股骨柄的設(shè)計(jì)原則

1、股骨柄設(shè)計(jì)原則在過去 50 年里，人們一直在努力恢復(fù)患病的髖關(guān)節(jié)的正常功能并緩解疼痛。 這樣就出現(xiàn)了各種各樣的髖關(guān)節(jié)假體。在評價(jià)全髖關(guān)節(jié)的功能時必須考慮柄的設(shè)計(jì) 特點(diǎn)。這些特點(diǎn)包括股骨頭、股骨頸、頸領(lǐng)以及柄體。骨水泥型柄的設(shè)計(jì)理念和注 意事項(xiàng)與非骨水泥型的股骨柄不同。因此，本文分別就骨水泥型和非骨水泥型股骨 柄的上中下段設(shè)計(jì)原則作一綜述。骨水泥固定的股骨柄頸領(lǐng)在所有股骨柄的設(shè)計(jì)參數(shù)中，有無頸領(lǐng)的設(shè)計(jì)是最有爭議的一個。在骨水泥固 定的股骨假體中，設(shè)計(jì)頸領(lǐng)的初衷是在柄的插入過程中可以對骨水泥進(jìn)行加壓。結(jié) 果發(fā)現(xiàn)頸領(lǐng)并沒有達(dá)到預(yù)期的目的。骨水泥型柄的原理是將負(fù)荷更合理地傳遞給近 端的股骨和骨水泥，實(shí)

2、事上，許多實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模型研究都表明，帶領(lǐng)的股骨柄會 將更大的壓應(yīng)力（比較接近正常水平的壓應(yīng)力）傳遞給內(nèi)側(cè)股骨距（如圖1、圖 2所示）。這一效果有利于降低由于應(yīng)力遮擋造成的股骨近端骨吸收，降低假體上的 彎曲應(yīng)力，降低假體遠(yuǎn)端骨水泥套層上的應(yīng)力（如圖 3 所示）。錐度設(shè)計(jì)的股骨柄對負(fù)荷傳遞的特點(diǎn)之一是在近端股骨和骨水泥上產(chǎn)生很高 的環(huán)形應(yīng)力。這種環(huán)形應(yīng)力接近于骨水泥套層的極限拉伸強(qiáng)度，但如果柄帶有頸領(lǐng) 的話，理論上將降低骨水泥套層上的環(huán)形應(yīng)力，關(guān)節(jié)系統(tǒng)使用起來將會安全的多。 但是，令人擔(dān)憂的是： 1、要想使頸領(lǐng)與股骨緊密配合，在技術(shù)上很難達(dá)到； 2、在 手術(shù)中做到的頸領(lǐng)與骨的任何接觸，都無法在術(shù)

3、后保持下去。即使發(fā)生很輕微的骨 吸收，也會喪失掉假體柄對應(yīng)力的合理傳導(dǎo)，從而喪失了頸領(lǐng)的作用。數(shù)學(xué)模型表 明，頸領(lǐng)可以將應(yīng)力通過骨水泥套層傳遞到股骨距。相反，實(shí)驗(yàn)室研究卻表明，加上軸向負(fù)載后，頸領(lǐng)下的骨水泥套層很快碎裂。但是在臨床上，不管是有領(lǐng)或無領(lǐng) 骨水泥柄，臨床效果都比較好。股骨柄柄體的設(shè)計(jì)股骨柄的設(shè)計(jì)包括柄的幾何特點(diǎn) （長度、形態(tài)、橫截面） ，材料特性、表面處 理。形態(tài) ：早期的假體柄一般為彎曲形設(shè)計(jì)，除了橫截面為鉆石形的以外，這種 彎曲形設(shè)計(jì)的假體柄已經(jīng)被淘汰了。因?yàn)閷⑦@種彎柄插入到一個相對直的髓腔內(nèi) （尤其是在冠狀面上），就很難形成完整的骨水泥套層。使用這種彎柄，在近端內(nèi) 外側(cè)和遠(yuǎn)端

4、內(nèi)側(cè)的骨水泥套層會較薄弱，這就容易形成該部分的骨水泥套層的疲勞 斷裂，最終導(dǎo)致假體的松動。而直的、有小錐度的柄可以在插入假體時給骨水泥加 壓，并能保證骨水泥套層更完整一些。柄的長度 ：也是一個相當(dāng)有爭議的參數(shù)。首先必須考慮純技術(shù)的因素，比 如插入髓腔時是否容易，取出時是否有困難。數(shù)學(xué)模型研究表明，太短或太長的股 骨柄都會在某些點(diǎn)產(chǎn)生應(yīng)力集中。比如，柄太長時，會增大柄本身的應(yīng)力，而且會 在股骨近端產(chǎn)生應(yīng)力遮擋。柄太短會在近端產(chǎn)生高應(yīng)力，這個應(yīng)力可能會超出骨和 骨水泥的極限強(qiáng)度。對于大部分初次置換的患者來說，柄長度在 100 至 130mm 之 間為最佳。其它因素如翻修術(shù)中皮質(zhì)骨的缺損，也會對假體

5、植入效果產(chǎn)生重要影 響。股骨柄的橫截面 ：是描述柄的體積和材料沿柄軸向的分布情況。該設(shè)計(jì) 參數(shù)與材料的物理性質(zhì)結(jié)合起來分析，至少可以部分地代表柄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，比如柄 的強(qiáng)度和硬度。某些假體的橫截面形態(tài)比別的假體能夠產(chǎn)生更好的力學(xué)環(huán)境。應(yīng)該 避免股骨柄帶有尖角，因?yàn)榧饨菚a(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中從而引起骨水泥和骨的破 裂。那些柄的外側(cè)比較厚的股骨柄抗彎能力比較好，因此對骨水泥產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力 要小。而那些內(nèi)側(cè)比較厚的股骨柄，對骨水泥套層產(chǎn)生的壓應(yīng)力比較小，因?yàn)楣撬?泥的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度大三倍，所以在設(shè)計(jì)骨水泥型股骨柄時，要盡量降低柄對 骨水泥的張應(yīng)力，這樣的柄用起來相對安全。圖 4 表示了幾種比較合理的

6、骨水泥柄 的橫截面。這一分析的前提是通過髖關(guān)節(jié)的負(fù)荷會在冠狀面上主要產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。 事實(shí)上，在爬樓梯和步行過程中，股骨柄在矢狀面上產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力也是比較大 的。假體材質(zhì)： 早期的許多假體材質(zhì)都是都是不銹鋼。不銹鋼是一種比較硬的 材料（即彈性模量比較高），但是疲勞強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度比較低。鈷鉻鉬合金的疲勞 強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度都比較好，但是彈性模量比不銹鋼稍高一點(diǎn)。鈦合金的彈性模量大 約是鈷鉻鉬合金或不銹鋼的一半（如圖 5 所示）。彈性越好的柄內(nèi)部應(yīng)力也越小， 可以更好地將壓應(yīng)力傳遞給近端的骨和骨水泥，但是，柄太大會降低骨水泥套層的 厚度，并對遠(yuǎn)端骨水泥套層產(chǎn)生過高的拉伸應(yīng)力。以上兩種情況都會產(chǎn)生骨水泥的

