人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史教學(xué)課件

1、Linda Li 2011-12-23 人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史第1頁，共32頁。什么是人工關(guān)節(jié)（又稱人工假體）： 人工關(guān)節(jié)是以各種不同生物材料制成的模擬人體解剖的關(guān)節(jié)。如模擬某一肢體骨或椎體的人工股骨干假體、人工肱骨干假體、人工椎體等。 第2頁，共32頁。什么是人工關(guān)節(jié)置換術(shù)： 去除關(guān)節(jié)的病損組織，在盡可能的解剖、生理狀態(tài)下將人工關(guān)節(jié)植入人體關(guān)節(jié)缺損部位，以恢復(fù)原有關(guān)節(jié)的解剖和功能。目前它已成為關(guān)節(jié)成形術(shù)中最重要的一門技術(shù)，這門技術(shù)即稱為人工關(guān)節(jié)置換術(shù)。第3頁，共32頁。什么是人工關(guān)節(jié)生物材料： 具有耐磨性、耐腐蝕性、生物相容性（無毒性、無熱源、無致癌、無過敏、不破壞周圍組織）好的內(nèi)植入材料。 第

2、4頁，共32頁。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。第5頁，共32頁。人工髖關(guān)節(jié)的早期探索階段 （1822年1937年）人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史 截骨成形術(shù)：1822年 英國人Anthony.White醫(yī)生施行股骨大粗隆下5cm截骨術(shù)，以改善髖關(guān)節(jié)功能，緩解疼痛，12個(gè)月后形成假關(guān)節(jié)。1876年 美國人Barton施行股骨小粗隆上截骨術(shù)，術(shù)后3個(gè)月扶單拐行走。這是最早的髖關(guān)節(jié)成形術(shù)，可以顯著改善髖關(guān)節(jié)活動(dòng)度，但極不穩(wěn)定。 第6頁，共32頁。假關(guān)節(jié)成形術(shù)：1840年-1860年 美國JM.Carnochan首先進(jìn)行了下頜關(guān)節(jié)成形術(shù)，采用橡木片（非生物材

3、料）置入，關(guān)節(jié)可以活動(dòng)，但后來橡木片被排出而失敗，此后又有使用皮膚、筋膜、肌肉、特殊處理的豬膀胱及金箔片等。 這一手術(shù)應(yīng)該說是人工假體置換術(shù)的開端 。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)的早期探索階段 （1822年1937年）第7頁，共32頁。 臼杯成形術(shù)：1880年 ollier利用關(guān)節(jié)周圍軟組織形成新的關(guān)節(jié)面，首創(chuàng)了關(guān)節(jié)面成型術(shù)，以后相繼有人利用周圍筋膜，皮膚施行隔離型關(guān)節(jié)成形術(shù)。實(shí)際上國內(nèi)在1960年代尚有用此法者。1919年 Beel在美國用經(jīng)鉻處理的豬膀胱施行關(guān)節(jié)成形術(shù)。1891年 Gluck在德國用象牙股骨頭與髖臼首次進(jìn)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

4、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。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)的早期探索階段 （1822年1937年）第8頁，共32頁。 臼杯成形術(shù)：1895年 Jones設(shè)計(jì)了金鉑關(guān)節(jié)成形術(shù)。1910年 德國Dethert用橡膠假體施行了全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)。1923年 Smith Petersen設(shè)計(jì)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。1934年 Rehn用不銹鋼杯置入髖關(guān)節(jié)脫位患者的髖臼。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)的早期探索階段 （1822年1937年）第9頁，共32頁。人工髖關(guān)節(jié)的初步形成階段 （1938年1957年）人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展

5、簡史人工股骨頭成形術(shù)：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(qiáng)，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(dòng)，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。1940年 Haboush首次在實(shí)驗(yàn)室用水做潤滑劑鈷鉻鉬合金頭和丙烯酸酯髖臼假體進(jìn)行磨損實(shí)驗(yàn)研究。 1940年 美國Valls在美國進(jìn)行了短彎柄型股骨頭假體的半關(guān)節(jié)置換術(shù)。第10頁，共32頁。 人工股骨頭成形術(shù)： 1940年，Bohlman 與Moore合作，設(shè)計(jì)了一款長達(dá)30cm的 股骨頭假體，以后發(fā)展為大家熟知的長柄股骨頭假體，即 Moore型

