金屬-金屬界面髖關(guān)節(jié)置換后的血清金屬離子水平測(cè)定及分析

1、金屬-金屬界面髖關(guān)節(jié)置換后的血清金屬離子水平測(cè)定及分析 中國(guó)組織工程研究 第20卷 第53期 20161223出版 Chinese Journal of Tissue Engineering Research December 23, 2016 Vol.20, No.53 www. CRTER.org ·研究原著· 崔 鵬，姜文學(xué)，范 猛，萬(wàn)彥林(天津市天津醫(yī)院骨科，天津市 300211；天津市第一中心醫(yī)院骨科，天津市 300192) 2 2 21 2 2016，20(53):7909-7916. DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.53.

2、001 ORCID: 0000-0001-9624-3071(姜文學(xué)) 文章快速閱讀： 文題釋義： 金屬-金屬髖關(guān)節(jié)表面置換：應(yīng)用類人體髖關(guān)節(jié)臼柄式全髖假體，表面置換為髖臼帽及股骨頭杯假體，覆蓋重建股骨頭和髖臼表面已破壞關(guān)節(jié)面，以恢復(fù)髖關(guān)節(jié)功能。表面置換可最大限度保留髖關(guān)節(jié)股骨側(cè)骨量，方便翻修及更改全髖置換，適用于年輕患者，假體界面均為合金材料。 血清金屬離子：全髖或表面假體主要成分為鈷鉻鉬合金，界面之間摩擦產(chǎn)生金屬碎屑，釋放離子入血產(chǎn)生不良反應(yīng)，血清中離子濃度可體現(xiàn)假體磨損程度，不同的假體位置會(huì)因?yàn)閼?yīng)力原因?qū)е履p程度不同。 摘要 背景：金屬-金屬髖關(guān)節(jié)假體適合活動(dòng)量較大年輕患者，但界面之間

3、摩擦?xí)?dǎo)致金屬碎屑釋放金屬離子入血，準(zhǔn)確的測(cè)定及分析有助于指導(dǎo)臨床操作。 目的：采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定髖關(guān)節(jié)表面置換及金屬-金屬全髖置換患者不同時(shí)間血清鈷(Co)、鉻(Cr)、鉬(Mo)離子水平并對(duì)比探討其影響因素。 方法：納入髖關(guān)節(jié)表面置換患者共32例40髖，金屬-金屬全髖置換患者12例14髖，將6例正常人血清金屬離子水平均值作為正常參考值，所有患者置換后均通過X射線及CT測(cè)量假體位置，應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)可較準(zhǔn)確測(cè)定髖關(guān)節(jié)置換后患者的血清金屬離子水平。 結(jié)果與結(jié)論：表面置換假體Co離子水平置換后1年到達(dá)頂峰，較正常值高7.7倍；Cr離子水平置換后9個(gè)月到達(dá)頂峰

4、，為正常值7.5倍；Mo離子水平總體為上升趨勢(shì)，置換后5年為正常7.8倍(P < 0.05)。全髖置換后5年Co、Cr離子水平分別為正常值10.6倍和9.8倍。應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀可較準(zhǔn)確測(cè)定髖關(guān)節(jié)置換后患者的血清金屬離子水平，表面置換血清Co金屬離子置換后1年到達(dá)峰值，Cr離子置換后9個(gè)月到達(dá)峰值，置換后5年趨于平穩(wěn)。置換后5年全髖置換離子水平略高于表面置換。結(jié)果證實(shí)，金屬-金屬界面假體髖關(guān)節(jié)置換后金屬離子水平較正常明顯升高，且存在較明顯的上升與趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，濃度高低與髖臼假體位置有密切關(guān)系，并受置換后關(guān)節(jié)功能影響明顯。 關(guān)鍵詞： 骨科植入物；人工假體；髖關(guān)節(jié)；表面置換

5、；全髖置換；金屬-金屬界面；金屬離子；髖臼前傾角；髖臼外展角；Harris評(píng)分，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 主題詞： 組織工程；髖關(guān)節(jié)；髖臼 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 崔鵬，男，1985年生，山東省人，漢族， 2012年天津醫(yī)科大學(xué)畢業(yè)，碩士，醫(yī)師。 通訊作者：姜文學(xué)，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，天津市第一中心醫(yī)院骨科，天津市 300192 中圖分類號(hào):R318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-4344 (2016)53-07909-08 稿件接受：2016-10-17 7909 Cui Peng, Master, Resident phy

6、sician, Department of Orthopedics, Tianjin Hospital, Tianjin 300211, China Corresponding author: Jiang Wen-xue, Ph.D., Professor, Masters supervisor, Department of Orthopedics, Tianjin First Center Hospital, Tianjin 300192, China www. CRTER.org Detection and analysis of serum metal ions concentratio

7、n level after metal-to-metal hip arthroplasty Cui Peng1, Jiang Wen-xue2, Fan Meng2, Wan Yan-lin2 (1Department of Orthopedics, Tianjin Hospital, Tianjin 300211, China; 2Department of Orthopedics, Tianjin First Center Hospital, Tianjin 300192, China) Abstract BACKGROUND: Metal-metal hip prosthesis is