7、 斷裂和假體的松動。對于骨水泥固定的假體，不適合于用鈦合金。表面處理是另一個非常有爭議的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。有一些新設(shè)計(jì)的骨水泥固定的假 體，股骨柄的表面作粗糙處理、多孔涂層或預(yù)涂骨水泥。這些表面處理的方法提高 了骨水泥與柄之間的結(jié)合強(qiáng)度，因此限制了柄遠(yuǎn)端的移位和柄在骨水泥套層內(nèi)的微 運(yùn)動。由于假體與骨水泥套層之間結(jié)合良好，所以這些表面處理方法可以降低骨水 泥套層上的應(yīng)力。然而，如果假體柄一但與骨水泥套層剝離，則假體的粗糙表面會 加速磨損顆粒的形成，增加骨溶解的發(fā)生。因此，目前市面上的股骨柄都作了表面 拋光處理以避免類似的問題。研究數(shù)據(jù)表明，對股骨柄進(jìn)行某種程度的拋光處理后 臨床效果非常好。但是臨床數(shù)據(jù)

8、還不能充分說明某種設(shè)計(jì)優(yōu)于另一種。骨水泥套層在股骨柄周圍形成滿意的套層厚度是非常必要的，如果套層很薄，就成為薄 弱部 位， 從而發(fā)生內(nèi)水泥套層的斷裂。骨水泥斷裂進(jìn)而又導(dǎo)致假體枘的公動和置換手術(shù)的失敗。骨水泥套層的厚度由幾個因素決定。經(jīng)過處理后股骨髓腔的大小和 形狀與要植入的大小之間的關(guān)系非常重要：如果假體沒有比所使用的擴(kuò)髓器小一號 的話，就不會形成完整的骨水泥套層。股骨假體放置不當(dāng)會引起局部骨水泥層過 薄，例如，如果股骨柄放在明顯的內(nèi)翻位，則近端內(nèi)側(cè)和遠(yuǎn)端外側(cè)會出現(xiàn)局部骨水 泥套層過薄甚至出現(xiàn)缺損。目前，大部分假體的設(shè)計(jì)都具有假體中置機(jī)制，包括組 合型的或出廠時已裝配好的骨水泥占位器，有時候，

9、假體近端的幾何結(jié)構(gòu)可以保證 假體在植入時處于居中位置。骨水泥固定假體的臨床結(jié)果及手術(shù)要點(diǎn)骨水泥型THA的結(jié)果差別很大，影響結(jié)果的因素包括：（1患者的體格（2）假 體的類型（ 3）所采用的手術(shù)技術(shù)和骨水泥技術(shù)（ 4）手術(shù)醫(yī)生（ 5）對手術(shù)結(jié)果 的判斷（ 6）隨訪時間的長短。使用第一代骨水泥技術(shù)時， Charnley 全髖關(guān)節(jié)假體的臨床效果最好，除此之 外的 假體系列的效果都不如意，主要原因有：假體內(nèi)側(cè)邊角過窄，過尖引起骨水 泥套層上的應(yīng)力過高，假體幾何外形會引起局部骨水泥套層過厚。術(shù)前計(jì)劃非常重要。股內(nèi)假體模板用于確定合適的假體設(shè)計(jì)和尺寸。至于先擇 何種設(shè)計(jì)的股骨柄，要根據(jù)醫(yī)生的個人喜好和患者股

10、骨近端的幾何形態(tài)。所選擇的 假體型號要與髓腔相匹配，并留出足夠的骨水泥套層空間（套層厚度最低23mm）。股骨頸的截骨水平要使患者的兩條腿等長并且恢復(fù)患者固有的髖關(guān)節(jié)偏心距。 醫(yī)生喜歡用那些能夠把好的松質(zhì)骨保留下來用于與骨水泥互鎖的髓腔工具。很 多假體都需要用鉸刀對髓腔稍作處理，然后用擴(kuò)髓器對髓腔進(jìn)行擴(kuò)髓處理。這樣做 的目標(biāo)是使所準(zhǔn)備出的髓腔在冠狀面和矢狀面上處于正確位置。骨水泥型股骨柄設(shè)計(jì)原則小結(jié)頸領(lǐng)： 股骨柄帶有頸領(lǐng)將更有利于應(yīng)力的合理傳導(dǎo)，但是使用頸領(lǐng)的手術(shù) 技術(shù)要求高柄形態(tài)： 柄形態(tài)為直柄更容易形成完整的骨水泥套層。柄長度：初次髖關(guān)節(jié)置換手術(shù)，柄長度為100-130mm為最佳長度。柄的橫

11、截面： 柄體四周要避免尖角，以防止由于應(yīng)力集中而造成骨水泥斷 裂。柄外側(cè)而要寬，內(nèi)側(cè)要較窄，這樣會降低骨水泥上的張應(yīng)力，使用起來相對安 全。根據(jù)Crowninshield等人的研究24，圖4中G圖的梯形橫截面為最優(yōu)設(shè)計(jì)，外 側(cè)寬、內(nèi)側(cè)窄，這種橫截面的股骨柄內(nèi)側(cè)最大壓應(yīng)力與外側(cè)最大拉伸應(yīng)力之比最 大，使用起來最安全。柄體的材料： 由于鈦合金彈性模量太小，不適合用于骨水泥型股骨柄。 同時要想取得手術(shù)的最大成功，還必須注意手術(shù)工具的設(shè)計(jì)和手術(shù)技術(shù)的精 確。非骨水泥固定的股骨柄不用骨水泥固定的假體的設(shè)計(jì)原理已經(jīng)為人們所了解并接受。和膝關(guān)節(jié)不 同，非骨水泥固定的膝關(guān)節(jié)假體已經(jīng)越來越不受重視，而非骨水泥固

12、定的髖關(guān)節(jié)假 體卻依然受歡迎。下面的內(nèi)容闡述了非骨水泥固定的股骨假體的設(shè)計(jì)原理和特點(diǎn)， 計(jì)論了手術(shù)入出指征和患者選擇，總結(jié)了手術(shù)技術(shù)，討論已經(jīng)發(fā)表的結(jié)果和并發(fā) 癥。生物固定的基本原理生物固定的核心概念是在假體和骨之間產(chǎn)生一個 “活”的界面。多孔材料： 對多孔材料的研究已有 30 多年的歷史。這些材料主要包括鈷鉻鉬合 金、鈦及鈦合金、含碳材料、氧化鋁陶瓷、聚乙稀，甚至還有聚甲基丙烯 酸甲脂。多孔金屬材料強(qiáng)度大、抗研磨性能好、力學(xué)強(qiáng)度好，所以能夠承受高負(fù) 荷，因此比多孔聚合物應(yīng)用效果好。鈦的生物相容性比其它合金的生物相容性都要 好，但這并 不是骨長入的決定性因素。臨床研究發(fā)現(xiàn)，用燒結(jié)珠粒的方法得到

