人工全髋关节置换术是解除中老年髋关节疼痛和功能障碍最有效的手术方法之一。随着外科技术、假体设计和材料的日益完善，影响人工髋关节长期效果的因素将较多地涉及人工关节的固定技术。目前，人工全髋关节固定分骨水泥固定和生物学固定两大类，前者是假体与骨床之间充填骨水泥，形成假体一骨水泥一骨两个界面；后者是假体与骨床直接接触，仅有骨一假体一个界面。如何选择固定方式，更有效地提高假体与髓腔之间的结合强度，以获取植入假体的长期稳定性，仍是一个有待解决的问题。

一、骨水泥固定技术

　　骨水泥是一种化学聚合制剂，其单体是甲基丙烯酸甲酯，聚合后成为聚甲基丙烯酸甲酯高分子聚合物，其弹性模量界于松质骨与金属之间，有助于人工关节骨内部分的稳定性。但骨水泥并不是粘合剂，它对假体的固定作用是通过大块充填和微观的机械交锁实现，其显著的特点是假体可以获得即刻的固定，其他优点包括：（1）由于骨水泥向骨小梁中的渗透，松质骨得到加固后可以更好地承受形变；(2)使假体一骨之间的应力分布均匀，不良应力减小，避免应力集中；（3）扩大假体应力传导范围；（4）提高对医生技术偏差和骨骼质量的容忍度。骨水泥固定后，人工关节长期稳定取决于骨水泥与骨之间的交锁维持、骨水泥与假体之间的固定质量和骨水泥本身强度。任何一个环节薄弱，将会导致整体的失败。理想的骨水泥一骨组织界面为骨水泥连续存在并均匀一致地渗入周围松质骨中，气泡和液体完全排除。骨水泥和骨之间的结合强度取决于骨水泥进入骨小梁间隙的程度，增加骨水泥一骨界面压力，就能增加二者之间结合力，提高假体的固定效果。影响骨水泥一骨界面压力的因素包括：骨水泥峰压、压力维持时间、骨质疏松程度、液体和骨组织碎片的干扰，以及假体插入时骨水泥的粘滞程度。骨水泥峰压是影响骨水泥一骨界面压力的关键因素，而假体插入时骨水泥的粘滞性又是影响骨水泥峰压的重要影响因素。

　　成功的骨水泥固定取决于骨水泥应用技术，骨水泥的应用技术已从20世纪70年代的第一代发展到现在的第三代。第一代骨水泥技术，又称指压法，将骨水泥调至面团期时，术者用手指将骨水泥塞入骨髓腔和髋臼窝粘合假体。此方法在骨小梁中可能存在许多气泡和间隙，假体上的骨水泥覆盖厚薄不均，时有中断，因而失败率很高；第二代骨水泥技术，即骨水泥枪的使用。在注入骨水泥之前，股骨髓腔远端放置髓腔塞以形成封闭的近端腔隙，注入骨水泥时，该腔隙压力增高，利于骨水泥进入松质骨间隙，假体周围骨水泥均匀分布，提高了成功率；第三代骨水泥技术在第二代技术的基础上，采用股骨假体柄中位技术、骨水泥真空搅拌技术等，以保证骨水泥均匀分布。理想的骨水泥厚度一般应在2 mm，骨水泥过薄或过厚都会造成骨水泥断裂。确保骨水泥厚度均匀的方法有骨水泥枪的使用和假体的中位技术。骨水泥搅拌技术是影响骨水泥中气泡含量的重要因素，真空搅拌是降低骨水泥中气泡的有效方法。使用骨水泥枪注入骨水泥，一定要把水泥枪的枪口插到髓腔栓近侧，然后边退边注骨水泥，以保持骨水泥的连续性，防止空气和血液等掺入骨水泥。

   另外，现代骨水泥技水还包括假体材料优化选择、假体设计与骨水泥材料理化性能等多方面的革新。目前骨水泥型假体分三种：光面、粗糙面和骨水泥预涂面。粗糙面和骨水泥预涂柄在骨水泥固化早期，其抗张力和抗剪力明显高于光柄，但光柄潜在的锁定作用比粗糙柄强。骨水泥搅拌后，何时应用骨冰泥要根据假体情况而定，如果使用的是光面假体，则在面团期使用，以利加压。如果使用预涂层假体，骨水泥应在湿砂期应用，以利再聚合，增加假体和骨水泥之间的结合。改变骨水泥的成分，特别是在聚甲基炳烯酸甲酯的基础上，掺入生物活性颗粒如羟基磷灰石和生物玻璃等，制成部分生物活性骨水泥，也是改变骨水泥强度和固定方式的有效途径。

二、生物学固定技术

   所谓的生物性固定，从理论上讲就是让骨组织长入假体表面微孔内，早年骨水泥固定的人工关节置换术有较高的松动率以及骨水泥固定技术还不够完善。70年代末80年代初，采用生物固定型全髋关节置换术开始受到广泛重视，相继出现了各种非骨水泥固定型假体，并广泛应用于临床成为近三十年来，研究和应用的一个重要方向。

   生物学固定经历两个阶段：初始固定阶段和继发固定阶段。初始固定是机械性的，依赖于假体的外形，髓腔严格依照假体柄的周径和长度进行磨扩，必须将对假体无坚强固定能力的骨松质磨锉殆尽，使假体与髓腔紧密相配后起固定作用。长柄假体可以在三个点上获得与髓腔的良好接触，达到满意的初始固定。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。