8、suitable for young patients with a large amount of activity, but the friction between the interface will lead to metal debris, and release metal ions into blood. Accurate determination and analysis will help to direct clinical operation. OBJECTIVE: To determine serum cobalt (Co), chromium (Cr), and

9、molybdenum (Mo) ion levels at various time points in patients resurfacing arthroplasty of the hip (RSAH) and metal-metal total hip arthroplasty (M-M THR) by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and analyze the influential factors. METHODS: We included 32 patients undergoing RSAH (4

10、0 hips) and 12 patients undergoing M-M THR (14 hips). Average metal ion value of six normal people was considered as normal reference value. Prosthesis position was measured by using X-ray and CT after replacement. ICP-MS could accurately determine serum metal ion levels in patients after hip arthro

11、plasty. RESULTS AND CONCLUSION: The concentrations of serum Co ion reached the peak at 1 year after operation, which was 7.7-fold relative to normal people. Cr ion reached its peak at 9 months after operation, which was 7.5-fold relative to normal people. Mo ion concentration kept the increased tren

12、d, reached 7.8-fold 5 years after replacement relative to normal people (P < 0.05). Five years after total hip arthroplasty, Co and Cr ions concentrations were 10.6-fold and 9.8-fold relative to normal people, respectively. ICP-MS could precisely measure serum metal ion levels after hip arthr

13、oplasty. Serum Co ions reached a peak at 1 year, and Cr ions reached a peak at 9 months, and stabilized after 5 years. Above ion levels were slightly higher than that of RSAH. These findings concluded that metal ion concentrations rose obviously compared to the normal level after metal-metal hip pro

14、sthesis, and had an obvious trend of increasing and stability. The concentrations had close relationship with the acetabulum prosthesis position, and affected by the joint function after surgery. Subject headings: Tissue Engineering; Hip Joint; Acetabulum Cite this article: Cui P, Jiang WX, Fan M, W

15、an YL. Detection and analysis of serum metal ions concentration level after metal-to-metal hip arthroplasty. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu. 2016;20(53):7909-7916. 2-6 0 引言 Introduction 髖關(guān)節(jié)疾病多樣化、年輕化的趨勢(shì)，相當(dāng)多的年輕患者需要行人工關(guān)節(jié)置換，而中青年患者日?；顒?dòng)量較大，假體壽命有限，長(zhǎng)期療效欠佳，因此更傾向于采用替代或保守的方法治療。早期的金屬對(duì)高分子聚乙烯摩擦界面假體近半個(gè)世紀(jì)來一直是人工關(guān)節(jié)的

16、標(biāo)準(zhǔn)配伍，然而這一“硬軟”配對(duì)的人工關(guān)節(jié)中，高分子聚乙烯的磨損無(wú)法完全避免，越來越成為制約人工關(guān)節(jié)置換后遠(yuǎn)期效果的重要因素。金屬-金屬界面的假體材料有效的解決了這一問題，尤其是近年來的髖關(guān)節(jié)表面置換(resurfacing arthroplasty of the hip，RSAH)的興起，假體關(guān)節(jié)面高度拋光降低了表面粗糙度且增加了潤(rùn)滑度。置換后股骨近端應(yīng)力分布更符合生理狀態(tài)，可避免應(yīng)力遮擋、保留更多骨質(zhì)、具備更優(yōu)良的骨質(zhì)條件，從而更有利于以后的翻修及全髖關(guān)節(jié)置換。 盡管金屬-金屬假體表面產(chǎn)生明顯少的磨損，但其 7910 1 產(chǎn)生的顆粒在體內(nèi)可釋放金屬離子。醫(yī)學(xué)界對(duì)患者血 液和尿液金屬離子水平升

17、高，金屬假體超敏性、骨質(zhì)溶解、染色體突變、致癌性、器官毒性這些問題存在普遍關(guān)注 7-8 ，而且也意識(shí)到一些行金屬-金屬髖關(guān)節(jié)置換的 9-10 患者通常會(huì)出現(xiàn)體內(nèi)金屬離子水平增高假體自身也會(huì)因骨溶解導(dǎo)致松動(dòng) 11 。金屬離子 水平過高有可能增加致畸、致突變及致免疫缺陷等，對(duì) 。 金屬-金屬假體的植入是否會(huì)增加癌變率也一直是爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及長(zhǎng)期隨訪植入金屬-金屬假體的年輕患者體內(nèi)金屬離子水平，對(duì)防治并發(fā)癥有重要意義。 試驗(yàn)的主要目的即應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)，文章納入試驗(yàn)組人群標(biāo)

18、準(zhǔn)進(jìn)一步考慮了置換后功能對(duì)離子水平的影響，測(cè)定功能良好患者置換后不同時(shí)間血清中鈷(Co)、鉻(Cr)以及鉬(Mo)離子的濃度水 P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org 1 對(duì)象和方法 Subjects and methods 1.1 設(shè)計(jì) 回顧性調(diào)查分析。 1.2 時(shí)間及地點(diǎn) 于2011年5月至2014年12月在天津第一中心醫(yī)院骨科及天津醫(yī)院關(guān)節(jié)外科完成。 1.3 材料 表面置換假體采用Wright公司的Conserve Plus假體25髖，Depuy公司的ASR-TM 3髖，施樂輝公司 的Birmingham hip resurfacing

