨屑的产生等方面,做出不少研究。70年代以后,主要是以超高分子聚乙烯作为摩擦界面。后来发现通过射线、电子束照射、过氧化、甲硅烷处理等方式增加聚乙烯的交联可以提高材料的耐磨性,而且交联的程度越高,耐磨程度就越高[3]。体外实验表明,与相同的钴钼铬合金股骨头摩擦300万次后,超高分子聚乙烯的磨损产生的碎屑为 (109±31 mg) ,而高交联聚乙烯为(4±1 mg) ,其优势不言而喻[4]。DigasG等[3]对采用电子束照射交联融化制成的高交联聚乙烯髋臼杯与普通超高分子聚乙烯髋臼杯植入体内后比较,手术后2年,高交联聚乙烯的磨损深度为超高分子聚乙烯的62%,体积为后者31%。在全髋关节置换中高交联聚乙烯的磨损可达到8μm/y ,远远低于超高分子聚乙烯的135μm/y,与M-M和C-C假体的耐磨水平接近,但其远期效果还有待进一步随访。

高交联聚乙烯在承受较大的压力载荷时,其抗疲劳磨损的能力会下降。当髋臼假置不当时,高交联聚乙烯内衬杯磨损速度大大加快。其他如离子注入技术、表面氧化等技术来增强超高分子聚乙烯的耐磨性的临床效果还有待进一步研究。

3.2 陶瓷-陶瓷假体 ( Ceramic-Ceramic prosthesis ,C-C prosthesis):

这种组合也能显著减少磨损率,但由于价格等方面的原因,应用相对较少。体外实验对金属对超高分子聚乙烯、金属对金属假体和陶瓷对陶瓷的磨损率进行比较,每经过106个摩擦循环,金属对超高分子聚乙烯的磨损为13～74mm3,金属对金属为2.681mm3,并逐渐稳定在0.977mm3 ,而陶瓷对陶瓷为0.174～0.342mm3,根据摩擦液的分子量大小磨损程度略有差异。与低磨损率相应的是骨溶解的低发生率, YooJJ[9]等对100例C-C假体进行超过5年的随访,没有1例发生骨溶解,而同期的资料显示M-P假体的骨溶解发生率为18%。由于C-C假体的脆性大,使用者对其最大的担心是假体的碎裂, Garino[10]等总结近1000000例C-C假体植入后假体碎裂的发生率为0.01%,股骨头直径为32mm的假体碎裂发生率低于28mm 直径的假体,且80% 的假体碎裂发生在手术后3年内,发生率为0%～0.04%。YooJJ[9]等对100例年轻患者(平均年龄41岁)进行至少5年的随访,除1例因为车祸发生陶瓷假体股骨头碎裂,其余假体没有1例发生假体破裂、松动、骨溶解、骨折等并发症。而且合成陶瓷的出现比单纯氧化铝陶瓷在抗假体碎裂性能上更现优势。目前制约其使用的最大因素还是在于价格昂贵。

3.3 碳素材料假体:碳纤维复合材料在耐磨性方面的性能接近超高分子聚乙烯,其磨屑颗粒没有细胞毒性,不诱导单核细胞系统活化,分泌细胞因子,发生骨溶解。但由于液体渗透、低弹性模量、高界面剪切力、骨长入困难等因素,离在临床上的推广使用还存在一定的距离。

4 手术入路

行人工全髋关节置换术有 4 种手术入路: ①髋关节前外侧入路又称 Smith-Petersen入路。②髋关节外侧入路:经典的是 Watsen-Jenes切口。③髋关节后外侧入路。④髋关节后侧入路:此入路操作简单安全显露充分 ,不损伤髋关节外展装置 ,利于术后功能恢复 ,是十分理想实用的手术入路[11]。其它各种改良的切口都是由以上 4 种切口衍生的。近年来微创技术的发展和微创技术观念在外科手术中的引入 ,把 THR 提高到一个新的水平 ,产生了小切口全髋关节置换术( mini-incisiontotalhiparthroplasty, MITHA ),小切口全髋置换的入路有 3 种:①前外侧入路;②后侧入路;③双小切口入路。小切口入路需要有特殊的手术器械和十分丰富熟练的常规全髋置换手术经验[12]。此入路有着十分诱人的前景 ,也存在很多需要探索的问题 。手术入路的方式虽然繁多 ,但采用何种入路 ,仍应以手术者最熟习、最熟练的入

路为宜。

5 全髋关节表面置换

髋关节表面置换术是目前国际上发展最快的关节技术。其不切除股骨颈,不破坏股骨上段的骨髓腔,基本保留了股骨颈的自然形态,应力通过股骨头假体传递到股骨颈,最大限度地保持髋关节的正常生物力学特性,减少应力遮挡,在人工关节的仿生学上具有无可比拟的优势。在手术中,基本不暴露骨髓腔,切除的骨组织少,创伤相对较小,手术后恢复较好。尤其是这种手术方式能够最大限度地保留股骨一侧的骨质,需要做翻修手术时,对采用有柄的股骨柄假体几乎没有影响,为手术失败以后的补救措施提供了回旋余地。手术后患者可以早期负重,比较早地恢复到工作生活中去,而且其术后并发症较普通关节置换少,较少发生脱位,肢体不等长,不会发生大腿痛等 。

髋关节表面置换术的适应症主要为骨关节炎早期、股骨头缺血性坏死(Ⅰ～Ⅲ 期),对比较年轻 (≤55岁)活动量大,估计以后需要做翻修手术的患者尤其适合。其并发症主要是股骨颈骨折、假体松动、下沉等。

6 计算机导航手术 (computer aided surgery,CAS)

在 CAS介入后,可使人工髋关节置换术的假置角度、倾斜度和旋转角、力线的维持、切骨位置与角度等,摆脱术者双手、双眼、主观控制的烦恼,可以控制角度和误差在微小(1°和 1mm)的范围内,把握置假体的准确性,达到与患者精确匹配,实现最大利益。从而使某些并发症如松动、磨损、骨溶解、髋部疼痛减少到最少,假体的生存率和使用寿命得以提高。近年CAS又有提高, 制式目前已有三种模式,如图像依赖导航、术中X线导航、非图像依赖导航。

6.1 图像依赖导航:是将CT、MRI、超声波等产生的二维图像进行处理后获得三维立体图像进行导航。

6.2 术中 X线导航:将手术中运用C型臂X线机可获得骨性标志,作为施术的主要依据。

6.3 非图像依赖导航:通过关节运动过程和关节的形态测定结果来进行施术导航。在应用广泛的关节置换术,主要采用非图像依赖导航系统,在3～4年应用中积累了一定经验。能否精确施术,术后结果取决于术中基本数据采集的精确性。如果基本数据采集有误或比较粗糙,手术切骨、装配假体会有较大误差。尽管CAS可以配合术者精确的进行切骨、安装假体,但CAS不能替代术者总体操控,例如完成髋关节手术切口选择、切口显露、切骨面准备、软组织平衡等。因为最终仍然取决于操控CAS的手术者为主体。若结合微创技术,配合CAS技术,无疑将使人工髋关节手术更趋成熟。

参考文献

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