13、 的多孔覆層和用擴(kuò)散粘結(jié)金屬纖維得到的多孔覆層骨長入量沒有明顯差別?？讖酱笮。?50-400 m的孔徑可以產(chǎn)生持續(xù)的組織反應(yīng)，骨的形成速度最 快，生物固定的進(jìn)展也最好。假體的運(yùn)動： 假體在髓腔內(nèi)相對于原位置的運(yùn)動對于骨長入是一種負(fù)面 刺激，對于纖維組織的形成是一種正面刺激。雖然對這種運(yùn)動參數(shù)還沒有量化定 義，但“微運(yùn)動”一詞經(jīng)常被用來討論這一問題。文獻(xiàn)中提到，發(fā)生骨長入可接受 的界面運(yùn)動范圍為50-100卩m很明顯，這對手術(shù)中假體取得穩(wěn)固的生物固定提出 了很高的要求。 Soballe 等人的研究表明，在重復(fù)出現(xiàn)的微運(yùn)動的刺激下，帶有 HA 的多孔覆層假體周圍很快長出了越來越多的骨（界面強(qiáng)度不斷

14、加強(qiáng)），而沒有HA的多孔覆層假體骨長入效果較差。假體與骨床的貼合 : 假體與骨床緊密貼合，不僅對于立即穩(wěn)定性是必要 的，而且會有更快速和更完整的骨長入。假體多孔表面和骨之間的間隙應(yīng)該保持最 小，這個距離不應(yīng)該大于50卩m通過微互鎖達(dá)到力學(xué)固定 : 多孔覆層假體通過長入的組織與骨床構(gòu)成 微互鎖固定方式。如果長入組織為皮質(zhì)骨，則每平方英寸的剪切強(qiáng)度超過1 噸（15-25Mpa。如果長入組織為松質(zhì)骨，固定強(qiáng)度則比較差，比皮質(zhì)骨低一個數(shù)量 級。如果已知假體表面骨長入的量及單位面積上的界面強(qiáng)度，就可以知道假體由于 組織長入所達(dá)到的穩(wěn)定性。對于某些類型的假體，常常會有纖維組織長入；目前，人們對纖維組織的固

15、定 強(qiáng)度還沒有作定量研究。由于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有纖維組織長入的假體在翻修時也非常困 難，在用力取出假體時會把相鄰的松質(zhì)骨也一同撕脫掉，這樣看來，這種纖維性微 互鎖的力學(xué)強(qiáng)度也可以達(dá)到每平方英寸幾百磅。生物活性陶瓷的理化特性:人造HA和磷酸三鈣（TCP）作為生物活性 物質(zhì)或骨傳導(dǎo)物質(zhì)被用于假體涂層以增大骨在假體表面的長入范圍。 HA 的鈣/磷比 為1.67,性能穩(wěn)定，與TCP （鈣/磷比為1.5）相比，在體內(nèi)不容易被溶解掉。對于普通的假體柄，表面具有 HA涂層的假體，固定強(qiáng)度比不使用 HA的假體 強(qiáng)。對于表面具有多孔覆層的假體，使用HA后固定率和固定速度、骨長入假體表面的面積都比不使用 HA 的假體有提

16、高。但最終的應(yīng)力分布與不使用 HA 的類似。磷酸鈣涂層主要有兩種用途。一種是用于表面光滑的假體，依賴于骨這種物 質(zhì)的理化附著來增強(qiáng)固定。這種用途的磷酸鈣要求有很高的純度和很高的結(jié)晶度， 要求這種物質(zhì)盡可能地不溶解。由于磷酸鈣不可避免地具有一定的溶解度，所以第 二個用途是把HA或HA與TCP的混合物作為附加涂層覆于假體多孔覆層的表面， 利用骨傳導(dǎo)作用通過骨長入達(dá)到假體與骨的機(jī)械互鎖。在這種方式下，磷酸鈣的溶 解或吸收對假體的遠(yuǎn)期固定影響不大。TCP或HA應(yīng)用于假體表時，一般用等離子沉積的方法；假體基體一般選用鈦 合金，因?yàn)殁伜辖鹋c涂層的結(jié)合強(qiáng)度比鈷鉻鉬要高。涂層越薄，機(jī)械強(qiáng)度越好。涂 層的典型厚

17、度為50卩m,但是更厚的、200卩m以下的涂層臨床上也有廣泛應(yīng)用。HA 涂層假體的早期臨床結(jié)果是令人鼓舞的，但仍需要進(jìn)一步的研究結(jié)果作驗(yàn) 證，遠(yuǎn)期隨訪結(jié)果也有待作進(jìn)一步評估。HA 涂層也有許多潛在的缺點(diǎn)。如果涂層從柄上脫落，它可能會進(jìn)入關(guān)節(jié)間 隙，引起第三體犘擦，加速聚乙烯的磨損?；钚酝繉拥倪h(yuǎn)期生物學(xué)效應(yīng)值得深思。 目前還不知道這種假體周圍遠(yuǎn)期的骨重塑情況。也不知道這種生物活性涂層現(xiàn)有的 這種優(yōu)勢 （可靠的早期固定 ）是否會超過它將來可能出現(xiàn)的問題和價(jià)值提升的影響。生物固定假體表面的類型傳統(tǒng)的辦法是不同厚度的珠?；蚪饘倮w維在假體表面形成相互連接的三維多 孔網(wǎng)絡(luò)以利于組織長入 （圖 6，圖 7）

18、。常用的工藝是高溫?zé)Y(jié)或在高真空爐里用擴(kuò) 散方法制成。多孔結(jié)構(gòu)的鈦?zhàn)鳛榧袤w表面覆層也在臨床上應(yīng)用了好多年，還有一種 類似細(xì)胞結(jié)構(gòu)的鉭也開始在臨床上試用。多孔材料鉭不僅孔隙度高，而且強(qiáng)度好， 有可能作為人體結(jié)構(gòu)支架或移植骨替代品，當(dāng)然也可以作為假體的覆層。研究發(fā) 現(xiàn)，長入組織與假體表面構(gòu)成三維互鎖時具有優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性。然而與那些具有 普通多孔表面的假體相比，差別并不很大。而且這種三維互鎖固定在臨床上是否有 意義也是很有爭議的。如果沒有其它界面的抗剪切和抗壓性，假體與骨界面之間就 沒有單純的抗張力。如此說來，盡管一個界面的抗張性能相對較差，但整個假體也 會因?yàn)槠渌缑嫦鄬^強(qiáng)的抗剪切和抗壓性能而