19、(簡(jiǎn)稱BHR)假體12髖。金屬-金屬界面全髖置換，均為Depuy公司的ASR MOM假體。 1.4 對(duì)象 納入天津第一中心醫(yī)院行髖關(guān)節(jié)表面置換患者32例40髖，其中男15例，女17例；年齡18-64歲，平均46.8歲；隨訪3個(gè)月到5年，平均2.7年；單側(cè)24例，雙側(cè)8例；術(shù)前診斷為髖臼發(fā)育不良12例16髖，股骨頭壞死7例8髖，強(qiáng)直性脊柱炎5例7髖，類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎3例4髖，骨性關(guān)節(jié)炎2例2髖，色素絨毛結(jié)節(jié)性滑膜炎2例2髖，髖關(guān)節(jié)內(nèi)陷癥1例1髖。 天津市天津醫(yī)院金屬-金屬界面全髖置換12例14髖，髖臼發(fā)育不良4例4髖；股骨頭壞死8例10髖，納入試驗(yàn)組，與髖關(guān)節(jié)表面置換組共同測(cè)定金屬離子水平，男5例

20、6髖，女7例8髖，隨訪時(shí)間5-7年。 上述患者44例擬行髖關(guān)節(jié)置換。將術(shù)前體內(nèi)無(wú)任何金屬植入物患者6例，作為正常對(duì)照組，男3例，女3例，平均47.4歲。 納入標(biāo)準(zhǔn)：所有表面及全髖置換患者均無(wú)其他手 術(shù)史及其他疾病史；Harris髖關(guān)節(jié)功能評(píng)分大于85分者；作過11等大X射線及CT復(fù)查者，測(cè)量股骨頭直徑、髖臼假體前傾角、外展角，股骨假體頸干角、柄干角；采用髖關(guān)節(jié)后外側(cè)入路者；病歷資料完整，患者知情同意。 排除標(biāo)準(zhǔn)：腎功能異常；金屬-金屬全髖關(guān)節(jié) 置換為翻修置換后者。 1.5 方法 依照共同的納入標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn)，共取試驗(yàn)組44例，對(duì)照組6例。所有研究對(duì)象按以下同樣的取樣及檢測(cè)方法測(cè)血清金屬離子水平

21、，試驗(yàn)組成員以標(biāo)準(zhǔn)仰臥體位行同樣的影像學(xué)檢查。 每例患者準(zhǔn)備1支2 mL密封蓋塑膠試管，1支塑料吸管，1支3.5 mL塑料真空血清分離膠管，1支10 mL去掉金屬針頭的塑膠注射器，1支靜脈留置針。均用去離子蒸餾水反復(fù)沖洗，烘干備用。 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH www. CRTER.org 空腹?fàn)顟B(tài)下留置針插入肘靜脈后拔去金屬針芯抽取靜脈血，注入真空血清分離膠管，以3 500 r/min的轉(zhuǎn)速離心5 min，用吸管取上層血清注入試管密封，-20 冷凍保存。每份樣本取0.5 mL加入0.5 mL硝酸，靜置反應(yīng)24 h，加入4.0 mL去離子

22、蒸餾水混勻定容，8 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心3 min取上清液檢測(cè)。每份樣品連續(xù)檢測(cè)3次以減少儀器誤差。 1.6 主要觀察指標(biāo) 經(jīng)過上述前處理，應(yīng)用南開大學(xué)中心試驗(yàn)室ICP-MS，由試驗(yàn)室研究人員協(xié)助操作監(jiān)控設(shè)備，設(shè)置3種金屬離子水平掃描范圍為ppt(×10-12 )，減少空氣中成分的干擾，多次測(cè)定血清金屬離子水平。隨訪記錄患者年齡、性別、體質(zhì)量等一般資料，計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)，評(píng)估髖關(guān)節(jié)功能，計(jì)算Harris評(píng)分(滿分100分，90分以上為優(yōu)，85-90分為良好，80-85分為中，70-80分為尚可，小于70分為差)。 拍攝置換后髖關(guān)節(jié)11等大正側(cè)位X射線及CT圖像，記錄股骨頭假體

23、直徑、于CT水平位股骨頭中心的層面作為赤道面。髖臼前傾角為髖臼前后緣連線與雙側(cè)股骨頭中心連線垂直線的外側(cè)夾角、冠狀位髖臼緣連線與髖臼下緣連線夾角為為髖臼切跡外展角，X射線片通過股骨頸的長(zhǎng)軸與股骨干縱軸之間形成的角度為頸干角、表面假體柄長(zhǎng)軸與股骨干縱軸之間角度為柄干角。綜合各角度可準(zhǔn)確評(píng)估術(shù)前患者髖關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)以及術(shù)后假體相對(duì)于人體前后軸的位置。 1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 計(jì)量資料用x_ ±s表示，采用SPSS 18.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。不同時(shí)間點(diǎn)Co，Cr，Mo離子水平的差異采用單因素重復(fù)測(cè)量資料的方差分析，與髖臼假體角度、直徑、性別關(guān)系采用成組設(shè)計(jì)的獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)方法。相關(guān)性分析

