髋关节成形术的过去、现在与展望

中国修复重建外科杂志2008年6月第22卷第6期·641·

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林向进

【关键词】 髋关节置换 假体 展望

中图分类号：R687.4 R-1 文献标志码：C

关节成形术是一种恢复关节无痛活动的手术，同时还能恢复控制关节活动的肌肉、韧带和其他软组织结构的功能。关节成形术始于19世纪中叶，当时医生试图通过对强直关节行简单切除的方法来造成一个关节外的假关节。因该方法不能获得在功能范围内的持久性活动能力，故逐渐由单纯切除成形术转为间置关节成形术。在进行间置关节成形术时，为了防止关节再度形成骨性或纤维性强直，在切除的关节表面间放置了各种材料。1923年，Smith-Petersen引入“铸模关节成形术”的概念，替代了在关节面间放置衬膜的方法。

20世纪60年代，随着John Charnley所研制的全髋关节的出现，使全髋关节置换进入了现代时代。Charnley使用带柄的不锈钢假体替代股骨头，与用高密度聚乙烯制成的髋臼假体相关节，两部分假体均借聚甲基丙稀酸甲酯骨水泥牢固地固定于骨床。在此以后假体设计、材料和固定方法一直在不断改进，但是Charnley的许多基本概念一直沿用至今。

全髋关节置换术的目的为消除疼痛、提供稳定的关节活动和矫正畸形。现代的全髋关节假体，只要安置正确，不论在短期或长期随访研究中均取得极高的成功率，并得到广大患者的认同，迅速推广应用。全世界每年接受髋关节置换手术的患者已超过50万，极大改善了关节的功能，降低了肢残的发生率。

目前，该领域仍有许多问题亟待解决，如理想的假体力学设计、耐磨性和骨相容性更好的材料的应用、固定方法以及翻修手术器械的改进等。

1 髋关节假体设计与配伍

1.1 固定材料的选择

经过30 多年的临床应用，非骨水泥型假体的优势逐渐体现并成为目前的主流。长期随访显示，骨水泥型假体术后8 年的松动率为0.58%；12～15年后14%的患者出现Ⅱ度骨水泥松动（界面出现连续的透亮

作者单位：浙江大学医学院附属第一医院骨科（杭州，310003）

通讯作者：林向进，教授，硕士导师，研究方向：人工关节置换及关节功能重建，E-mail: doclinxj@ 线），11%患者的假体出现移位；20 年后，22%患者的假体发生松动，其中8%假体需翻修；25年后则有15%的假体因为无菌性松动需翻修。且年龄< 50 岁患者的无菌性松动发生率更高：术后12年松动率为44%，18年后有13%患者的假体因无菌性松动需要翻修，23年后的翻修率为23%。而非骨水泥型假体的无菌性松动发生率则相对较低。有学者对同一位手术医生进行骨水泥型和非骨水泥型假体置换的患者进行9 ～12 年随访研究，结果显示33%的骨水泥型假体发生松动或需要翻修，非骨水泥型假体均未发生无菌性松动。

非骨水泥假体植入时，基本保留了患者原有骨质，对可能进行的二次手术预留了相对较多骨质。骨水泥碎屑是诱导骨溶解发生的启动因素之一，是影响关节置换术远期效果的重要因素。因此，生物学固定成为首选方式，只有在高龄患者、严重骨质疏松患者和一些特殊假体中才考虑使用骨水泥型假体。

1.2假体材料的选择

假体松动、骨溶解是因假体界面的骨磨损引起，自全髋关节置换术诞生之日起，界面磨损就一直是该领域研究最集中的问题。选择假体材料是减少骨磨损的基本条件。

1.2.1金属-超高分子聚乙烯假体金属股骨头-超高分子聚乙烯假体是目前世界临床应用假体最流行的材料组合模式。经过10余年的研究观察，发现高分子聚乙烯磨损后产生的磨屑可诱发机体产生一系列不良反应，并导致骨溶解，使人工关节的使用寿命大大降低。许多学者着力观察和研究增强聚乙烯的耐磨性，减少磨屑对机体产生的不良反应，并发现高交链聚乙烯内衬明显提高耐磨性，交链程度越高，耐磨性越好。故他们倡导在人工髋关节中普遍采用这种高交链材料，逐渐减少超高分子聚乙烯的应用，并同时指出应继续观察高交链材料应用后的机体反应和人工关节改变。

1.2.2金属-金属假体金属-金属假体是最早应用于人工关节假体的组合，早期由于原料、制作工艺等方面的原因，松动、脱位及金属离子污染等并发症发生率高，因而被弃用。随着新的材料、设计、制作工艺及植

Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery, June 2008, V ol. 22, No.6·642·

入技术的提高，金属假体表面摩擦系数大大降低，重新表现出其优势。伴随低摩擦率而来的是骨溶解率大大降低。虽然金属-金属假体获得了良好的临床效果，但假体置换后，金属离子的产生增加及介导免疫反应、金属过敏、肾毒性等发生几率均有提高。