19、得到穩(wěn)定支撐。與金屬粉和金屬纖維形成的多孔覆層相比，等離子噴涂所表成的涂層開口或 者說相互連接的孔隙少。用燒結(jié)珠粒的辦法只能形成一層珠粒，這為骨長入提供了一種非常有效的開 放型多孔結(jié)構(gòu)。這種表面處理方法最初的版本是應(yīng)用于 Lord Madreporique 髖關(guān)節(jié) 假體表面的半球形珠粒，直徑和空隙尺寸為 1-2mm。表面相對光滑或噴砂表面的假體也可以用于生物固定。這種表面的粗糙度一 般在5卩m的數(shù)量級，材料一般為鈦合金。這種表面處理方法的理念是骨在假體表 面沉積或者說是附著生長，固定強(qiáng)度不如傳統(tǒng)的骨長入和微互鎖的強(qiáng)度好。另外還在假體基體表面通過機(jī)加工、離子束雕刻或顯微滾花技術(shù)形成溝槽、 波紋或

20、小突起，以利于骨長入。動物實(shí)驗(yàn)表明，這種表面形態(tài)骨長入效果良好。通 過鑄造的空隙要大一些。生物固定假體材料特性、幾何形狀、表面處理 任何假體的設(shè)計(jì)都需要考慮到所用的材料的特性、形狀、與功能相關(guān)的幾何 結(jié)構(gòu)的特性、以及表面處理的特性。在這里我們只討論那些與臨床上選擇假體密切相關(guān)的特性、以及表面處理的特性。在這里我們只討論那些與臨床上選擇假體密切 相關(guān)的設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)。然而，人們對非骨水泥型 THA仍然缺乏完整的理解。通過對 英格蘭的 260家醫(yī)院進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，臨床上使用的非骨水泥固定的髖假體有30多種設(shè)計(jì)方式；最近在挪威的一項(xiàng)研究表明，市場上有 398 種不同型號和不同設(shè)計(jì)的非 骨水泥型髖關(guān)節(jié)假體

21、可供選擇。材料特性： 常用于制造非骨水泥型股骨假體的材料有鈷鉻鉬合金和鈦合 金。鈦合金具有更好的生物相容性，但是這兩種金屬在臨床上都有令人滿意的骨整 合。由于應(yīng)力傳遞是影響假體遠(yuǎn)期效果的重要因素，所以材料的彈性模量就顯得非 常重要。就這一點(diǎn)而言，鈦合金是比較有吸引力的，因?yàn)殁伜辖鸬膹椥阅Ａ颗c骨的 彈性模量最接近，大約是鈷鉻鉬彈性模量的一半。但是鈦合金有一個結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn) 是它的強(qiáng)度會由于表面的裂紋或缺口而明顯降低。鈦合金強(qiáng)度的這種缺口敏感性對 鈦合金的設(shè)計(jì)與制造是一個重大限制，尤其是對表面處理的限制。另一個需要考慮的是材料的毒性。體內(nèi)能檢測到的鈷鉻鉬濃度比較低，但是 即使體內(nèi)的濃度很低，也會造成

22、細(xì)胞毒性。相反，鈦合金在體內(nèi)的碎屑和離子釋放 都比較多，但是好象細(xì)胞對鈦的耐受性比較好。假體設(shè)計(jì)： 從概念上說，非骨水泥柄必須滿足：（1）可以達(dá)到立即穩(wěn)定固定（2）可以達(dá)到長期的生物固定（3）具有良好的生物相容性和長期的骨重塑 為了達(dá)到這些目標(biāo)，必須接受兩種設(shè)計(jì)理念：（1）? ? 光面假體通過壓配合可達(dá)到宏觀鎖住機(jī)制（2）帶紋理的假體通過壓配合可以達(dá)到微觀鎖住機(jī)制 柄與髓腔的配合與填充 ：可以設(shè)想，如果柄的形狀與股骨髓腔的近端和遠(yuǎn)端達(dá)到緊密配合，則可以得到柄的穩(wěn)定性，因此，接近正常股骨的應(yīng)力應(yīng)變模 式。不幸的是，股骨正常的應(yīng)變模式是在股骨頭和股骨頸都比較完好的情況下得到 的，任何髓內(nèi)負(fù)重的方式

23、都會明顯改變股骨的受力模式。有效的壓配合設(shè)計(jì)與骨的幾何結(jié)構(gòu)、髓內(nèi)的負(fù)重方式和界面之間的情況有關(guān)。 影響非骨水泥假體植入的重要因素是股骨形態(tài)的差異。由于股骨近端形態(tài)的變異性 很大，有人得出如下結(jié)論：與其要在不規(guī)則的股骨近端達(dá)到穩(wěn)定固定，還不如在股 骨干髓腔皮質(zhì)骨處得到穩(wěn)定的固定。在不使用骨水泥的情況下，為了得到穩(wěn)定的固 定，非骨水泥柄一般要比骨水泥柄大一點(diǎn)，這就使股骨柄的硬度明顯增加，因此容 易發(fā)生股骨近端的應(yīng)力遮擋。為了避免這一點(diǎn)，在柄的設(shè)計(jì)中常常加上凹槽、凹坑 等，以在柄體增大的情況下柄的硬度仍然不增加。眾所周知，柄與髓腔內(nèi)壁達(dá)到緊密配合可以得到穩(wěn)固的初始穩(wěn)定性。但是， 柄固定的牢固程度會在

24、幾個月后隨著骨重塑而減弱。通過對狗的研究表明，柄遠(yuǎn)端 配合緊密的確會增大遠(yuǎn)端接觸處的應(yīng)力（因此近端應(yīng)力就小了）。然而，這一現(xiàn)象 與長期的骨密度的改變并沒有相關(guān)性。在直徑上，柄比髓腔內(nèi)徑大出 0.5mm 就會 在插入柄時造成微應(yīng)變 100%的改變，這可以通過環(huán)形應(yīng)力的改變和骨的衰竭來發(fā) 現(xiàn)，這是壓配合柄固有的情形。文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，在狗身上做實(shí)驗(yàn)時，在直徑上柄比髓腔 大 1mm 時，在插入柄的過程中就會引起骨折。不管是近端還是遠(yuǎn)端，提到配合適當(dāng)，仍然存在著很多爭議。設(shè)計(jì)、負(fù)荷和穩(wěn)定性之間的關(guān)系： 仔細(xì)分析某種設(shè)計(jì)的股骨柄對髓腔 的填充情況可以預(yù)測它負(fù)重后的下沉情況。然而，正如 Rashmir-Raven

25、 等人發(fā)現(xiàn)的 那樣，沖擊 力和植入過程對下沉的影響要比所謂的 “配合與填充 ”更大。柄在術(shù)后早期就下沉 2-3mm 與術(shù)后疼痛的相關(guān)性不大，而股骨柄旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定卻有臨床癥狀，尤其是在 站起來或爬樓梯時有明顯的疼痛。對股骨柄幾何外形的研究發(fā)現(xiàn)，彎柄抵抗不同面上的扭矩的能力優(yōu)于直柄，但這兩種柄在軸向上的穩(wěn)定性差別并不明顯。但是在臨 床上，還沒有發(fā)現(xiàn)有效證據(jù)來證明近端彎曲的效用。總之，通過對柄在髓腔內(nèi)的位置的研究發(fā)現(xiàn)柄在股骨長軸上的下沉影響不大， 而且仍然有基本的骨整合；但是旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定卻與臨床效果差相關(guān)性極大。正如上面 所說，通過對柄在髓腔內(nèi)的位置的研究發(fā)現(xiàn)，假體的負(fù)重方式是不同假體和不同表 面處理之