6、假體。 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 。 1946年1958年 Judet兄弟在法國采用了短柄的股骨頭假體進(jìn)行了半關(guān)節(jié)置換術(shù)，假體由丙烯酸酯熱壓成型直柄。由大粗隆下穿出，這在當(dāng)時(shí)的歐洲特別流行，術(shù)后早期效果滿意，后來由于假體的磨損、松動(dòng)、斷裂的并發(fā)癥，長期療效不佳。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)的初步形成階段 （1938年1957年）第11頁，共32頁。人工股骨頭成形術(shù)：1950年 Moore在美國設(shè)計(jì)了自鎖式鈷鉻鉬合金的股骨頭假體。 1951年 Leventhal用鈦

7、股骨頭，進(jìn)行嘗試宣布骨可以長入鈦合金假體。 1952年-1957年間Willse等人用冷固化丙烯酸酯骨水泥進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)獲得了大量數(shù)據(jù)，為人工關(guān)節(jié)的骨水泥技術(shù)做出了貢獻(xiàn) 。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)的初步形成階段 （1938年1957年）第12頁，共32頁?，F(xiàn)代人工髖關(guān)節(jié)的發(fā)展階段 （1958年1970年）人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史Sir John Charnley：（百年紀(jì)念）Charnley 低磨損全髖關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，是人工髖關(guān)節(jié)置換技術(shù)發(fā)展歷史上的重大理論性突破，他開創(chuàng)了全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（THR,THA)的新時(shí)代,被譽(yù)為現(xiàn)代全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)之父。第13頁，共32頁。 全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)：1950年 Ch

8、arnley進(jìn)行了關(guān)節(jié)摩擦和潤滑機(jī)制研究的設(shè)想，做了動(dòng)物試驗(yàn)，他認(rèn)為生物關(guān)節(jié)面，類似海綿具有彈性，內(nèi)含滑液，使關(guān)節(jié)保持低摩擦系數(shù)。那么采用潤滑液潤滑假體關(guān)節(jié)面以獲得低摩擦效應(yīng)是不佳的，應(yīng)當(dāng)尋求低摩擦系數(shù)的生物材料來制作假體以達(dá)目的，從而確立了人工關(guān)節(jié)低摩擦理論 。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史現(xiàn)代人工髖關(guān)節(jié)的發(fā)展階段 （1958年1970年）第14頁，共32頁。他率先提出“金屬-塑料”全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的概念，并經(jīng)過大量的生物材料摩擦試驗(yàn)，于1962年設(shè)計(jì)出直徑22.5mm的金屬股骨頭和超高分子聚乙烯髖臼組合的假體，用聚甲基丙烯酸甲酯（骨水泥）固定。從而創(chuàng)建了低摩擦的人工關(guān)節(jié)置換術(shù)。此后人工關(guān)節(jié)生物力學(xué)研究迅

9、速發(fā)展，開創(chuàng)了人工關(guān)節(jié)置換的新紀(jì)元 。骨科醫(yī)生和生物力學(xué)工程師互相合作在全世界建立了許多研究中心。如材料磨損，金屬延展和疲勞性能測(cè)定，人工關(guān)節(jié)假體的設(shè)計(jì)固定技術(shù)等方面的研究，自從Charnley的低摩擦關(guān)節(jié)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(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。至今Charnley人工關(guān)節(jié)置換術(shù)已成為衡量其他髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的金標(biāo)準(zhǔn) 。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史現(xiàn)代人工髖關(guān)節(jié)的發(fā)展階段 （1958年1970年）第15頁，共32頁。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史現(xiàn)代人工髖關(guān)節(jié)的發(fā)展階段 （1958年1970年）此后，瑞士骨科醫(yī)生Maurice

10、Muller對(duì)股骨假體進(jìn)行了改進(jìn)，采用32mm股骨頭以增加髖關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍，增加穩(wěn)定性，并逐漸加大股骨柄弧度，稱之為“香蕉柄”目前所用的各種股骨假體都是在以上兩種假體的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的。 第16頁，共32頁。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史現(xiàn)代人工髖關(guān)節(jié)的發(fā)展階段 （1970年代后）此后，又出現(xiàn)了Aufrance-Tuiner 全髖關(guān)節(jié)，TR-28全髖關(guān)節(jié)等。1974年，計(jì)算機(jī)輔助股骨假體設(shè)計(jì)面世，可于設(shè)計(jì)時(shí)提供體內(nèi)最理想的應(yīng)力分布，解決股骨柄斷裂問題。70年代后期，80年代早期，由德國醫(yī)生Wagner倡導(dǎo)的髖關(guān)節(jié)表面置換非常熱衷，但很快即被冷落。 第17頁，共32頁。 60年代，人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)最嚴(yán)重的并發(fā)