24、采用Spearman秩相關(guān)分析法。P < 0.05為差異有顯著性意義。 2 結(jié)果 Results 2.1 受試者數(shù)量分析 納入髖關(guān)節(jié)表面置換者32例，全髖置換者12例，正常對(duì)照組6例，共計(jì)50例均進(jìn)入結(jié)果分析，無(wú)中途退出者。 2.2 受試者基線分析 見表1。 2.3 不同時(shí)間血清金屬離子水平 6例正常人血清Co質(zhì)量濃度平均為0.71 g/L；Cr質(zhì)量濃度平均為00.73 g/L；Mo質(zhì)量濃度平均為00.84 g/L。作為3種金屬離子水平的基礎(chǔ)參照值。表面置換患者32例體內(nèi)金屬離子水平均較正常值顯著升高，Co離子水平于置換后1年到達(dá)頂峰，平均為0 (5.46±0.31)

25、g/L，較正常值高7.7倍(P < 0.01)， 7911 )L/g (度濃 量質(zhì) 子離 3個(gè)月 6個(gè)月 9個(gè)月 1年 2年 3年 4年 5年 圖1 患者 32例表面置換后5年Co，Cr，Mo離子水平 Figure 1 Co, Cr and Mo ion levels in 32 patients 5 years after resurfacing arthroplasty of the hip 圖注： 患者 32例表面置換后5年Co，Cr離子水平先上升后下降，并趨于穩(wěn)定， Mo離子水平持續(xù)上升。 表2 非髖臼發(fā)育不良患者髖臼外展角與金屬離子水平關(guān)系 (x_ ±s，n=

26、28，g/L) Table 2 Relationship between acetabular abduction angle and metal ion levels in patients without acetabular dysplasia 髖臼外展角 Co離子 Cr離子 Mo離子 < 40° ，> 45° 4.88±0.67 2.18±1.22 5.44±2.83 40° -45° 2.70±1.83a 2.40±3.80 2.94±2.24a 表注：與髖

27、臼外展角 < 40°，> 45°組比較，aP < 0.05。 表 4 試驗(yàn)組患者髖臼前傾角與金屬離子水平關(guān)系 (x_±s，n=44，g/L) Table 4 Relationship between acetabular anteversion angle and metal ion levels in the test group 髖臼前傾角 Co離子 Cr離子 Mo離子 < 15°，> 20° 4.74±0.40 3.13±1.49 5.43±

28、;2.36 15°-20° 2.64±1.49a 1.27±0.92a 3.22±2.46a 表注：與髖臼外展角< 15°，> 20°組比較，aP < 0.05。 后緩慢下降，至置換后4年較正常值高5.6倍(4.00± 0.26) g/L情況下再次升高，置換后5年高6.3倍(4.60± 0.42) g/L，接近置換后2年(4.19±0.29) g/L水平。 Cr離子水平持續(xù)升高，于置換后9個(gè)月到達(dá)頂峰，平均(5.37±1.01) g/L，為正常

29、值7.5倍(P < 0.01)，后逐漸下降，置換后5年平均(1.00±0.04) g/L，接近正常水平(P > 0.05)。 Mo離子水平稍有起伏，總體為上升趨勢(shì)，置換后5年平均(6.54±0.54) g/L，為正常7.8倍(P < 0.01)。較正常均呈現(xiàn)顯著的高值(圖1)。 全髖置換后5年Co、Cr離子水平分別為平均(7.12±0.97) g/L，(6.79±1.03) g/L，分別為正常值9.8倍和8.2倍，明顯高于正常值(P < 0.01)，但與表面置換 7912 www. CRTER.or

30、g 表1 試驗(yàn)組與對(duì)照組基線資料比較 Table 1 Comparison of baseline data of test group and control group 項(xiàng)目 試驗(yàn)組 對(duì)照組 n 44 6 性別(男/女，n) 20/24 3/3 年齡(x_ ±s，歲) 46.83±2.67 47.41±1.82 體質(zhì)量指數(shù)(x_ ±s，kg/m2 ) 26.62±1.41 27.34±2.36 隨訪時(shí)間(x_ ±s，年) 2.74±0.31 0 Harris評(píng)分(x_±s，分) 90.00±

31、2.79 96.00±1.31 血尿素氮(x_ ±s，mmol/L) 4.36±0.91 3.93±0.66 血肌酐(x_ ±s，mol/L) 92.07±3.79 97.13±4.02 表注：除例數(shù)與隨訪時(shí)間，各組基線資料差異無(wú)顯著性意義。 表3 髖臼發(fā)育不良患者髖臼外展角與金屬離子水平關(guān)系 (x_ ±s，n=16，g/L) Table 3 Relationship between acetabular abduction angle and metal ion levels in patients with a

