人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展（課堂PPT）

1、1人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展2人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史 人工關(guān)節(jié)置換術(shù)從早期的探索階段至今較成熟發(fā)展階段已有100余年歷史。3 1822年 英國人Anthony.White醫(yī)生施股骨大粗隆下5cm截骨術(shù)，以改善髖關(guān)節(jié)功能，緩解疼痛，12個月后形成假關(guān)節(jié)。 1840年 美國JM.Carnochan首先進行了下頜關(guān)節(jié)成形術(shù)，橡木片（非生物材料）置入，這一手術(shù)應(yīng)該說是人工假體置換術(shù)的開端 。4 1891年 Gluck在德國用象牙股骨頭與髖臼首次進行了全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)用鍍鎳螺釘固定假體，他還使用了骨膠作為粘合劑來固定假體，這也為骨水泥型全髖關(guān)節(jié)置換應(yīng)用技術(shù)起到了啟蒙作用。1923年 Smith Peters

2、en設(shè)計了玻璃杯關(guān)節(jié)成形術(shù)，被認(rèn)為是髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的鼻祖 ，以后用了許多不同材料做的杯效果均不佳。5 1938年 Smith Petersen 發(fā)現(xiàn)牙科醫(yī)生使用的鈷鉻鉬合金材料生物惰性較強，在人體內(nèi)生物相容性較好，將其做成鐘狀開口的金屬杯，全股骨頭在杯內(nèi)活動做了1000例，長期療效不佳，金屬杯與股骨頭摩擦增加，股骨頭壞死疼痛。 6 1941年 美國Moore和F.R.Thompson分別設(shè)置了長直柄人工股骨頭和長彎柄股骨頭假體。后來成了Muller，Harris全髖股骨頭假體的原形 。 7 1950年 Moore在美國設(shè)計了自鎖式鈷鉻鉬合金的股骨頭假體。 1962年 Charnley的低摩擦關(guān)節(jié)

3、問世后，各類型人工關(guān)節(jié)相繼出現(xiàn)，但臨床效果都不如Charnley髖關(guān)節(jié)置換術(shù)。Charnley假體具有低摩擦穩(wěn)定較少發(fā)生松動等優(yōu)點。 8 1966年Charnley首先使用了空氣層流凈化手術(shù)間，個人空氣隔離系統(tǒng)，預(yù)防性抗生素，使術(shù)后感染率大大降低。由于Charnley對人工關(guān)節(jié)作出的重大貢獻，被公認(rèn)為現(xiàn)代人工關(guān)節(jié)之父 9 90年代 出現(xiàn)了混合型固定的全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，1994年美國發(fā)展與共識會議正式提出，骨水泥型假體柄和非骨水泥臼。 最近幾年，骨水泥型和生物型假體交替成為研究熱點10二、人工髖關(guān)節(jié)置換（二、人工髖關(guān)節(jié)置換（THR）概述概述11 近近3030年骨科發(fā)展最快的領(lǐng)域之一年骨科發(fā)展最快的

4、領(lǐng)域之一 療效肯定，療效肯定，1010年成功率超過年成功率超過90%90% 技術(shù)方法、材料學(xué)快速發(fā)展技術(shù)方法、材料學(xué)快速發(fā)展 手術(shù)適應(yīng)證日益擴大，置換人數(shù)不斷增多手術(shù)適應(yīng)證日益擴大，置換人數(shù)不斷增多 晚期并發(fā)癥導(dǎo)致翻修手術(shù)增加晚期并發(fā)癥導(dǎo)致翻修手術(shù)增加12 手術(shù)適應(yīng)證逐步擴大手術(shù)適應(yīng)證逐步擴大 髖關(guān)節(jié)解剖、病理和生物力學(xué)研究不斷深入髖關(guān)節(jié)解剖、病理和生物力學(xué)研究不斷深入 人工髖關(guān)節(jié)的材料選用和假體設(shè)計日趨合理人工髖關(guān)節(jié)的材料選用和假體設(shè)計日趨合理 手術(shù)技術(shù)和術(shù)前、術(shù)后的處理也逐步完善手術(shù)技術(shù)和術(shù)前、術(shù)后的處理也逐步完善 年齡年齡6075歲的最合適年齡范圍已經(jīng)放寬歲的最合適年齡范圍已經(jīng)放寬年輕患

