人工髋关节置换技术的最新进展 ppt课件
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• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
新材料
55
一、金属股骨头-超高分子聚乙烯 (MPP)
较好地改善了人工 关节磨损问题，延 长了使用寿命
然而…
66
几乎所有病 例均可见
微粒数量 最多
诱导巨噬细 胞产生炎症 因子
超高分子量 聚乙烯颗粒
削弱机体对感 染的抵抗能力
骨溶解
无菌性 松动
77
多核巨 细胞吞 噬磨损 颗粒
4466
PK 机器人手术组
传统手术组
平均假体近端与骨面直 接接触率
93.2%
60.1%
平均假体表面与骨 组织间的缝隙率
2.9%
结论：机器人辅助手术
33%
4477
不足之处： 1、操作繁琐，手术时间长，增加出血
和感染机会 2、临床应用时间尚短，需要长期随访
4488
五、个性化定制髋关节假体的设计
• 采用计算机虚拟现实技术及有限元力学分析等工具，虚拟理想化假体 模型，定制适合患者个人、高契合度及最佳力学曲线分布的髋关节假 体。
人工髋关节置换技术的最新进展
1
人工髋关节置换术
100多年的历史 每年超过50万例 10年优良率＞90%
新材料
新技术
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
4.3mm3
9.5mm3
磨损颗粒的大小和 形态
相似，无统计 学意义
结论： UHMWPE-陶瓷
2244
不足：临床报告有限，尚缺乏多中心 的临床研究及循证医学证据！
2255
小结：理想的人工关节 材料品质
抗疲劳 抗磨损 抗腐蚀
生物相容性 生物力学相 容性 无毒副作用
2266
新技术
2277
一、髋关节表面置换（THSR）
• 用髋臼帽及股骨头杯覆盖股骨头和（或）髋臼表面已被破坏而切除的 关节面，以恢复髋关节功能
2288
THSR的优势
保持骨量
保持生物力学 特性
仿生学优势
手术创伤小
术后并发症少
易于翻修
29
严格掌握适应症
髋关节畸形较轻
局部骨质好 年轻的Ⅲ~Ⅳ
目前：第三代金属-金属髋关节表面置换
减少磨损颗粒及溶骨反应
MMSA
保证截骨精度， 防止股骨颈损伤
最大限度保留骨量
增加关节活动度
增加关节活动度
假体植入更为方便
3322
最新：第四代金属-金属髋关节表面置换
假体更薄 匹配度更高 磨损颗粒更少
3333
THSR的三维可视化设计：可逐层剖析、立体直观显示髋关节表面置 换假体的大小、倾角、稳定性以及磋磨股骨头形态，并可精确测量
假体间脱位 发生率降低
假体间活动 范围增加
髋臼杯变形 减小
1111
传统髋与现代金属髋的磨损对比
聚乙烯 传统金属
超耐磨金属
1122
传统髋与现代金属髋假体活动范围的对比
传统髋关节活动范围
现代金属髋活动范围
随着球头直径的增加，头/颈直径之比也相应增加，从而使 颈与臼发生撞击前的活动范围增加
1133
假体间脱位发生率降低
4400
三、计算机导航辅助手术(CAS)
优势
减少主观误差 提高准确性
4411
假体放置的位置
力线的掌握
倾斜、旋转的角度
CAS
截骨位置的选择
减少术后并发症
延长使用寿命
4422
分类
图像依赖导航 非图像依赖导航
术中X线导航
4433
4444
微创手术中配合CAS，效果尤佳
4455
四、机器人辅助髋关节置换手术 目的：改进传统关节置换手术的不足，准确 地进行股骨髓腔准备
3344
二、微创手术
最小侵袭
最佳外科疗效
最小生理 干扰
3355
更正理念：
通过生理间隙入路
减少对周围组织的创伤 减少对生理功能的干扰
3366
多种入路
微创双切口 微创前外侧切口
微创后外侧切口 微创外侧切口
3377
3388
3399
注意事项
学习曲线较长
特殊器械
易致假体位置安放不良
禁忌症：畸形明显、僵硬、肥胖
两种全髋“脱位距离”、“跳跃距离”比较图
