全髋关节置换的假体选择

人工全髋关节置换术(THA)是治疗晚期股骨头坏死、晚期髋关节骨关节炎、髋臼发育不良并骨关节炎等引起的髋关节疼痛和功能障碍,以及强直性脊柱炎引起的髋关节强直等髋关节疾病的最有效的手术治疗方法。随着材料科学的发展、人工假体设计的变化和外科技术的提高,人工髋关节的耐磨性能、假体固定的牢固程度及术后的恢复速度有了极大提高。人工髋关节假体的多样化为手术的个体化创造了条件,同时也带来了如何更好地选择假体的问题。

人工全髋关节一般由四个部件组成:髋臼杯、内衬、股骨头、股骨柄。假体固定方式的选择是对髋臼杯和股骨柄如何与骨牢固固定而言的。内衬固定在髋臼杯内,股骨头固定在股骨柄上,两者之间活动形成关节,也就存在了磨损的现象,摩擦界面(轴承面)的选择是对内衬和股骨头而言的。

1. 假体固定方式的选择
1.1 骨水泥固定VS非骨水泥固定(生物固定)

骨水泥固定是在安装时假体与骨床之间充填骨水泥,使骨水泥与骨面结合并形成骨水泥壳,假体固定在水泥壳中。非骨水泥生物学固定是假体与骨床直接接触,通过不同方式的结合达到固定目的。

骨水泥固定与非骨水泥固定的争论贯穿于人工关节的发展全过程,但是不可否认,骨水泥的应用和金属对聚乙烯界面的使用是Charnley医生对人工髋关节置换划时代的两大贡献。然而骨水泥固定技术应用早期,常常出现人工关节的松动和骨溶解,骨水泥被认为是罪魁祸首,并称之为“骨水泥病”。后来的研究证明聚乙烯的磨损颗粒在骨溶解中起到更大的作用,同时,骨水泥技术也从第一代发展到现在的第三代,即股骨髓腔远端放置髓腔塞、骨床充分冲洗、骨水泥真空搅拌、骨水泥枪加压灌注、假体中置等,骨水泥固定可以获得即刻的假体稳定。

生物固定也存在远期假体松动和骨溶解现象,同样主要是由磨损颗粒引起的。生物固定假体的初始稳定是由假体和骨床紧密压配提供的,经过1~3个月后假体与骨面通过不同方式结合在一起,提供长期稳定性。

现在被普遍接受的观点是年轻人选择生物固定假体,中老年人可以用生物固定或骨水泥固定假体,严重骨质疏松的病人选择骨水泥固定假体。由于骨水泥假体在松动时骨溶解量较大,在考虑有可能需要翻修的病人,生物固定假体更具有优势。

选择骨水泥固定假体时要使用第三代骨水泥技术,以保证骨水泥与骨面的牢固结合并形成2~3mm厚的完整的水泥壳,骨水泥过薄和过厚都会造成骨水泥断裂,从而导致松动。

选择生物固定假体时尽量选择骨长入好的假体,并且在安装时做到紧密压配,以保证牢固的初始稳定并为骨与假体的结合创造条件。

1.2表面微孔VS表面涂层

生物固定假体植入后经历两个阶段:初始固定阶段和继发固定阶段。初始固定是机械性的,主要依赖于假体的外形与骨床的紧密压配;继发固定阶段是在假体与髓腔紧密相配的基础上,骨骼借助其骨小梁生长骨化的生物固有特性,与假体间紧密结合,继发固定提供长期稳定性。假体的表面处理决定了假体与骨的结合方式从而决定了继发固定的牢固程度。

假体的表面处理可大致分为表面微孔和表面涂层两种,珍珠面处理的宏观交锁假体已基本淘汰。

表面微孔是由钛珠烧结、钛丝烧结、钽金属骨小梁等获得的,它们在金属表面形成0.2~0.5mm不等的网状空隙,可以使骨小梁长入其中从而使假体与骨牢固结合,称为“骨长入”。

表面涂层主要有钛喷涂粗糙面、羟基磷灰石(HA)涂层、钛喷涂+HA双涂层等。其中双涂层与骨结合最好;HA涂层假体能与骨通过化学键和生物结合两种方式结合,也能够提供良好的继发稳定;粗糙面假体不能提供骨长入,只有“骨长上”现象,且结合面积明显少,因此继发固定效果较差。

对髋臼发育不良的患者,髋臼杯选择能与骨结合良好的假体非常重要。

1.3 近端固定VS远端固定

生物固定的股骨柄假体有近端固定和远端固定的不同。近端固定的假体只在近端约1/3的长度上有微孔表面,而全长都有表面微孔的假体则属于远端固定假体。一般来说,近端固定假体由于能够避免应力遮挡,术后大腿疼的现象更为少见,因此如果股骨近端没有骨缺损,能够提供良好的假体初始固定,则尽量选择近端固定假体。
当股骨近端不能提供良好的假体初始固定时,如:股骨头坏死或类风湿关节炎合并粗隆间骨折,则应当选择远端固定假体。高位的髋关节脱位需要进行股骨截骨短缩时同样需要远端固定股骨柄。严重骨质疏松的老年粗隆间骨折,为了尽早恢复活动,股骨头置换也渐渐被接受,此时股骨柄选用加长的水泥型假体同样可以获得远端固定的效果。

2. 摩擦界面的选择
2.1 不同股骨头和内衬搭配的磨损

全髋关节的股骨头主要由金属(M)和陶瓷(C)两种材料制成,内衬材料主要由高分子聚乙烯(PE)、高交联聚乙烯(XPE)、陶瓷(C)、金属(M)制成,除了金属股骨头不能和陶瓷内衬搭配外,共能形成7种搭配。如果CoC(即陶瓷股骨头对陶瓷内衬)的磨损量为1,则CoXPE和MoM的磨损为10倍,MoXPE为20倍,MoPE为200倍。而且PE和XPE的磨损颗粒引起周围组织反应最强,容易引起骨溶解,M的磨损颗粒次之,C磨损颗粒组织反应最弱。因此CoC界面应为最好的选择,但是有1~4/万的碎裂率,MoM不会碎裂,而且同样直径的臼杯可以使用比其它搭配更大的股骨头,因此曾经被认为是年轻患者的首选,近年来的临床应用发现MoM搭配有大约9/1000的金属粒子过敏反应发生率,而且伴有肾功能不全的病人、孕妇或者还有生育要求的女性要避免使用。

2.2 大直径股骨头VS小直径股骨头

股骨头的直径越大则人工关节的脱位率越低,关节活动范围也越大,能够更好地满足年轻人的要求。从关节的磨损上看,随着股骨头直径的增加,关节的线性磨损率由于压强的减小而略有降低,而容积磨损率则逐渐升高,骨溶解的程度与容积磨损率成正相关,因此大直径股骨头的骨溶解会略多;假体的松动不仅和骨溶解有关,还与假体撞击导致的剪力有关,大直径股骨头更少发生撞击,二者相抵,大直径股骨头对活动较多的年轻人仍有明显优势,特别是大直径的陶瓷对陶瓷假体。

3. 特殊的髋关节假体

组配式的股骨柄假体是髋臼发育不良髋关节置换的利器。组配式股骨假体将原来的一个股骨柄分解成2~3个部件,在应用时可以调整股骨的前倾角,并且如果需要股骨短缩截骨,组配式的假体远端带有突起的脊,可以有效防止截骨的旋转。尽管应用远端固定假体也可以通过股骨截骨纠正前倾角,但是组配式假体不仅不需要截骨即可纠正前倾角而且属于近端固定假体,理论上术后大腿疼的发生率更低。


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