   人工关节假体植入体内后，假体多孔表面所发生的骨长入，即是一个骨再生过程。骨修复早期随着组织损伤出血、血肿形成骨祖先细胞即可以向骨髓和假体周围骨内表面移行浸润到假体表面孔隙内，并且增殖衍化成为成骨细胞，而假体一骨之间界面和股骨皮质骨内骨组织发生适应性变化改变了应力分布，出现应力诱导骨重建现象。所以对于骨小梁生长活跃，并且有再生能力的骨骼在6~12周的时间内即可初步达到生物固定目的。

   多孔表面假体要保证骨长入，必须具备紧密接触和稳固的初始固定这两个前提。假体孔的大小在350 -550 μm 最佳，过大或过小都不利于骨的长入，孔隙度以20% -40%为宜，表面有一定的粗糙度。生物涂层最常见的材料是HA，HA有良好的生物活性，能与周围骨直接紧密地结合在一起。实验证实具有骨引导性，无骨诱导性。HA与周围骨的结合主要通过化学键和生物结合两种方式，成骨细胞长入的微小孔隙中。与钛合金的结合力最大。喷塑厚度在50μm最佳，过厚容易剥脱，过薄则容易过早吸收[8]。其他活性的涂层材料有氟磷灰石、生物玻璃涂层、聚合物涂层和等梯度的HA涂层。另外，还有将骨形成蛋白、自体红骨髓、具有粘附力蛋白和胶原蛋白等整合到HA中具有明显骨诱导作用或将抗菌素加入到HA中以抗感染。

三、混合式固定技术

   人工髋关节置换术后，如何延长人工假体的使用寿命，改善患者的生活质量，众多学者为此做出了不懈的努力。研究表明髋臼假体和股骨柄假体在发生无菌性松动的机制上有很大的不同，骨水泥固定的髋臼假体松动多与生物效应有关。骨水泥、聚乙烯等磨损碎屑激活巨噬细胞，释放大量的细胞因子，诱发骨溶解，从而影响髋臼假体的稳定。相反，骨水泥固定的股骨柄假体的松动则多与机械效应有关，周围骨水泥过薄，孔隙率过高影响其强度。因此，在1989年提出了人工髋关节混合式固定模式即：股骨假体用骨水泥固定，克服了术后大腿痛、早期假体下沉和松动现象，而髋臼则用非骨水泥固定，可以减少骨水泥固定的术后高松动率。目前许多人都把混合固定作为全髋关节置换的首选模式。

四、骨水泥与非骨水泥固定效果的评价

   判断人工假体固定的牢固与否，主要是看假体与骨之间无论是通过哪一种固定方式是否能成为一个牢固整体。假体的初始可靠固定是取得良好临床疗效的重要因素，假体将应力分散传导给股骨，这一传导功能的优劣直接影响假体的远期稳定些。不符合生理特性的应力传导将会造成应力遮挡和磨损微粒碎屑引起骨质疏松、骨皮质变薄、彼体周围界膜形成和骨溶，导致假体松动。

   一般认为，骨水泥固定型定制假体柄设计要符合股骨解剖曲度特性，以使得髓腔内假体周围的骨水泥达到均匀厚度。生物学固定型假体柄的设计，-一方面要求假体的外形尽可能与股骨近端髓腔相匹配，假体植入后可以获得整个股骨的支撑，即所谓的大锁定原理；另一方面要求改变假体柄表面结构，使骨组织能长入假体表面，增强两者的连接力量，又称微锁定原理。两种固定方式都对柄部设计有一定的要求，如避免应力集中，防止假体下沉、旋转等，以获得较好的固定效果。

   骨水泥在周期性负荷下易发生疲劳断裂，对骨组织的热损伤或微动产生的碎屑激活巨噬细胞，造成假体周围骨溶解、假体松动及应力遮挡。非骨水泥假体与骨的粘附程度要求较少，能够使骨同时发生向心成骨和离心成骨作用，最终经过骨整合作用使假体在无纤维组织长人的骨性环境中获得良好的固定。

   采用Cochrane系统对人工髋关节置换术中股骨柄各种骨水泥固定技术以及生物学固定的效果进行统计学分析发现：(1)在第1代和第2代骨水泥技术应用于人工髋关节置换术股骨柄固定时，其栓塞发生率高于非骨水泥组；但应用第3代骨水泥技术固定，骨水泥组与非骨水泥组在栓塞发生率上没有明显的差异；(2)股骨柄下降和股骨皮质增生发生率，骨水泥固定组低于非骨水泥固定组。在术后大腿痛、股骨柄假体翻修以及异位骨化发生率等术后并发症等方面，仍然有待进一步研究。

五、如何选择人工髋关节假体固定方式

   如何有效地提高假体与骨之间结合强度，以获取植入假体的长期稳定性，是人们在行人工髋关节置换术多年以来，一直致力研究的问题。如何选择人工髋关节假体固定方式，当前比较一致的意见认为，对年龄过大(65岁以上）骨质疏松症，骨缺陷者以及骨生长机能障碍者，晚期癌症与营养不良者，可采用骨水泥固定技术；对年龄较轻（60岁以下或预期寿命在20年以上），活动度较大，骨生长机能良好的患者，可考虑非骨水泥固定或杂交式固定技术。人工髋关节假体固定方式的选择除取决于假体和疾病本身的特点外，很大程度上还应取决于手术医师的技术水平和对某一假体的熟悉程度。