1144
1155
问题：金属颗粒所产生的离子具有 生物毒性吗？
金属离子 浓集
介导免疫 反应
金属过敏
金属颗粒
金属肾 毒性
1166
DEPUY召回金属对金属大 头髋和表面置换关节的思考
• 根据DePuy收集到的最 新数据，植入ASR髋关 节5年后，大约有8分之 一的患者需要翻修。其 中有些翻修手术的原因 是由髋关节假体长期磨 损形成的金属颗粒导致 的。这些微小的颗粒可 能导致关节和周围的肌 肉形成积液，长期下去 ，会破坏髋关节周围的 肌肉，骨骼和神经。
1177
金属材料的表面改性
热喷涂法
离子注入法
离子镀
离子溅射法
电化学法
化学气相沉积
铌、钽等贵 金属的使用
激光熔敷法
18
三、陶瓷-陶瓷髋假体（CCP）
化学性能稳定
硬度高
高
纯
度
氧
化
生物相容性高
铝 陶
耐磨性能好
瓷
生物惰性
磨损率小
1199
三种材料的线性磨损率比较
0.174~0.342mm3 2.681mm3 13~74mm3
异物颗 粒
88
PK 高交联聚乙烯
超高分子量聚乙烯
用钴铬钼合金股骨头摩 擦300万次产生磨屑
4±1mg
109±31mg
手术植入体内两年 的磨损线性强度
8um/年
结论：高交联聚乙烯
135um/年
99
超高分子量聚乙烯的改性研究
交联改性
离子注入改性 纤维填充改性
10
二、金属-金属髋假体（MMP)
•假体间拥有 “液体薄膜 润滑”作用
CCP MMP
MPP
2200
脆性大
有一定的 碎裂率
弹性模量高 骨匹配性差
骨损伤
2211
陶瓷的改性研究
降低晶粒大小
提高密度
改变显微结构
22
四、高交联UHMWPE衬垫—陶瓷股骨 头
高交联UHMWPE衬垫—陶瓷股 骨头
2233
PK UHMWPE-陶瓷
UHMWPE-钴铬合金
每百万次模拟行走的磨 损速度
4499
5500
• 发展前景广阔：定制个性假体，优化手术方案，为提高手术成功率、 延长假体使用寿命提供了一条新的、合理的途径。
5511
小结：发展人工关节置 换新技术应遵循的原则
设计严谨 可持续发展
详实实验数 据支持
合理临床应用 长期随访结果
5522
5533
新材料
55
一、金属股骨头-超高分子聚乙烯 (MPP)
较好地改善了人工 关节磨损问题，延 长了使用寿命
然而…
66
几乎所有病 例均可见
微粒数量 最多
诱导巨噬细 胞产生炎症 因子
超高分子量 聚乙烯颗粒
削弱机体对感 染的抵抗能力
骨溶解
无菌性 松动
77
多核巨 细胞吞 噬磨损 颗粒
4466
PK 机器人手术组
传统手术组
平均假体近端与骨面直 接接触率
93.2%
60.1%
平均假体表面与骨 组织间的缝隙率
2.9%
结论：机器人辅助手术
33%
4477
不足之处： 1、操作繁琐，手术时间长，增加出血
和感染机会 2、临床应用时间尚短，需要长期随访
4488
五、个性化定制髋关节假体的设计
• 采用计算机虚拟现实技术及有限元力学分析等工具，虚拟理想化假体 模型，定制适合患者个人、高契合度及最佳力学曲线分布的髋关节假 体。
人工髋关节置换技术的最新进展
1
人工髋关节置换术
100多年的历史 每年超过50万例 10年优良率＞90%
新材料
新技术
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
4.3mm3
9.5mm3
磨损颗粒的大小和 形态
相似，无统计 学意义
结论： UHMWPE-陶瓷
2244
不足：临床报告有限，尚缺乏多中心 的临床研究及循证医学证据！
2255
小结：理想的人工关节 材料品质
抗疲劳 抗磨损 抗腐蚀
生物相容性 生物力学相 容性 无毒副作用
2266
新技术
2277
一、髋关节表面置换（THSR）
• 用髋臼帽及股骨头杯覆盖股骨头和（或）髋臼表面已被破坏而切除的 关节面，以恢复髋关节功能
2288
THSR的优势
保持骨量
保持生物力学 特性
仿生学优势
手术创伤小
术后并发症少
易于翻修
29
严格掌握适应症