32、cetabular dysplasia 髖臼外展角 Co離子 Cr離子 Mo離子 < 40°，> 45° 4.09±0.71 4.16±1.33 5.01±2.46 40°-45° 2.62±0.93a 3.78±1.82 4.82±2.01a 表注：與髖臼外展角< 40°，> 45°組比較，aP < 0.05。 表5 金屬離子水平與各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性分析 (rs) Table 5 Correlation a

33、nalysis between metal ion levels and various indicators 指標(biāo) Co離子 Cr離子 Mn離子 年齡 0.109 0.120 0.107 體質(zhì)量指數(shù) 0.120 0.106 -0.091 術(shù)前Harris評(píng)分 -0.305 0.039 -0.088 置換后Harris評(píng)分 -0.490a 0.093 -0.205 股骨側(cè)頸干角 0.338 -0.108 -0.037 假體柄干角 0.216 0.354 0.321 表注： aP < 0.05。 后離子水平無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P > 0.05)，Mo離子水平接近正常(P

34、 > 0.05)。 2.4 金屬離子水平與髖臼假體位置的關(guān)系 測(cè)量所有髖臼假體前傾角及外展角，與相應(yīng)金屬離子水平分組比較。髖臼發(fā)育不良患者髖臼及股骨側(cè)術(shù)前可能存在比較大的畸形及股骨頭的脫位，故術(shù)前髖臼大部分患者已存在較大形變，假體位置需做出相應(yīng)調(diào)整，共計(jì)16例髖臼發(fā)育不良患者，髖臼假體外展角處于45°-50°時(shí)Co、Mo離子水平較< 45°或> 50°時(shí)顯著降低(P < 0.05)，Cr未見明顯變化，28例非髖臼發(fā)育不良患者Co離子水平于外展角處于40°-45°時(shí)較低前傾角處于1

35、0°-20°時(shí)各金屬 P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org CRTER.org 離子水平明顯較低(P < 0.05)，不同前傾角間3種金屬離子水平未見明顯差異(表2-4)。 2.5 金屬離子水平與股骨頭假體直徑的關(guān)系 金屬對(duì)金屬界面假體均為大頭假體，但假體設(shè)計(jì)不同，表面置換與全髖置換股骨頭直徑行按術(shù)式分組，行組內(nèi)分段直接電解腐蝕，再就是運(yùn)動(dòng)時(shí)假體界面間的摩擦產(chǎn)生的金屬碎屑，前者反映了靜態(tài)時(shí)假體材質(zhì)流失，后者與患者活動(dòng)量及假體安放位置有較大關(guān)系。有研究通過在體外將假體置于模擬體液的環(huán)境中再進(jìn)行測(cè)定，已明確靜態(tài)

36、下假體電解腐蝕量甚微，因此金屬離子的產(chǎn)生主要來對(duì)比。表面置換假體股骨頭直徑最小40 mm，最大 自活動(dòng)時(shí)假體界面磨損，金屬離子的濃度水平反映了假 52 mm，以2 mm為組距分組對(duì)比，相鄰兩組間未出現(xiàn)明顯差異。股骨頭直徑大于48 mm時(shí)，Co離子平均(4.02±2.12) g/L，低于股骨頭直徑小于48 mm時(shí)(5.73±2.34) g/L的平均值(P=0.045)。Cr，Mo離子水平不同直徑間未見明顯差異。全髖假體股骨頭直徑最小 44 mm，最大54 mm，以2 mm為組距分組對(duì)比，并以48 mm為界，未出現(xiàn)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。 2.6 金屬離子水平與試驗(yàn)組患者年齡、性別、體

37、質(zhì)量指數(shù)、Harris評(píng)分及股骨側(cè)假體位置的關(guān)系 患者Co，Cr，Mo離子水平與年齡，性別，體質(zhì)量指數(shù)，術(shù)前Harris、頸干角、外展角未見明顯相關(guān)性(P > 0.05)，Co離子與置換后Harris評(píng)分存在負(fù)相關(guān)(rs=-0.490，P=0.039)(表5)。 3 討論 Discussion 3.1 髖關(guān)節(jié)置換后血清金屬離子水平及變化特點(diǎn) 國(guó)內(nèi)外不同研究表明，體內(nèi)金屬離子水平的變化存在一定的規(guī)律性。目前關(guān)于髖金屬-金屬界面假體置換后體內(nèi)金屬離子的研究由于測(cè)定方法的不同與地域差異，離子水平的絕對(duì)值水平無(wú)很好的可比性，還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但相關(guān)研究普遍表示金屬界面髖關(guān)節(jié)置換后，血中