5、者髖關(guān)節(jié)病變，人工關(guān)節(jié)置換并非首選年輕患者髖關(guān)節(jié)病變，人工關(guān)節(jié)置換并非首選! 13骨關(guān)節(jié)炎骨關(guān)節(jié)炎股骨頭壞死股骨頭壞死老年股骨頸骨折老年股骨頸骨折6565高齡粗隆間骨折高齡粗隆間骨折8080類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎髖部腫瘤髖部腫瘤先髖先髖其它其它結(jié)核等感染結(jié)核等感染 手術(shù)適應(yīng)證逐步擴大手術(shù)適應(yīng)證逐步擴大14人工全髖人工全髖關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)人工半髖關(guān)人工半髖關(guān)節(jié)節(jié) 手術(shù)分類手術(shù)分類 15保留股骨頸的非骨水泥型股骨柄假體(LINK)16髖關(guān)節(jié)表面置換術(shù)髖關(guān)節(jié)表面置換術(shù) 對局部骨質(zhì)完整性要求較高，不能矯正畸形對局部骨質(zhì)完整性要求較高，不能矯正畸形 術(shù)后假體松動、骨質(zhì)吸收發(fā)生率高，易翻修術(shù)后假體松動、骨質(zhì)

6、吸收發(fā)生率高，易翻修17三、人工髖關(guān)節(jié)的材料18由于假體長期置入體內(nèi)，材料應(yīng)具有： 良好的生物相容性， 無毒副作用， 耐體液的化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕， 彈性模量接近于人的皮質(zhì)骨。19 人工髖關(guān)節(jié)有多種類型的設(shè)計及多種材料，但一般來說都有兩部分組成，高光滑度的金屬股骨頭假體和由耐磨材料組成髖臼假體20人體髖關(guān)節(jié)假體材料的種類 1 1、生物醫(yī)學(xué)金屬材料、生物醫(yī)學(xué)金屬材料 2 2、生物陶瓷、生物陶瓷 3 3、復(fù)合材料、復(fù)合材料211、生物醫(yī)學(xué)金屬材料定義：具有很高的機械強度和抗疲勞特性，是臨床定義：具有很高的機械強度和抗疲勞特性，是臨床使用主要的承力植入材料。使用主要的承力植入材料。221.1生物醫(yī)學(xué)

7、金屬材料 金屬材料在髖關(guān)節(jié)置換中占有重要的地位，金屬材料在髖關(guān)節(jié)置換中占有重要的地位，目前髖關(guān)節(jié)置換臨床應(yīng)用最多的仍然是金屬目前髖關(guān)節(jié)置換臨床應(yīng)用最多的仍然是金屬關(guān)節(jié)頭和超高分子量聚乙烯髖臼的組合關(guān)節(jié)頭和超高分子量聚乙烯髖臼的組合23金屬全髖材料缺點 金屬的彈性模量（100200GPa）與人體骨骼（130GPa）相差甚遠(yuǎn)，導(dǎo)致應(yīng)力遮擋效應(yīng)，從而引起假肢的疏松； 由于金屬是生物惰性材料，植入人體后始終作為宿主的一體存在，容易變形和松動： 金屬在人體內(nèi)的富氧環(huán)境中能在其表面形成25nm厚的氧化層，其在摩擦作用下容易脫落，在脫落部位金屬假體釋放金屬離子和顆粒，一方面增大了磨損率，另一方面釋放的金屬離