髋关节畸形较轻
局部骨质好 年轻的Ⅲ~Ⅳ
目前：第三代金属-金属髋关节表面置换
减少磨损颗粒及溶骨反应
MMSA
保证截骨精度， 防止股骨颈损伤
最大限度保留骨量
增加关节活动度
增加关节活动度
假体植入更为方便
3322
最新：第四代金属-金属髋关节表面置换
假体更薄 匹配度更高 磨损颗粒更少
3333
THSR的三维可视化设计：可逐层剖析、立体直观显示髋关节表面置 换假体的大小、倾角、稳定性以及磋磨股骨头形态，并可精确测量
假体间脱位 发生率降低
假体间活动 范围增加
髋臼杯变形 减小
1111
传统髋与现代金属髋的磨损对比
聚乙烯 传统金属
超耐磨金属
1122
传统髋与现代金属髋假体活动范围的对比
传统髋关节活动范围
现代金属髋活动范围
随着球头直径的增加，头/颈直径之比也相应增加，从而使 颈与臼发生撞击前的活动范围增加
1133
假体间脱位发生率降低
4400
三、计算机导航辅助手术(CAS)
优势
减少主观误差 提高准确性
4411
假体放置的位置
力线的掌握
倾斜、旋转的角度
CAS
截骨位置的选择
减少术后并发症
延长使用寿命
4422
分类
图像依赖导航 非图像依赖导航
术中X线导航
4433
4444
微创手术中配合CAS，效果尤佳
4455
四、机器人辅助髋关节置换手术 目的：改进传统关节置换手术的不足，准确 地进行股骨髓腔准备
3344
二、微创手术
最小侵袭
最佳外科疗效
最小生理 干扰
3355
更正理念：
通过生理间隙入路
减少对周围组织的创伤 减少对生理功能的干扰
3366
多种入路
微创双切口 微创前外侧切口
微创后外侧切口 微创外侧切口
3377
3388
3399
注意事项
学习曲线较长
特殊器械
易致假体位置安放不良
禁忌症：畸形明显、僵硬、肥胖
两种全髋“脱位距离”、“跳跃距离”比较图
1144
1155
问题：金属颗粒所产生的离子具有 生物毒性吗？
金属离子 浓集
介导免疫 反应
金属过敏
金属颗粒
金属肾 毒性
1166
DEPUY召回金属对金属大 头髋和表面置换关节的思考
• 根据DePuy收集到的最 新数据，植入ASR髋关 节5年后，大约有8分之 一的患者需要翻修。其 中有些翻修手术的原因 是由髋关节假体长期磨 损形成的金属颗粒导致 的。这些微小的颗粒可 能导致关节和周围的肌 肉形成积液，长期下去 ，会破坏髋关节周围的 肌肉，骨骼和神经。
1177
金属材料的表面改性
热喷涂法
离子注入法
离子镀
离子溅射法
电化学法
化学气相沉积
铌、钽等贵 金属的使用
激光熔敷法
18
三、陶瓷-陶瓷髋假体（CCP）
化学性能稳定
硬度高
高
纯
度
氧
化
生物相容性高
铝 陶
耐磨性能好
瓷
生物惰性
磨损率小
1199
三种材料的线性磨损率比较
0.174~0.342mm3 2.681mm3 13~74mm3
异物颗 粒
88
PK 高交联聚乙烯
超高分子量聚乙烯
用钴铬钼合金股骨头摩 擦300万次产生磨屑
4±1mg
109±31mg
手术植入体内两年 的磨损线性强度
8um/年
结论：高交联聚乙烯
135um/年
99
超高分子量聚乙烯的改性研究
交联改性
离子注入改性 纤维填充改性
10
二、金属-金属髋假体（MMP)
•假体间拥有 “液体薄膜 润滑”作用
CCP MMP
MPP
2200
脆性大
有一定的 碎裂率
弹性模量高 骨匹配性差
骨损伤
2211
陶瓷的改性研究
降低晶粒大小
提高密度
改变显微结构
22
四、高交联UHMWPE衬垫—陶瓷股骨 头
高交联UHMWPE衬垫—陶瓷股 骨头
2233
PK UHMWPE-陶瓷
UHMWPE-钴铬合金
每百万次模拟行走的磨 损速度
4499
5500
• 发展前景广阔：定制个性假体，优化手术方案，为提高手术成功率、 延长假体使用寿命提供了一条新的、合理的途径。
5511
小结：发展人工关节置 换新技术应遵循的原则
设计严谨 可持续发展
详实实验数 据支持
合理临床应用 长期随访结果
5522
5533