38、金屬離子的濃度普遍上升，并有一定的趨于平穩(wěn)的現(xiàn)象 5-28 。分析這種現(xiàn)象的原因，假體關(guān)節(jié) 面要經(jīng)過一個(gè)磨合磨損階段，達(dá)到穩(wěn)定磨損階段后磨損會(huì)大大降低，金屬顆粒相應(yīng)減少?gòu)亩鴾p少了離子釋放面積，與腎臟的代謝速度持平，從而趨于穩(wěn)定。血中金屬離子水平的常規(guī)監(jiān)測(cè)和臨床結(jié)果結(jié)合起來，更有助于評(píng)估置換后療效 12 。文章測(cè)得Co，Cr離子水平在置換后均不 同程度升高，變化趨勢(shì)與以往的研究相似。但不同于Co，Cr濃度水平的是，Mo離子水平并沒有出現(xiàn)類似的起伏變化，這可能與代謝途徑相異有關(guān)，不同離子的器官富集也不一致，另外假體中Mo含量較Co-Cr合金占假體近60%的比例來說是非常小的，是否會(huì)在更長(zhǎng)時(shí)間后Mo

39、的釋放與代謝才會(huì)出現(xiàn)平衡，從而出現(xiàn)類似的變化趨勢(shì)，還需長(zhǎng)期的隨訪觀察。 置換后體內(nèi)金屬離子主要有2種來源：一是體液的 ISSN 2095-4344 CN 21-1581/R CODEN: ZLKHAH 體的耗損程度，界面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)越多，之間的磨擦作用越多，對(duì)界面的影響逐漸積累增多。試驗(yàn)結(jié)果是Co離子與置換后Harris評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，Co是假體的主要成分，可反映出功能障礙的狀態(tài)下界面之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到限制，不良磨擦增多，局部的金屬碎屑產(chǎn)生增多，導(dǎo)致金屬離子的釋放增多。但是Harris評(píng)分反映的是一個(gè)綜合性的評(píng)價(jià)，量化參數(shù)比例較小，因此文章設(shè)定了大于85分的限制，這類人群置換后功能感覺滿意度較高

40、且相似，減少了主觀性判斷的影響。 3.2 假體因素對(duì)金屬離子水平的影響 假體安放位置影響了假體之間的接觸面位置，不同的相對(duì)位置存在不同的應(yīng)力效果，相對(duì)的磨擦程度也隨之改變，影響了金屬離子的釋放，尤其是髖臼假體的外展角和前傾角對(duì)承重和摩擦的影響較大。離子水平很可能反映了假體是否安放合適，作為手術(shù)效果預(yù)后的參照14-15 。有效的假體 置入可降低骨質(zhì)的邊緣負(fù)載和撞擊 16 。早在1978年， Lewinnek的經(jīng)典文獻(xiàn)就有髖臼假體安置的論證，安全范圍為外展角30°-50°，前傾角5°-25°，此范圍內(nèi)脫位率最低。近年的研究更加具體，全髖置換臼杯位置和角度對(duì)假

41、體壽命和屈伸活動(dòng)安全性有較大影響17 ，Hart 等 18 應(yīng)用3D-CT測(cè)量發(fā)現(xiàn)，髖臼假體外展角大于55°， 前傾角小于15°或大于20°時(shí)，磨損會(huì)加重，Co、Cr離子水平會(huì)明顯上升。最近David等 19 通過對(duì)723例髖關(guān) 節(jié)表面置換置換后的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，外展角處于45°-50°時(shí)金屬離子水平最低，失敗案例中有80%超過了50°，過大的外展角在步態(tài)周期中股骨頸后部與臼杯撞擊增大，保持10°-20°的前傾既能減少屈曲時(shí)的撞擊，又提供了有效覆蓋。本組研究的結(jié)果比較接近，髖臼前傾角處于15°-20°

42、時(shí)，血清金屬離子水平較低，這個(gè)范圍內(nèi)髖臼假體對(duì)股骨頭的覆蓋較好，比較符合正常的髖關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)，髖臼與股骨頭表面接觸較多，因此應(yīng)力分布均勻，關(guān)節(jié)穩(wěn)定，磨損率低。如果髖臼不存在前傾，屈髖漸增至90°時(shí)，外展角則隨之漸減為0°，股骨頭會(huì)完全失去臼頭的覆蓋，但如果前傾角過大，在直立及行走時(shí)受力方向會(huì)偏向假體的后上方，會(huì)加大接觸面的磨損。 關(guān)于髖臼外展角，術(shù)者在安放假體時(shí)一般放置外展 7913 假體直徑是否影響了金屬界面的磨損程度有待驗(yàn)證。2008年澳大利亞國(guó)家關(guān)節(jié)置換注冊(cè)系統(tǒng)登記顯示，股骨假體直徑小于44 mm時(shí)，翻修風(fēng)險(xiǎn)較大于55 mm的高5倍。Langton等 20 通過76例

43、髖關(guān)節(jié)表面置換研究 報(bào)道稱金屬離子水平與股骨頭假體直徑呈負(fù)相關(guān)，小于51 mm時(shí)Co，Cr離子水平明顯高于大于53 mm。試驗(yàn)結(jié)果表明Co離子水平在股骨頭假體直徑大于48 mm時(shí)明顯較低，大直徑的假體造成的金屬離子釋放要更少。原因可能是大直徑假體在設(shè)計(jì)上更加能保持了界面半徑間隙的均勻, 形成更加完整的潤(rùn)滑層，并且受變形影響小，可以維持充足的流體膜厚，這是降低假體間磨損率重要因素。小直徑的假體更類似是一個(gè)承重點(diǎn)，而不是承重面，局部的磨損更為嚴(yán)重。但是文章的研究中，2-4 mm的小范圍直徑差假體之間并未出現(xiàn)明顯的區(qū)別，可能與每組的樣本量過少有關(guān)，國(guó)外的對(duì)照研究也提出金假體直徑選擇導(dǎo)致屬離子的升高并