8、子具有潛在的毒性，這些缺點嚴(yán)重影響了金屬型人工髖關(guān)節(jié)的長期應(yīng)用效果242、生物陶瓷 定義：醫(yī)用生物陶瓷材料化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，生物相容性良好。生物陶瓷主要包括兩類：分別為惰性生物陶瓷（如氧化鋁、醫(yī)用碳素材料等）和生物活性陶瓷（如羥基磷灰石和生物活性玻璃等）。25 生物陶瓷根據(jù)生物活性分為： 生物惰性陶瓷（氧化鋁、氧化鋯）：穩(wěn)定性高、機械強度好 生物活性陶瓷（羥基磷灰石、磷酸三鈣）：骨傳導(dǎo)特點、活骨整合的性能262.1生物陶瓷的優(yōu)點 陶瓷材料的離子結(jié)構(gòu)可以吸引帶極性的液體，使之均勻地覆蓋在陶瓷的表面，有利于形成流體薄膜潤滑效果；并且陶瓷材料硬度高、磨損率低、磨損顆粒小；它還可以在潮濕的條件下正常工作，

9、克服了金屬假體在體內(nèi)潮濕環(huán)境下容易釋放金屬離子的問題。272.1氧化鋁陶瓷 目前常用的高純度氧化鋁是氧化鋁粉末在1 6001800 的高溫下燒結(jié)而成。20世紀(jì)90 年代后采用的新制造工藝減少了雜質(zhì)，提高了材料的致密性。其具有化學(xué)惰性及良好的抗腐蝕能力。但氧化鋁陶瓷韌性較金屬低，氧化鋁陶瓷制成的股骨頭直徑必須大于或等于28 mm。近10 年來氧化鋁陶瓷制成的人工髖關(guān)節(jié)在臨床上取得了令人并非滿意的結(jié)果。282.2氧化鋯陶瓷 氧化鋯陶瓷：氧化鋯陶瓷的密度、韌性和強度都高于氧化鋁陶瓷，降低了陶瓷假體破裂的風(fēng)險，而且可以制成22 mm 的股骨頭。氧化鋯陶瓷在1985 年首次制成股骨頭假體在臨床使用。然而

10、，純氧化鋯是不穩(wěn)定的，它有3種晶體狀態(tài)：單晶體、四角形、立方體。狀態(tài)的變化導(dǎo)致其穩(wěn)定性差并容易破裂，必須添加穩(wěn)定劑（常用氧化釔）使之保持在四角形狀態(tài)才能使其穩(wěn)定性得到維持，并獲得最佳的機械特性。292.3羥基磷灰石 于20世紀(jì)70年代首次成功用于臨床。羥基磷灰石是構(gòu)成骨和牙的主要無機質(zhì)，具有優(yōu)越的生物相容性，噴涂假體和骨床容易獲得更堅強的結(jié)合強度；假體近端的可拆卸領(lǐng)托有效阻止了可能存在的聚乙烯顆粒遷移。噴涂鈦質(zhì)解剖柄股骨假體能提供均勻的應(yīng)力分布，有效減低應(yīng)力遮擋，有利于假體獲得確切的股長入固定。30假體材料依然在不斷發(fā)展中:生物相溶性高、生物力學(xué)相容性好、生物結(jié)合性能好固定度好、壽命長是未來的

11、發(fā)展方向31四、四、生物型 OR 骨水泥型 32骨水泥型假體的特點1.臨床應(yīng)用時間較長，臨床效果確切，有大量成功的病例。2.操作技術(shù)已經(jīng)非常成熟。3.對手術(shù)操作要求相對較低。4.病人康復(fù)時間相對短。33非骨水泥型假體特點1.采用生物固定，避免了骨水泥使用帶來的副作用。2.對可能面臨的翻修手術(shù)可以有更多的選擇。3.對手術(shù)醫(yī)生的操作要求相對較高。4.常見的并發(fā)癥有大腿疼痛。34選擇的因素 年齡 骨質(zhì)生長潛能 對生活質(zhì)量的要求 對康復(fù)的配合程度 術(shù)者對不同類型假體的理解和操作技能35骨水泥的副作用 心血管系統(tǒng)反應(yīng)：單體吸收和周圍血管擴張，引起反射性心動過緩。 單體引起過敏反應(yīng)。 骨水泥填塞過程中由于