26、間的重要區(qū)別。柄的設(shè)計(jì)與骨重塑： 這是一個比較復(fù)雜但相當(dāng)重要的問題，當(dāng)前股骨柄 設(shè)計(jì)都在嘗試把一部分負(fù)荷傳遞到股骨近端的干骺區(qū)。應(yīng)力傳遞的有效性與假體的 彈性模量、形狀、大小，以及有無頸領(lǐng)、多孔涂層的分布和手術(shù)技術(shù)有關(guān)。由于鈦 合金和鈷鉻鉬之間彈性模量的差異，導(dǎo)致鈦合金在股骨近端造成的應(yīng)力遮擋比鈷鉻 鉬小 30%、在遠(yuǎn)端造成的剪切應(yīng)力也比鈷鉻鉬小 30%。動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，骨重塑和 X 射線發(fā)現(xiàn)的良好匹配之間沒有明顯的相關(guān)性 69 。骨水泥假體造成的骨吸收明顯比 非骨水泥假體的要小。頸領(lǐng)： 大部分近端多孔覆層、干骺區(qū)占滿型的股骨假體都沒有頸領(lǐng)，因?yàn)轭i 領(lǐng)會限制柄在髓腔內(nèi)插入的深度。而且，如果錐度設(shè)

27、計(jì)的柄帶有頸領(lǐng)，則頸領(lǐng)會限 制柄的下沉，而這種錐度柄的設(shè)計(jì)初衷是允許柄在植入初期有輕微下沉，以使柄在 髓腔內(nèi)處于一個穩(wěn)定的位置。但是還沒有任何科學(xué)研究或臨床數(shù)據(jù)來說明非骨水泥 柄帶有頸領(lǐng)的缺點(diǎn)及具體數(shù)值。研究表明，帶有頸領(lǐng)的確提高了柄的穩(wěn)定性，在單 腿站立和爬樓梯時可以看到這一點(diǎn)。壓配合型無領(lǐng)加長柄會使股骨近端的壓應(yīng)變比 正常股骨大 15%，而有領(lǐng)柄使股骨近端的壓應(yīng)變比正常股骨大 50%。有些生產(chǎn)廠家 為了照顧醫(yī)生的選擇，提供組合型頸領(lǐng)，使同一個股骨假體可以帶頸領(lǐng)使用也可以 不帶頸領(lǐng)使用。這樣做通常會使人想到他們?nèi)狈α钊诵欧幕A(chǔ)研究和臨床資料。 頸領(lǐng)好象既沒有改善股骨近端的骨重塑，也沒有阻止

28、柄的下沉。全噴涂假體由于它與股骨干處的“刮擦配合”而具有良好的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。這 種假體在干骺區(qū)往往并沒有占滿髓腔，因此帶有頸領(lǐng)會有助于防止這種假體的早期 下沉。表面處理正如前面所說，非骨水泥固定的股骨假體有兩種設(shè)計(jì)思想：光面外形具有宏 觀鎖住機(jī)制，而表面處理具有微觀鎖住機(jī)制。從理論上說，光面股骨柄引起的股骨 近端應(yīng)力遮擋比較小。然而在臨床上和實(shí)驗(yàn)中都沒有觀察到這種現(xiàn)象。如今，大家 基本都能接受所謂的宏鎖住機(jī)制很難達(dá)到長期的無痛使用，而生物固定則不然，因 為柄與股骨髓腔之間具有生物骨整合。因此，非骨水泥型的光面柄如今已經(jīng)不常用 了。關(guān)于最佳的表面處理方法，當(dāng)前骨長入效果較好的是孔直徑在150-40

29、0 微米充許骨附著或骨長入的表面紋理包括：燒結(jié)珠粒、金屬絲網(wǎng)、等離子噴涂。不同的表 面處理過程所得到的表面紋理具有不同的密度、不同的附著強(qiáng)度、不同的孔隙度。 但通過對文獻(xiàn)的復(fù)習(xí)可以清楚地發(fā)現(xiàn)，表面處理對骨長入和骨重塑的影響要比整體 設(shè)計(jì)的影響小。當(dāng)我們選擇一個假體時，關(guān)于表面處理要考慮三點(diǎn)：多孔表面在圓周的分布 情況部分、僅覆蓋近端還是覆蓋整個柄體；表面處理是否還加上 HA 或磷酸三鈣或其它 生物因子。四周表面處理： 雖然并不要求有骨整合，但是仍然推薦使用四周處理， 這樣可以減少碎屑沿兩個小凸起之間向遠(yuǎn)端滑動。雖然基礎(chǔ)研究對這種看法的支持 有限，但是今天大部分外科醫(yī)生都接受四周表面處理的概念。

30、近端多孔覆層假體： 由于這種假體有很多種設(shè)計(jì)參數(shù)，而且臨床應(yīng)用時 間短，這樣對近端多孔覆層的非骨水泥假體就很難得出一個肯定的結(jié)論。比如材料 可以是鈷鉻鉬或鈦合金；覆層可以是珠粒、絲網(wǎng)、等離子噴涂。從匯總到的數(shù)據(jù)可以看出，很多種近端多孔涂層的假體，在初次置換手術(shù)后 都可以得到穩(wěn)定的生物固定。在 2-9 年的隨訪中，力學(xué)松動率（因?yàn)楣晒潜臒o菌 性松動或X線松動而需要翻修的癥例）為2%-10 %。甚至有報(bào)導(dǎo)，在隨訪差不多相 同的時間里，這種結(jié)果上的差異是有多方面原因的，例如宿主骨的因素、后術(shù)技 術(shù)、假體的設(shè)計(jì)等因素。雖然這些因素都起一定的作用，但是假體的設(shè)計(jì)對最終的 結(jié)果起著最重要的作用。Pill

31、iar 等人的研究表明，假體的初始穩(wěn)定性影響著骨長入的發(fā)生。那么，從邏 輯上說，手術(shù)經(jīng)驗(yàn)越豐富、手術(shù)技術(shù)越進(jìn)步，所達(dá)到的假體與髓腔的 “匹配與填充 ” 就可能越好，因此也就越有可能改善骨長入情況。臨床研究也證實(shí)了這一推理。因 此，改進(jìn)假體設(shè)計(jì)和手術(shù)技術(shù)，可以改善假體柄的固定，從而提高臨床結(jié)果。一般認(rèn)為，假體不穩(wěn)定是造成大腿明顯疼痛的最常見原因。也有個別固定良 好的股骨假體也有大腿痛現(xiàn)象。情況好的患者，術(shù)后大腿痛的頻率與骨水泥柄相似；而大多數(shù)情況下，這種近 端多孔覆層的股骨假體術(shù)后大腿痛的幾率大于骨水泥柄。為了降低固定良好的非骨水泥假體引起大腿痛的發(fā)生率，生產(chǎn)廠家通過在假體 上開狹槽、長槽、使假