44、不意味著手術(shù)的失敗 21 。金屬-金屬全髖假體相對(duì)與表面置換假 體相比，同等條件下全髖關(guān)節(jié)假體擁有相對(duì)更大的股骨頭直徑，但濃度略高，原因可能是此組假體隨訪時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，金屬離子更加富集，假體柄在髓腔中雖然不存在大范圍的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但也可能存在應(yīng)力性磨損與電解釋放，綜合之下導(dǎo)致了這一結(jié)果，仍需進(jìn)一步驗(yàn)證。 不同假體設(shè)計(jì)的因素也被部分研究單項(xiàng)列出。當(dāng)前全髖置換，金屬-金屬全髖假體相對(duì)于主流的陶瓷-陶瓷界面假體，除外材料因素，大頭徑金屬對(duì)金屬髖關(guān)節(jié)假體擁有更好的關(guān)節(jié)活動(dòng)度，更小的脫位機(jī)會(huì)和更小的磨損，對(duì)于年輕或較大運(yùn)動(dòng)量的患者有著良好的早期療效，更多還原了髖關(guān)節(jié)的生理結(jié)構(gòu)。表面置換目前使用 7914

45、www. CRTER.org 的假體主要為 Conserve Plus，BHR或 BMHR 假體，目前沒有因?yàn)榻饘匐x子的不良反應(yīng)而導(dǎo)致行翻修手術(shù)的病例報(bào)道 22-23 。澳大利亞骨科協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)ASR假體因 金屬過敏導(dǎo)致的5年累積翻修率為1.7%，但認(rèn)為置換后早期高失敗率與患者及醫(yī)師因素?zé)o明確關(guān)系，假體離子水平偏高的原因可能是由產(chǎn)品本身因素引起。應(yīng)力方式及制作工藝的原因，引起置換后金屬離子的過度釋放，導(dǎo)致手術(shù)失敗24 。小尺寸ASR假體置換后金屬顆 粒不良反應(yīng)更高 25 。文章的研究中，各類假體的入組數(shù) 量相差較大，單獨(dú)比較存在較大的誤差率，因此未進(jìn)行分組對(duì)照，有待進(jìn)一步積累隨訪數(shù)據(jù)。 3.3 測(cè)

46、定方法對(duì)離子水平的影響 金屬離子水平的測(cè)定，主要在于測(cè)量?jī)x器的選擇與檢驗(yàn)樣本的選取，先進(jìn)的測(cè)量器材具有更廣范圍的檢測(cè)閾值的敏感性，更加精確，有益于有效統(tǒng)計(jì)。正確的檢驗(yàn)樣本也決定了檢測(cè)過程的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確度。在較早的關(guān)于金屬離子的研究中，大多采用原子吸收光譜法(atomic absorption spectrometry，AAS)，但人體中Co，Cr，Mo離子含量極低，而AAS的檢出限一般僅為ppm(×10-12 )，檢出率不高，無(wú)法完成有效對(duì)照。后來應(yīng)用了石墨爐原子吸收法(graphic furnace atomic absorption spectrometry，GFAAS)，可以達(dá)

47、到較高的檢出限，獲得了離子水平的有效數(shù)據(jù)。但是無(wú)論AAS還是GFAAS，都只能進(jìn)行單樣本單元素的分析，且線性動(dòng)態(tài)范圍較窄，僅兩三個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)不同元素需要進(jìn)行不同的前處理，效率較低，誤差率大。另外，鑒于它們是根據(jù)被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)特征譜線吸收程度來進(jìn)行分析的工作原理，血中其他元素會(huì)對(duì)目標(biāo)元素產(chǎn)生很大的譜線干擾，準(zhǔn)確性會(huì)明顯下降。ICP-MS在環(huán)境科學(xué)及藥物分析的研究中已開展應(yīng)用，已被證實(shí)有較高的靈敏度與精確性，誤差小，檢出限高，可以達(dá)到ppt(萬(wàn)億分之一) 26-27 ， 彌補(bǔ)了前述二者的不足。國(guó)外關(guān)于金屬-金屬假體置換后體內(nèi)離子水平的研究ICP-MS已成為主要手段，可以進(jìn)行單樣本多元素測(cè)定

48、，樣品消耗量少，耗時(shí)短，試驗(yàn)的重現(xiàn)率高，所得的結(jié)果可二次驗(yàn)證，測(cè)得的離子水平均在ppb水平(億分之一)，且背景干擾程度低，誤差率較小 28 。 選擇血清為分析物基于以下考慮。ICP-MS對(duì)樣品清潔度及純度要求較高，高速離心血清基本可以去除血細(xì)胞等固體雜質(zhì)，防止ICP-MS儀器損壞。國(guó)外同類研究中有的選擇了同體的全血、紅細(xì)胞作為分析物測(cè)得的離子水平均低于血清，文章認(rèn)為，這可能與血清制備過 P.O. Box 10002, Shenyang 110180 www.CRTER.org 29 ，血清中含量與全血基本一致。也有采用24 h尿中金屬離子水平與血清比較來反映假體磨損的研究，且有研究對(duì)金屬離子水