11、癥是感染，Charnley人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的感染率為7%。1966年Charnley首先使用了空氣層流凈化手術(shù)間，個(gè)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(duì)人工關(guān)節(jié)作出的重大貢獻(xiàn)，被公認(rèn)為現(xiàn)代人工關(guān)節(jié)之父 。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史現(xiàn)代人工髖關(guān)節(jié)的發(fā)展階段 （1958年1970年）第18頁，共32頁。骨水泥型與非骨水泥型共同發(fā)展階段人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史從人工關(guān)節(jié)發(fā)展歷史來看，假體是從最初的壓力配合過渡到Charnley骨水泥型全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)。1971年 美國FDA批準(zhǔn)使用骨水泥（PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯） 第一代骨水泥技術(shù)： Charnley， 手法攪拌，指壓填塞

12、第二代骨水泥技術(shù)：Robin Ling， Harris 髓腔塞，脈沖，骨水泥槍 第三代骨水泥技術(shù)：離心或真空攪拌，表面預(yù)涂技術(shù)第19頁，共32頁。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史骨水泥型與非骨水泥型共同發(fā)展階段70年代以來，由于骨水泥界面的老化、破裂而引起假體松動(dòng)等并發(fā)癥，非骨水泥假體再度興起，部分學(xué)者開始探索生物固定方式。1971年表面微孔型鈷鉻鉬股骨假體在巴黎出現(xiàn)，其特點(diǎn)為假體柄全長都布滿了微孔表面。由于遠(yuǎn)端孔隙內(nèi)骨長入牢靠而產(chǎn)生應(yīng)力遮擋效應(yīng)。使股骨近端骨質(zhì)萎縮。因此被迫放棄了。但微孔表面的概念被廣泛接受，目前正廣泛采用假體柄近端微孔設(shè)計(jì)的模式。如珊瑚表面，金屬絲，珍珠表面以及Biomet PPS 閉合

13、微孔等離子勻漿涂層。 第20頁，共32頁。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史骨水泥型與非骨水泥型共同發(fā)展階段70年代后期出現(xiàn)了根據(jù)壓配原則（full-fit，press-fit）設(shè)計(jì)的假體。假體與骨之間隙不大于1mm，無領(lǐng)，柄身上寬下窄，使其更適合髓腔形狀而緊密相貼，以達(dá)固定牢靠的目的。固定方法包括 AML(Anatomic Medullary Locking) PCA(Porous Coated Anatomic) HCP(Harris Galante) 第21頁，共32頁。近年來出現(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(shí)會(huì)議正式提出，骨水泥型假體柄和非骨水泥髖臼。60歲以上的患者多用，可早

14、期離床活動(dòng)，近10年來，非骨水泥型應(yīng)用較多，常用于年輕病人。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史骨水泥型與非骨水泥型共同發(fā)展階段第22頁，共32頁。人工髖關(guān)節(jié)目前的發(fā)展?fàn)顩r人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史通過長期臨床試驗(yàn)人們得出以下結(jié)論：1、用組織相容性最好的鈦合金作為非骨水泥假體的材料2、假體近端采用微孔表面，孔距為40-100微米范圍內(nèi)最利于骨長入，HA表面噴涂雖無骨誘導(dǎo)作用，但有良好的骨傳導(dǎo)性3、假體遠(yuǎn)端為光滑表面，末端為錐形，避免產(chǎn)生應(yīng)力遮擋4、通過生物力學(xué)證實(shí)：髖臼設(shè)計(jì)為半球形最符合力學(xué)傳導(dǎo)。第23頁，共32頁。當(dāng)前人們公認(rèn)，手術(shù)技能的提高和改進(jìn)是提高人工關(guān)節(jié)置換術(shù)效果的關(guān)鍵之一，很多專家認(rèn)為，手術(shù)技術(shù)對(duì)置換技術(shù)成