32、體的中遠(yuǎn)段變細(xì)來降低股骨假體遠(yuǎn)端的硬度（帶或不帶組合 式的柄遠(yuǎn)端）。為了驗(yàn)證這些措施的臨床效果，Bourne等人對105個Mallory-Head假體（這是一種由鈦合金制成的假體，近端有等離子涂層，沒有占滿股骨干處的髓 腔）進(jìn)行了臨床隨訪，發(fā)現(xiàn)術(shù)后兩年，只有2%的髖有輕微的大腿痛，中度大腿痛只占 1%。雖然這是股骨柄革新后的早期結(jié)果，但不知道這一結(jié)果是設(shè)計(jì)上改變造 成的，還是因?yàn)橛辛烁涌煽康墓切怨潭?。有人還嘗試過增加對骨髓腔的擴(kuò)大，從 而在股骨近端得到緊密的固定。這樣可以降低大腿痛并降低應(yīng)力遮擋。臨床結(jié)果表 明，使用這種技術(shù)使術(shù)后大腿痛的患者降到了 2%，而且固定良好，臨床效果佳。全柄體多孔

33、覆層的股骨假體： Engh 和他的同事是美國使用全覆層假 體時間最長，經(jīng)驗(yàn)最豐富的人。在對 AML 假體的初步研究中，他們使用的假體只 有有限的型號，總共做了 307例髖關(guān)節(jié)手術(shù)，隨訪 2至 5年。其中 195例股骨柄假 體能夠占滿髓腔， 100%獲得了穩(wěn)固的固定（ 93%有骨長入， 7%有穩(wěn)定的纖維長 入）。另外 112 個股骨假體沒有占滿髓腔，只有 93%的柄是穩(wěn)定的，只有 69%有骨 性固定。有 14%的人出現(xiàn)了大腿痛， 21%的患者有跛行；使用小一號的股骨柄的患 者，跛行和大腿痛更為常見。在能夠得到全號的 AML 假體時，這個小組又植入了 227 個全覆層 AML 假體并且進(jìn)行了平均

34、8.4年的隨訪。在這一組患者中，股骨柄無 菌性松動的翻修率僅為 0.4%，只有 1.3%的股骨柄有 X 光松動但無須翻修。大腿痛 的發(fā)生率減小到1.2%。Pellegrini等人也報(bào)告了使用這種全覆層假體的類似結(jié)果。應(yīng)力摭擋是全覆層假體需要特殊關(guān)注的問題。在一個對 411例AML假體進(jìn)行隨 訪的過程中， Engh 和他的同事在 4.1%的患者中發(fā)現(xiàn)了嚴(yán)重的應(yīng)力摭擋，在 14.1% 的患者中發(fā)現(xiàn)了中度的應(yīng)力摭擋。應(yīng)力摭擋和以下幾個因素成正比： 1、假體遠(yuǎn)端 有骨長入； 2、柄體直徑較大； 3、術(shù)前有骨質(zhì)減少癥。使用全覆層假體可以得到穩(wěn) 定而可靠的固定，但要權(quán)衡一下潛在的應(yīng)力摭擋問題和潛在的翻修難

35、的問題。應(yīng)力 摭擋的影響仍然需要進(jìn)一步的了解。壓配合型非多孔覆層的非骨水泥股骨假體以上討論一些在北美最常見的一些非骨水泥假體。但是沒有涉及到無涂層的、光面或有粗大紋理的非骨水泥股骨柄。 Dupark和Massion報(bào)告了 203例使用光 面解剖型設(shè)計(jì)的鈦合金柄的臨床應(yīng)用情況，隨訪 2-6年，32個股骨柄因?yàn)橛兴蓜影Y 狀已經(jīng)被翻修，145例在X光隨訪中結(jié)果令人滿意，59例有廣泛的X光透亮線，22 例有松動。 5 年隨訪中股骨柄無翻修無松動的存活率僅為 77%。另外有一組患者使用無表面多孔覆層、表面粗糙處理的鈦合金柄，雖然沒有 在北美廣泛應(yīng)用，但臨床效果比光面股骨柄的明顯提高。 Blaha 和他的

36、同事報(bào)告了 意大利的 300例使用 CLS 假體（一種帶有楔形和錐度設(shè)計(jì)的、表面粗糙處理的、非 多孔覆層的鈦合金假體）。在 5 到 8 年的隨訪中（平均隨訪 7 年），只有 0.8%的假 體是因?yàn)闊o菌性松動而需要翻修的，有 0.8%的假體有 X 光松動（無菌性力學(xué)松動 率為 1.6%）。大部分的非骨水泥假體用于骨性關(guān)節(jié)炎和骨質(zhì)良好的患者。非骨水泥假體用 于其他患者人群的結(jié)果有待特別討論。與假體設(shè)計(jì)有關(guān)的并發(fā)癥非骨水泥和骨水泥固定的全髖關(guān)節(jié)置換存在著一些共同的并發(fā)癥，比如軟組 織的問題、神經(jīng)血管的問題、髖關(guān)節(jié)不穩(wěn)定等。另外非骨水泥固定的假體還存在著 一些特殊的問題：術(shù)中骨折、假體松動、骨溶解、應(yīng)

37、力摭擋、異位骨化等。術(shù)中股骨骨折：在Mayo醫(yī)院，非骨水泥術(shù)中骨折率為3.9%，骨水泥術(shù)中 骨折率為 0.1%。發(fā)生術(shù)中骨折后可以用環(huán)扎帶來處理，有些改為骨水泥固定。如 果在近端多孔覆層的股骨柄插入過程中造成骨折，這種骨折通常是股骨近端的一個 微小的裂縫，用環(huán)扎帶固定就可以了。大多數(shù)情況下，輕微的、非錯位性的骨折仍 然可以用非骨水泥柄。只有在骨出現(xiàn)裂縫后使用環(huán)扎帶仍然得不到滿意的固定時， 才考慮使用骨水泥固定的假體或全柄體多孔覆層假體。使用遠(yuǎn)端占滿型的全涂層假體與近端涂層假體與近端涂層的假體發(fā)生術(shù)中骨 折的方式不同，遠(yuǎn)端占滿型的全涂層假體一般是股骨干處劈裂型骨折。如果劈裂處 擴(kuò)展到柄遠(yuǎn)端尖部，