49、平變化與腎功能的關(guān)系進(jìn)行了追蹤，認(rèn)為術(shù)前腎功能對(duì)金屬離子的濃度影響并不是很明顯，置換后短時(shí)間內(nèi)對(duì)金屬離子的代謝速率比較穩(wěn)定，尿中金屬離子含量與尿體積正相關(guān)，與血清水平無(wú)關(guān)，且不存系統(tǒng)分布不均的問題 30-31 。但置換后金屬離子釋 放后，對(duì)腎臟會(huì)產(chǎn)生損害，雖然實(shí)驗(yàn)室檢查腎功能各項(xiàng)指標(biāo)可能仍處于正常范圍內(nèi)，但尿液中金屬離子的濃度會(huì)上升，致使血清中的離子水平也隨之上升，不適合進(jìn)行金屬植入 32 。文章認(rèn)為，Co，Cr等金屬離子主要通 過腎臟代謝，腎功能的良好與否對(duì)尿液中離子水平影響較大，不能反映循環(huán)系統(tǒng)中的金屬離子水平高低。金屬離子主要通過體內(nèi)富集對(duì)人體產(chǎn)生影響 33 ，因此，尿液 測(cè)定結(jié)果臨床意

50、義要小于血清。而關(guān)節(jié)液的離子水平可以較直觀的反映假體磨損程度，但僅是局部的檢驗(yàn)結(jié)果，且抽取關(guān)節(jié)液是有創(chuàng)操作，不能避免進(jìn)針過程中有血液混入，影響了結(jié)果的準(zhǔn)確性。 目前中國(guó)關(guān)于金屬-金屬界面髖關(guān)節(jié)置換，尤其是髖關(guān)節(jié)表面置換后金屬離子釋放的同類研究較少，中國(guó)人群仍缺少相關(guān)的大樣本隨訪統(tǒng)計(jì)?？藏悹柟强剖中g(shù)學(xué)中明確指出，雖然髖關(guān)節(jié)表面置換早期失敗率相對(duì)較高，但其更適合年輕、活動(dòng)量大的患者的優(yōu)勢(shì)不容置疑，股骨近端骨量保留大，不改變肢體長(zhǎng)度與偏心距，利于翻修，對(duì)年輕人群，可作為首選的治療方案。試驗(yàn)通過應(yīng)用ICP-MS測(cè)定血清中金屬離子水平，并仔細(xì)的根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理減少很多易混淆的因素，保持相當(dāng)?shù)目杀刃?，但自?/p>

51、仍存在樣本量以及患者依從性、隨訪時(shí)間的限制，這影響了結(jié)果的精確度。但假體的正確置入，確實(shí)是減少同等條件下金屬離子釋放的關(guān)鍵，相信隨髖關(guān)節(jié)表面置換患者數(shù)量的積累，通過對(duì)髖關(guān)節(jié)表面置換患者金屬離子水平的進(jìn)一步長(zhǎng)期隨訪監(jiān)測(cè)，文章可以逐漸克服研究的弱點(diǎn)，得到更加可靠的結(jié)果，指導(dǎo)臨床操作規(guī)范的制定。 作者貢獻(xiàn)：課題設(shè)計(jì)為通訊作者。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施為第一作者。試驗(yàn)評(píng)估為通訊作者及第二作者。資料收集為第一、三作者。 利益沖突：所有作者共同認(rèn)可文章內(nèi)容無(wú)相關(guān)利益沖突。 倫理問題：試驗(yàn)方案已經(jīng)與天津市天津醫(yī)院及天津第一中心醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，血樣的采取已取得經(jīng)患者和 ISSN 2095-4344 CN 21-15

52、81/R CODEN: ZLKHAH www. CRTER.org 相關(guān)家屬知情同意，檢測(cè)結(jié)果予以告知并進(jìn)行相關(guān)專業(yè)解釋。 文章查重：文章出版前已經(jīng)過CNKI反剽竊文獻(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行3次查重。 文章外審：文章經(jīng)國(guó)內(nèi)小同行外審專家雙盲外審，符合本刊發(fā)稿宗旨。 作者聲明：第一作者對(duì)研究和撰寫的論文中出現(xiàn)的不端行為承擔(dān)責(zé)任。論文中涉及的原始圖片、數(shù)據(jù)(包括計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù))記錄及樣本已按照有關(guān)規(guī)定保存、分享和銷毀，可接受核查。 文章版權(quán)：文章出版前雜志已與全體作者授權(quán)人簽署了版權(quán)相關(guān)協(xié)議。 4 參考文獻(xiàn) References 1 姜文學(xué),尤佳,李軼津,等.髖關(guān)節(jié)表面置換的近期療效及其 并發(fā)癥分析J.中華骨

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