15、功占60%，而假體優(yōu)劣占40%。目前，應(yīng)該說人工關(guān)節(jié)置換術(shù)是最好的關(guān)節(jié)成形術(shù)，置換術(shù)給許多患者帶來了生活希望，它保留了關(guān)節(jié)功能，解決了疼痛，改善了生活質(zhì)量。今后要不斷的提高銷售隊(duì)伍技術(shù)水平，向醫(yī)生介紹更好的、使用壽命更長的人工關(guān)節(jié)，造福于人類。 人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)目前的發(fā)展?fàn)顩r第24頁，共32頁。目前存在的關(guān)節(jié)界面有：金-金(MOM)： 金屬頭對(duì)金屬臼。金-聚乙烯（MPE)：鈷鉻鉬頭對(duì)高分子聚乙烯（高交聯(lián)）臼陶-陶(COC)： 陶瓷頭對(duì)陶瓷臼陶-聚乙烯(CPE)（半陶）： 陶瓷頭對(duì)高分子聚乙烯臼人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)界面及材料學(xué)第25頁，共32頁。最早使用的材料：木材，象牙，金

16、箔，豬膀胱，玻璃等人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)界面及材料學(xué)第26頁，共32頁。 人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)界面及材料學(xué)THA 開始時(shí)采用金屬-金屬（MOM):最早使用不銹鋼，后被更好的鈷-鉻（Co-Cr)合金（1955-1965）和鈦合金所替代。鈷-鉻合金是目前抗磨損能力最強(qiáng)的金屬，是股骨頭假體和膝關(guān)節(jié)股骨部件的首選?，F(xiàn)使用鈷-鉻-鉬合金。第27頁，共32頁。1791年，Gregor發(fā)現(xiàn)金屬鈦，但直到1910年，才制備出高純鈦。商用純鈦分為4級(jí)，常用于制作金屬絲和附著于關(guān)節(jié)假體表面利于骨長入的纖維網(wǎng)鈦-6鋁-4釩合金良好的生物相容性及機(jī)械性能使之成為植入物材料的新選擇。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工

17、髖關(guān)節(jié)界面及材料學(xué)第28頁，共32頁。1962年，Charnley爵士將聚乙烯用于人工髖關(guān)節(jié)手術(shù)，但是聚乙烯磨損引發(fā)的骨溶解，最終造成假體松動(dòng)是主要的問題。如何解決這個(gè)問題也成為各制造商努力地方向。在聚乙烯的磨損中，髖關(guān)節(jié)的磨損機(jī)制主要是顆粒磨損，而膝關(guān)節(jié)的磨損機(jī)制主要是撞擊、擠壓和疲勞分層磨損基于此，首先對(duì)樹脂材料進(jìn)行選擇：目前多使用 GUR 1020和1050 ， 它們的區(qū)別在于分子量的大小，1020的分子量更小。使得分子鏈結(jié)構(gòu)較緊密，更易抵抗沖擊和抗疲勞，所以GUR 1020只用于膝關(guān)節(jié)，而髖關(guān)節(jié)采用GUR 1050為原料。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)界面及材料學(xué)第29頁，共32頁。此外

18、，各制造商也對(duì)聚乙烯的制造方法和加工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，例如，采用射線照射以獲取高交聯(lián)聚乙烯增加抗磨損性能，無氧或低氧包裝以延緩氧化，以及Biomet專利的維生素E 處理解決高交聯(lián)的氧化問題。人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)界面及材料學(xué)第30頁，共32頁。生物陶瓷：1970年，Boutin植入第一例氧化鋁髖關(guān)節(jié)，主要問題：碎裂和移位松動(dòng)。氧化鋯具有很好的抗碎裂強(qiáng)度和剛度，克服了氧化鋁的易碎問題。1995年高純氧化鋁陶瓷Biolox Forte（第三代）2003年納米復(fù)合陶瓷（含二氧化鋯）Biolox Delta （第四代）人工髖關(guān)節(jié)發(fā)展簡史人工髖關(guān)節(jié)界面及材料學(xué)第31頁，共32頁。28、舉一而反三，聞一而知十，及學(xué)者用功之深，窮理之熟，然后能融會(huì)貫通，以至于此。朱熹29、讀書之樂樂陶陶，起并明月霜天高。朱熹30、讀書之法無他，惟是篤志虛心，反復(fù)詳玩，為有功耳。朱熹31、讀書無疑者須教有疑，有疑者卻要無疑，到這里方是長進(jìn)。朱熹32、為學(xué)之道，