12、壓力的原因造成脂肪、空氣等進入血循環(huán)造成栓塞。 骨水泥對周圍神經(jīng)、血管等組織造成機械壓迫或熱損失。36骨水泥固定 手術(shù)時仔細(xì)準(zhǔn)備骨水泥柄小心植入，是取得臨床長期成功的關(guān)鍵。 目前認(rèn)為，股骨柄假體周圍骨水泥的厚度最好控制在2mm以上，而在股骨近端的內(nèi)側(cè)區(qū)域可以比2mm稍厚些。 骨水泥厚度小于2mm容易出現(xiàn)斷裂。37骨水泥固定 提高骨水泥固定成功率的技術(shù)細(xì)節(jié)還包括避免股骨柄假體內(nèi)翻位植入髓腔，防止骨水泥環(huán)出現(xiàn)間隙。 內(nèi)翻位植入假體柄會導(dǎo)致股骨近端內(nèi)側(cè)和遠(yuǎn)端外側(cè)的骨水泥厚度變薄，這兩個區(qū)域的骨水泥承受很高的應(yīng)力，早期易于在此處發(fā)生骨水泥破裂和固定失敗。38非骨水泥固定 非骨水泥型假體包括：表面微孔和

13、噴砂處理兩種。 微孔涂層一詞指的是通過加工處理在金屬表面產(chǎn)生很多不同深度的微小孔隙，以便于骨長入其中。 噴砂一詞指的是使用微小粒子轟撞假體表面，產(chǎn)生無數(shù)壓痕，骨組織可以長入其上。這些壓痕類似于假體表面凹凸不平的山峰和山谷，可以使骨組織長入到其表面的峰谷之上。39 假體與骨組織之間形成堅硬、無微動的界面，也是利于骨組織長入空隙的重要條件。只有將微動范圍盡量控制在不超過150um，才能形成一個牢固堅實的骨界面。如果超過，纖維軟組織將長入孔隙中。 假體表面與皮質(zhì)骨之間的物理距離超過50um，使得成骨細(xì)胞和成骨因子無法越過更寬的距離形成牢固的骨界面。40 金屬與骨組織的界面具有重新塑形的潛能，這點不同

14、于骨水泥與骨組織界面。 如果骨組織在生長嵌入金屬表面時出現(xiàn)裂縫和破壞，骨組織能夠重新塑形并重建一個堅硬的界面。 因此理論上，非骨水泥型假體可獲得較骨水泥型假體更牢固和長時間的固定。41 非骨水泥型假體的固定技術(shù)有兩種： 號對號固定技術(shù) 壓配固定技術(shù)42 號對號固定技術(shù)是指：髖臼或股骨柄打磨擴大的型號與所安裝的假體型號完全一致。使用這一技術(shù)固定髖臼時，常需要額外的固定措施如使用螺釘固定，以獲得骨與假體間牢固堅硬的結(jié)合界面。 文獻報道使用髖臼螺釘固定存在很多缺點：螺釘產(chǎn)生的釘?shù)罍p少了髖臼表面骨長入的面積，同時骨道還成為容納磨損碎屑的場所，增大了骨溶解的范圍。如果出現(xiàn)退釘，則會直接接觸聚乙烯的非關(guān)節(jié)

15、面，導(dǎo)致磨損發(fā)生。43 壓配技術(shù)是指股骨或髖臼打磨的尺寸較最終植入的假體型號小1到2mm。該技術(shù)依靠環(huán)向應(yīng)力獲得堅強固定，常不需額外固定。44非骨水泥髖臼假體 在各種非骨水泥型髖臼假體中，背面微孔涂層的臼杯臨床效果最好，而背面光滑的臼杯效果欠佳。45 不過全涂層的假體柄的確能夠獲得更大范圍的堅強固定。近端涂層的柄只能在股骨近端區(qū)域獲得固定，這時應(yīng)力的傳導(dǎo)更加符合生理方式，主要通過近端傳導(dǎo)，避免此處發(fā)生應(yīng)力遮擋和骨缺失。46 非骨水泥型柄周圈的涂層范圍也影響臨床效果，這種柄分為全周涂層設(shè)計和半周涂層設(shè)計，這種設(shè)計上的區(qū)別與有效關(guān)節(jié)間隙及骨溶解密切相關(guān)。 半周涂層設(shè)計的假體柄不能在近端股骨柄全周都