38、推薦在術(shù)中使用內(nèi)固定術(shù)。近端骨折用環(huán)扎帶和遠(yuǎn)端固定型全 涂層假體柄來處理。采用這種方案，隨訪 1-10年（平均 3年）沒有發(fā)生副作用。假體松動： 非骨水泥型假體柄的松動可能有很多力學(xué)原因。很明顯，最常 見的原因是假體植入的頭幾個月里，多孔覆層上沒有骨長入。在有些情況下纖維組 織長入充分的話，也會使假體固定良好，功能正常。但有些情況下假體會松動從而 出現(xiàn)臨床上的假體失敗。有很多有效的方法可以避免這種并發(fā)癥的發(fā)生：1、小心選擇適合的患者； 2、小心選擇適合的假體； 3、仔細(xì)地進(jìn)行手術(shù)操作，重點(diǎn)是使用 合適型號的假體并在術(shù)中使假體得到牢固固定。假體柄的力學(xué)松動還有其它的原 因，比如，有些病例中，嚴(yán)重

39、的骨溶解可能導(dǎo)致假體的松動。骨溶解 ：通常是由磨損碎屑引起的。不同設(shè)計(jì)的假體和不同的隨訪年限， 局部骨溶解的發(fā)生率差別很大。那些近端帶有四周多孔覆層的假體遠(yuǎn)端骨溶解的風(fēng) 險(xiǎn)好象小于只有成片區(qū)域才有多孔覆層的假體。理論分析看，這種成片區(qū)域的多孔 覆層為磨損碎屑提供了到達(dá)假體遠(yuǎn)端的通道。因此，帶有周邊覆層的假體柄似乎能 夠更有效地封住股骨上端 （即形成所謂的 “密封圈 ”），避免磨損碎屑到達(dá)柄的遠(yuǎn)端。 這種柄股骨遠(yuǎn)端骨溶解率為 2%（平均隨訪 4年）到 10%（平均隨訪 7 年）。而成片的多孔覆層所引起的骨溶解率為 12%（隨訪 5-5.5 年）。 Goetz 等人的 研究發(fā)現(xiàn)，這種成片的多孔覆層

40、所引起的骨溶解率為 29%（平均隨訪 4 年）。盡管 成片多孔覆層的假體柄所引起的遠(yuǎn)端骨溶解率似乎更常見，但是這種關(guān)系仍然沒有 得到肯定的證實(shí)；而且，很明顯，任何非骨水泥型（或骨水泥型）股骨假體遠(yuǎn)端都 會發(fā)生骨溶解，尤其是松動的假體遠(yuǎn)端。而近端帶有周邊多孔覆層的股骨柄近端固 定良好，但常常在近端有嚴(yán)重的骨溶解發(fā)生。嚴(yán)重的近端骨溶解會削弱近端骨的強(qiáng) 度，從而引起大轉(zhuǎn)子或小轉(zhuǎn)子骨折。應(yīng)力遮擋： 應(yīng)力遮擋的發(fā)生與骨科植入物有關(guān)，因?yàn)橹踩胛锔淖兞司植?骨的應(yīng)力。對于股骨假體來說，全多孔覆層假體遠(yuǎn)端有骨長入，所以通常會造成明 顯的應(yīng)力遮擋。硬度較高、橫截面較大的假體柄造成的應(yīng)力遮擋比那些彈性好、橫 截面

41、較小的假體嚴(yán)重。 Haddad 等人的研究表明，患者骨的質(zhì)量對骨溶解的影響更 明顯。研究表明，對側(cè)患有明顯骨質(zhì)減少癥的患者，植入全多孔覆層的假體后出現(xiàn) 嚴(yán)重應(yīng)力遮擋的危險(xiǎn)性更高。由于還沒有更好的辦法來處理嚴(yán)重的應(yīng)力遮擋問題，所以對于一個固定良好 的假體來說，隨訪觀察是最好的辦法。手術(shù)技術(shù)手術(shù)禁忌征： 非骨水泥假體置換手術(shù)不適用于那些患有代謝性骨病、骨質(zhì) 差、骨質(zhì)疏松、或者是余生不長的患者。比較典型的情況是 65 歲以上的患者一般 不考慮使用這種假體除非他們的活動量比較大。 70 歲以上的患者，不論活動量多 在，最好使用骨水泥固定的假體。術(shù)前計(jì)劃： 術(shù)前計(jì)劃可以使假體在干骺端和股骨干處與骨髓腔達(dá)

42、到最佳配 合。由于股骨近端和遠(yuǎn)端和遠(yuǎn)端幾何形態(tài)的變異性很大，所以需要對正位片和側(cè)位 片同時進(jìn)行測量。股骨近端和遠(yuǎn)端大小的比例關(guān)系是選擇假體的依據(jù)。因此，髓腔 很大，近端呈喇叭口形的股骨（ A 型股骨）通常使用全接觸型的、峽部緊密配合型 的假體。而遠(yuǎn)端 -近端幾何形態(tài)相對正常的股骨 （B 型股骨） 可以考慮使用近端緊密 配合型假體。股骨髓腔呈在 “煙囪”狀的股骨（ C 型）最好考慮使用骨水泥固定。股骨頸截骨 ： 為了精確地估計(jì)截骨的深度、方向，確定截骨線，需要使用 截骨模板。在截去股骨頭時，截骨水平是最重要的。髓腔的處理： 要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固的固定，要么選擇近端干骺區(qū)固定，要么選擇全 接觸股骨干區(qū)固定。

43、對于前一種情況，要選用錐形鉸刀處理髓腔。如果選擇全接觸 股骨干區(qū)固定方式，則有必要使用柱形或者說直的髓腔鉸刀來處理髓腔。對于彎柄 而言，要使用軟鉸刀。對于柱形柄，要使用直的硬鉸刀。使用鉸刀擴(kuò)髓的目的是讓 不同形態(tài)、不同大小的股骨髓腔內(nèi)插入特定形態(tài)的、型號有限的假體。近端固定的 假體要求股骨近端干骺區(qū)被假體占滿。相反，對于股骨干區(qū)占滿型的全噴涂假體， 所選擇的假體型號必須使假體在股骨干區(qū)與髓腔緊密配合。用鉸刀處理完髓腔后，還要用一系列的髓腔銼來處理股骨近端。髓腔銼以后 適的前傾角沿著髓腔壁向下。當(dāng)最后一號髓腔銼打入髓腔后，用扭力扳手測扭轉(zhuǎn)穩(wěn) 定性。 如果髓腔銼在髓腔內(nèi)沒有運(yùn)動，則表明假體會有穩(wěn)定

44、的固定。動物實(shí)驗(yàn)研究表明， 如果髓腔銼與假體柄高度匹配，在用銼處理髓腔時，股骨的應(yīng)變大約為100 個微應(yīng)變。而當(dāng)柄插入髓腔時，股骨的應(yīng)變增加到 100 個微應(yīng)變，這一結(jié)果表明，髓腔銼 與假體的穩(wěn)定性有關(guān)，但不是唯一的影響因素。試驗(yàn)復(fù)位： 一旦某個號碼的髓腔銼可以使假體得到穩(wěn)定的固定，則將該銼 留在髓腔內(nèi)，用組合型試頭和試脖小心地進(jìn)行試驗(yàn)復(fù)位。髖關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性可以通過 伸髖和外旋來評價(jià)，這樣可以保證股骨柄或髖臼假體不至于過度前傾。屈曲內(nèi)旋動 作可以保證假體有足夠的前傾角度。插入： 和骨水泥型假體的植入不一樣，在插入非骨水泥假體之前對髓腔進(jìn) 行沖洗弊多利少。血、骨碎片和骨髓會增強(qiáng)骨的整合。在將假體插