1.2.3陶瓷-陶瓷假体金属-超高分子聚乙烯假体的线性磨损为 13～74 mm3，金属-金属假体为 1.681～ 3.572 mm3，而陶瓷-陶瓷假体为0.174～0.342 mm3。但陶瓷-陶瓷假体仍存在一些先天弱点，如脆性大。目前，新的合成陶瓷比单纯氧化铝陶瓷在抗脆裂性能上具有新的优势，但陶瓷的制备价格也是制约其推广的一重要因素。

全髋关节置换的表面磨损是目前研究的焦点之一。人们从各个方面展开研究。体外研究已经证实一些新材料、新方法具有更好的抗磨损性能。但是临床效果尚需长期的随访观察。

2 手术方式

2.1微创全髋关节置换术

全髋关节置换术已是一定型的手术方式，手术医生根据个人的习惯采用前路、外侧或后外侧入路，严格按照假体置放标准，手术效果确切。近年，微创小切口技术开始临床应用于全髋关节置换，并已日趋成熟。采用微创技术后，手术切口从原先的 15～20 cm，缩小至 6～8 cm。手术切口的缩小使手术创伤减小，减少了手术对髋关节周围组织创伤和对患者的生理干扰，术后患者功能恢复快。但对于肥胖、伴有严重的骨关节炎，尤其是严重畸形的患者应慎用。

2.2髋关节表面置换术

髋关节表面置换术是目前人工髋关节推广最快的新技术。该术式不切除股骨颈、不破坏股骨上段骨髓腔，假体的应力由股骨颈传导至股骨干的自然径路，极大限度的保留了髋关节正常力学特征，极小的应力遮挡，在人工髋关节中具备多重自然特征。临床对术中不扩髓的优势已达成共识，如股骨颈切除少，创伤小，患者恢复较快，可及早恢复工作，术后并发症少，脱位发生率低，一般无下肢不等长及大腿痛问题。当假体需翻修时，采用股骨柄假体没有影响，使医生和患者多了一种选择。

2.3髋关节翻修术

髋关节翻修术国内最初称为二次或重复手术、修整手术等，它是指人工关节置换术后出现松动、下沉及磨损等需再次手术进行新的关节置换，其中髋关节翻修术临床应用最多。髋关节翻修术的目的是为了缓解全髋关节置换术失败而致的疼痛及改善关节功能，这可通过重新植入能够牢固固定的新假体及恢复（或基本恢复）关节的解剖形态而达到。

人工髋关节翻修术是一种复杂、困难，但又是临床需要日益增多的手术。翻修术中仍有一些问题尚待解决，如严重的骨缺损使用大块移植骨时，如何防止移植骨再吸收；如何改进假体设计，寻找新型材料以减少聚乙烯磨屑及假体各组合部件之间的磨损仍是今后的研究方向。

3 计算机技术的应用

3.1计算机辅助下手术

随着计算机辅助设计程序的广泛应用，计算机技术在过去的10余年里已广泛应用于髋关节假体的设计与研发制造。近年来，计算机技术在全髋关节置换术中的应用日渐成熟、广泛，不仅可以明确关节的解剖和病变，通过术前、术中精确对比来选择合适假体，进行手术设计、指导手术方式、进行术中实时导航；还可以在计算机上模拟手术操作等，以增加手术的精确性。其中基于CT 的三维重建导航系统可帮助精确确定髋臼的朝向，可使全髋关节置换术的假体位置角度、倾斜度和旋转角、力线的维持、切骨位置与角度等更精确，摆脱术者双手、双眼、主观控制的缺点，可以控制角度和误差在微小（1°和1 mm）的范围内，把握置换假体的准确性，从而降低并发症发生，如松动、磨损、骨溶解及髋部疼痛，提高假体的生存率和使用寿命。

3.2 微创机器人全髋关节置换

目前，临床采用机器人置换髋、膝关节只能完成股骨近端截骨，尚不能完成髋臼侧的磨锉和置臼，而安置假体也只能依靠术者的技术与经验。在膝关节置换术中，可以准确完成股骨、胫骨和髌骨的切骨及磨锉，安装角度、位置和肢长均能达到标准范围内。不久将来，机器人施术的范围会越来越大，质量会越精确、越好。

4展望未来

目前，临床应用最广、技术最为成熟、治疗效果确切的是髋、膝关节置换术。不仅在老年患者取得较好的远期疗效，未来将有更多的年轻患者需进行髋关节置换手术。手术微创化，计算机等辅助手术的应用，将极大提高手术精确程度，使术中出血量更少，早期功能康复更快。新型材料的开发和应用将降低术后假体的磨损率，延长假体的使用寿命，远期疗效更好。进一步深入研究肩、肘、腕及踝等大关节以及手部小关节的结构、形态、功能，设计出适合这些关节置换的新型假体，将成熟的髋、膝关节置换的理念、技术扩展应用，将会使这些关节功能的修复与重建发展到一新的阶段。使每一个存在功能障碍的关节获得良好的形态与功能，不仅是材料学家、工程技术人员的任务，更是临床医生追求的目标。

（收稿：2008-05-10）

（本文编辑：刘丹）