16、形成骨長入，在此處留有一處通道，聚乙烯碎屑可以通過此通道進入股骨干，增加了有效關(guān)節(jié)間隙。當(dāng)使用非全周涂層的假體柄時，聚乙烯碎屑會導(dǎo)致股骨干區(qū)域出現(xiàn)臨床上明顯的骨溶解。47 近端全周涂層柄可以允許在近端股骨柄整個周圈的部分都形成骨長入，有效封閉了股骨干髓腔與有效關(guān)節(jié)間隙的通道。全周涂層的假體柄在術(shù)后松動、大腿痛和骨溶解等方面比半周涂層柄的表現(xiàn)要好得多。 假體柄的硬度也明顯影響應(yīng)力遮擋。通常假體柄的機械硬度越高在負(fù)重時應(yīng)力遮擋的應(yīng)力也越多。48 長柄假體用于翻修術(shù)遠(yuǎn)端假體周圍骨折的病人 短柄假體用于股骨彎曲畸形較重或遠(yuǎn)端髓腔狹窄的病人 直柄假體適用于各種類型的病人，股骨解剖異常也可使用 彎柄型和解

17、剖曲柄型假體增強解剖正常股骨抗扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性 但在股骨解剖有異常的病人，假體置入困難 骨水泥型假體用于老年骨質(zhì)疏松或類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的病人 保留股骨頸的短柄，假體植入要求高，有利翻修保留骨組織49五、髖關(guān)節(jié)穩(wěn)定性和活動度50 影響關(guān)節(jié)活動和穩(wěn)定性的其他假體設(shè)計因素還包括使用增高的防脫位襯墊。術(shù)者可以選擇使用后方防脫位襯墊以增加后方穩(wěn)定性。盡管這種襯墊能夠有效的增加后方穩(wěn)定性，但在髖關(guān)節(jié)外展時，會產(chǎn)生假體撞擊，減少關(guān)節(jié)的基本弧線范圍。因此通過采用這種襯墊增加后方穩(wěn)定性的方法也來之不易。51髖關(guān)節(jié)假體的力線 髖關(guān)節(jié)假體在患者股骨和髖臼內(nèi)的方位和角度是影響穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。 髖臼假體安裝的前傾角過小增大了

18、后脫位的風(fēng)險，而角度過大又可增加前脫位的風(fēng)險。 手術(shù)入路方式也影響理想的假體安裝角度。采用后入路時，髖臼前傾角可以輕度增大以減少后脫位的可能。研究表明對于后入路的病例，獲得最佳穩(wěn)定性的前傾角度大約在1520。52 髖臼假體的垂直方向的角度，也影響關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性。髖臼安裝垂直方向角度過大或者角較大都會增加關(guān)節(jié)上脫位的風(fēng)險。 總之，盡管關(guān)于髖臼植入的最佳位置角度仍存在爭議，研究表明外展角度應(yīng)在3050之間，前傾角度隨外科入路不同可選擇015之間的角度。而股骨假體的前傾角也應(yīng)在015之間。53六、人工髖關(guān)節(jié)的發(fā)展趨勢54 材料學(xué)的進步：材料學(xué)的進步：出現(xiàn)了鈦合金，鉭金屬等生物型骨長入假體。 骨水泥技術(shù)