45、入髓腔時，要保 證適當(dāng)?shù)姆轿缓颓皟A角。插入深度不同設(shè)計(jì)的假體有不同的表示方法。大部分假體 不使用頸領(lǐng)，插入時直到得到穩(wěn)定的固定為止。研究表明，打擊力量與術(shù)后假體的 下沉有直接關(guān)系。一系列的輕度打擊要優(yōu)于一次性的重?fù)?，因?yàn)橹負(fù)魰鸸晒墙?端骨折。術(shù)中骨折： 研究表明，術(shù)中使用直徑比髓腔銼大 1mm 的假體就會引起術(shù)中 骨折。影響假體使用壽命的重要因素對于非骨水泥型關(guān)節(jié)置換假體，有一些理論的實(shí)際的問題變得越來越明顯。這 些問題主要與假體本身的力學(xué)問題有關(guān)，其它還有生物學(xué)本身的問題。1、覆層的力學(xué)強(qiáng)度粗略地說，多孔覆層的力學(xué)強(qiáng)度，靜態(tài)負(fù)荷時應(yīng)達(dá)到3012MPa 以上（ 4，400psi）,疲勞測試

46、時應(yīng)達(dá)到12MPa（ 1,800psi）。如果覆層在假體基體上的粘結(jié)強(qiáng) 度不夠，則容易整片地脫落下來，造成假體松動、炎癥反應(yīng)（最終導(dǎo)致骨溶解）、 第三體摩擦等不良影響。2、假體基體的強(qiáng)度 假體基體的強(qiáng)度會因?yàn)闊崽幚砗驮诨w表面用冶金方法覆蓋多孔覆層而降 低。燒結(jié)而成的鈷鉻鉬假體的疲勞強(qiáng)度小于或等于鑄造鈷鉻鉬假體的疲勞強(qiáng)度,比鍛造 鈷鉻鉬假體的疲勞強(qiáng)度低三倍。盡管多孔覆層的股骨柄很少發(fā)生斷裂,但還是有一 些這方面的報(bào)導(dǎo),最常見的是柄體較小、全覆層的 AML 假體。金屬絲覆層常用于 鈦合金假體表面,因?yàn)檫@種工藝在加工過程中溫度低,不會使鈦合金發(fā)生相變,因 此不會改變鈦合金的疲勞強(qiáng)度。等離子噴涂過程

47、中沒有加熱,所以假體基體仍然可 以保持較高疲勞強(qiáng)度。但是這種假體疲勞強(qiáng)度的保持是以覆層粘結(jié)強(qiáng)度的降低為代 價(jià)的。即使不考慮熱處理的影響,使用冶金方法形成多孔覆層時,也會在鈦合金表 面形成應(yīng)力集中點(diǎn),從而降低鈦合金的疲勞強(qiáng)度,原因是鈦合金的缺口敏感性使鈦 合金假體在受到張應(yīng)力時容易造成疲勞斷裂。因此,對于鈦合金假體,多孔覆層僅 限于在柄的近端使用,而且禁止在柄外側(cè)使用,因?yàn)橥鈧?cè)區(qū)為柄的高張應(yīng)力區(qū)。3、假體的穩(wěn)定性 假體獲得良好骨長入的先決條件是假體與骨之間要達(dá)到高度的力學(xué)穩(wěn)定性。這就需要仔細(xì)的手術(shù)方法和精心設(shè)計(jì)的手術(shù)工具來使假體與骨在干骺端和股骨干處獲得良好的匹配。很多研究都表明，近端和遠(yuǎn)端都達(dá)

48、到緊密配合時可以使假體獲得整體穩(wěn)定固定。 Schneider 等人研究發(fā)現(xiàn)彎柄的扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性比較差。在歐洲和北美，直 柄比彎柄更受歡迎，也許是因?yàn)槭褂弥北鷷r，股骨髓腔處理起來容易、準(zhǔn)確、簡 單。如果擴(kuò)髓時不把髓腔遠(yuǎn)端過度處理，則很難把一個彎柄完全插入到髓腔內(nèi)，因 此彎柄的遠(yuǎn)端很難與骨髓腔達(dá)到緊密配合。另外，彎柄的遠(yuǎn)端也不容易再增加防旋 轉(zhuǎn)凹槽；全柄體都有多孔覆層和骨長入的彎柄，在翻修取出時難度極大180 。目前還沒有令人信服的證據(jù)表明柄有領(lǐng)或無領(lǐng)對臨床結(jié)果和近端骨重塑有正面 影響。假體的頸領(lǐng)除了可以增加初始的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性和軸向穩(wěn)定性外，還可以明確指 示柄的插入深度、將軸向應(yīng)力傳遞到股骨近端、阻止假

49、體下沉。當(dāng)骨長入發(fā)生后， 由于假體與骨之間的微互鎖加強(qiáng)，所以假體與骨之間的抗剪切強(qiáng)度增大，因此，頸 領(lǐng)的優(yōu)勢就不明顯了。組織長入假體后，假體出現(xiàn)了二次穩(wěn)定。就 AML假體的臨床評分、X線松動和 翻修資料來看，全覆層假體的臨床效果優(yōu)于近端覆層假體。4、假體的組合情況 設(shè)計(jì)組合型假體是為了適應(yīng)個體解剖的差異，達(dá)到假體與股骨髓腔近端和遠(yuǎn)端的“匹配與填塞 ”，從而提高假體的穩(wěn)定性。然而沒有證據(jù)表明組合式假體比單 塊的股骨假體的臨床效果更好。另外，組合式假體的組件連接處發(fā)生腐蝕和磨損后 會產(chǎn)生額外的碎屑。5、與應(yīng)力相關(guān)的骨吸收 應(yīng)力遮擋是一個基本的固體力學(xué)問題，當(dāng)骨與金屬假體相連接，二者平行負(fù)重，硬度較高的假體承受的大部分的負(fù)荷。一般地說，這種應(yīng)力優(yōu)先通過假體傳遞 的程度隨著假體與骨之間的硬度的差別的增加和二者連接牢固程度的增加而增加。由于彎曲硬度和扭轉(zhuǎn)硬度與假體尺寸的四次方成正比，所以，改變假體的大小可以 明顯改變假體的硬度。這些力學(xué)原理可以解釋髖關(guān)節(jié)手術(shù)后的大部分問題。比如，股骨柄硬度較高 而且與股骨通過骨長入達(dá)成牢固的連接，這樣就容易因應(yīng)力遮擋而造成嚴(yán)重的骨吸 收。如果使用