19、的進步：骨水泥技術(shù)的進步：真空攪拌、遠(yuǎn)端塞和中置器、骨水泥槍的應(yīng)用和脈沖沖洗技術(shù),使現(xiàn)代骨水泥型假體更加可靠。骨水泥假體具有良好的初始穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性,至今仍為很多醫(yī)生的首選。 55 骨水泥型股骨柄：骨水泥型股骨柄：拋光表面的骨水泥型股骨柄可通過二次下沉的效應(yīng)實現(xiàn)假體-骨水泥-骨之間的牢固固定。 生物型股骨柄：生物型股骨柄：因其可與骨床牢固地結(jié)合, 其表面處理技術(shù)從最初的單純粗糙表面+羥基磷灰石到現(xiàn)在的三維多孔表面/珍珠面設(shè)計,實現(xiàn)了從原始的骨長入到現(xiàn)代的骨長入效果, 具有更好的長期穩(wěn)定性。 56 生物型股骨柄假體的形狀設(shè)計：生物型股骨柄假體的形狀設(shè)計：最初為直柄,最近10年設(shè)計出的錐形柄在

20、壓配機制上更加緊密牢固。 股骨柄的近端固定概念：股骨柄的近端固定概念：是股骨假體設(shè)計的最新進展,這種設(shè)計有助于減少假體應(yīng)力遮擋造成的負(fù)面效應(yīng)。 57 髖臼與股骨頭之間的匹配方式：髖臼與股骨頭之間的匹配方式：陶瓷-陶瓷和陶瓷-聚乙烯假體臨床應(yīng)用報道增多，理論上的優(yōu)勢是減少材料的磨損，但長期療效仍待研究。 大直徑股骨頭的應(yīng)用取得了大量滿意臨床療效的報告。 微創(chuàng)理念的引入使全髖關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)置換術(shù)更易為患者接受，但小切口不等于微創(chuàng)。 計算機導(dǎo)航技術(shù)使手術(shù)更精確，效果更佳。58 人工髖關(guān)節(jié)的未來發(fā)展59 材料學(xué)的研究是未來重要的任務(wù) 降低支承磨損面的磨損的研究 60 傳統(tǒng)的金屬對聚乙烯等由于支承面由于微粒導(dǎo)

21、致骨溶解 過去的金屬對金屬存在的較重的毒性，其磨損嚴(yán)重 陶瓷對陶瓷即現(xiàn)代的陶瓷仍然同樣面臨嚴(yán)重的磨損陶瓷的破碎 陶瓷對聚乙烯雖然較金屬磨損低，但仍不滿意 61 支承面磨損的研究新一代 金屬對金屬、陶瓷對陶瓷、陶瓷對聚乙烯、高度交聯(lián)聚乙烯降低了支承面的磨損。62 新一代的金屬，不僅降低支承面的磨損，而且能自行修復(fù)打磨光滑。 含有不同比例的氧化鋁和氧化鋯的陶瓷在生理溫度下極其穩(wěn)定同時能耐高溫，降低磨損和破碎 新的聚乙烯在改進后優(yōu)于現(xiàn)代的聚乙烯 63 人工關(guān)節(jié)的設(shè)計 負(fù)荷的生物力學(xué)的研究 軟組織平衡的力學(xué)研究64 3D打印的問世 將實現(xiàn)真正意義上的個體化設(shè)計65 個體化的假體 假體柄、前傾角、頸干角、旋轉(zhuǎn)中心66 獲取病人的骨盆股骨上段 包括股骨頸、臼的旋轉(zhuǎn)中心等 的數(shù)據(jù)分析、設(shè)計病人適合的 假體，按獲取的數(shù)據(jù)進行技術(shù) 處理安裝67 人工髖關(guān)節(jié)的安裝技術(shù)的精確也是提高人工髖關(guān)節(jié)壽命的重要因素，逐步利用計算機技術(shù)進行精確的安裝68 組織工程學(xué)技術(shù)的再生醫(yī)學(xué)是未來最理想的發(fā)展69七、人工關(guān)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化、準(zhǔn)入制度以及關(guān)節(jié)置換登記制度70 關(guān)節(jié)置換已經(jīng)成功實施了近四十年，國外在標(biāo)準(zhǔn)化和準(zhǔn)入制度上已經(jīng)有非常成熟的經(jīng)驗，特別是歐洲和北美國家。國內(nèi)人工關(guān)節(jié)開始約30年，而快速發(fā)展則在最近10年，雖然在