金属与金属相关节的人工髋关节的发展

2007-03-29 文章来源:admin 点击量:827   我要说

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摘要 : 人工髋关节晚期失败的主要原因是高分子聚乙烯磨损颗粒引起的骨溶解导致假体松动。由于认识到了上述问题,同时由于 80 年代末第二代 MOM 假体的推出,使人们的兴趣又转移到了 MOM 假体上来。其磨损率明显降低,是普通人工关节的 1/100 。临床前实验及临床资料显示第二代 MOM 假体的磨损率非常低,令人满意。另外目前尚无材料可以证明 MOM 假体有钴或铬毒性和致癌性,但需要长期随访。通过人们不断对 MOM 假体的改进, MOM 势必成为具有划时代意义的人工假体。

关键词: 关节成形术,磨损颗粒,金属与金属相关节,松动,骨溶解

     自从 Charnley 推荐全髋人工关节置换术以来,已有 30 多年的历史,目前其十年存活率也已达到 90% 以上。由于疼痛减轻,功能改善,术后极大地提高了病人的生活质量。随着手术技术、假体设计和生物材料的不断提高,有些以往较为常见的人工髋关节置换术后并发症,如感染、假体断裂及骨折等的发生率已经明显减少。但全髋关节置换术的长期随访资料显示,假体失败的主要原因是超高分子聚乙烯磨损颗粒所造成的界面骨溶解,从而导致假体松动。这种磨损颗粒所导致的异物-巨细胞反应,又称颗粒病,是晚期失败的最主要原因。

    Ingham (1) 等指出目前大量的人工髋关节是由坚硬的金属或陶瓷的股骨头与超高分子聚乙烯的髋臼杯组合成,近10年来,许多证据表明这种组合导致晚期的假体无菌性松动,其使用年限很少能超过25年。为了解决聚乙烯磨损的问题,人们进行了多方面的探索。有人从增强聚乙烯的抗磨损性能角度考虑,改变了聚乙烯的结构,研制出了高交联(highly cross-linked)高分子聚乙烯材料,号称“永不磨损”,有限的临床资料也证明了这种新材料可以达到实验室测试的抗磨损结果。而另一方面,人们又改变了思考角度,干脆摒弃了聚乙烯,设计出了“金属与金属(metal-on-metal)”、“陶瓷与陶瓷(ceramic-on-ceramic)”甚至“陶瓷与金属(ceramic-on-metal)”相关节的人工关节,即所谓的“硬质材料与硬质材料(hard-on-hard)”相关节的人工关节,以期达到不产生聚乙烯磨损颗粒,从而延长人工关节寿命的目的。这两方面的成果可能是人工关节未来的希望。而在后者设计中,人们经验较多的是“金属与金属”(MOM)相关节的人工关节假体。并且现在有许多资料表明,MOM假体的摩擦系数低,而且有较好的中长期临床疗效,因此有推广应用的趋势。

    其实在 70 年代中期以前,“金属与金属”( MOM )相关节的人工关节已经比较常见了,但是因为金属杯臼的早期松动而逐渐被人们所放弃,而改用金属与聚乙烯( MOP )相关节的人工关节。而到了 80 年代末期,人们认识到了聚乙烯磨损的问题,并且出现了第二代改进的 MOM 假体,人们又对 MOM 关节产生了兴趣。瑞士 Sulzer 公司推出了第二代的 MOM 假体,即 Metasul 假体。这种假体增加了关节间隙、增强了金属的硬度,并且引进了可恢复光滑平面的技术。其中增加关节间隙可以使股骨头与髋臼关节间有足够的空间,使得液体膜产生润滑作用,同时又能清除关节内的所有碎屑。

    相对与 MOP假体,MOM显示出了良好的耐磨损性能。Anissian (2) 等对比了市场上的MOM假体(Metasul)和MOP假体(Protasul)的摩擦学特性,发现MOM的稳态磨损率是MOP的1/100。Goldsmith等 (3) 的试验测试显示MOM的长期平均体积磨损率,直径36mm的假体为0.36mm 3 /10 6 个周期,直径28mm的假体为0.45mm 3 /10 6 个周期。而Charnley假体聚乙烯髋臼线性磨损平均为0.1~0.2mm/年,相当于释放2×10 7 ~4×10 10 个直径<10μm的磨损颗粒。不同金属材料股骨头与聚乙烯的磨损率不相同,钴铬合金、不锈钢、钛合金与聚乙烯假体磨损分别为0.05mm/年,0.06mm/年和0.08mm/年,因此聚乙烯抗磨损能力较差。所以当第二代MOM假体面世后,便立即引起了骨科界的兴趣。

    80年末以来,MOM假体的临床结果也比较另人满意。Delaunay (4 ) 从 1994年至1997年使用非骨水泥固定MOM假体进行了64例病人的人工全髋置换术,随访22~64月,除2例脱位外,其他62例结果全为优或良。Wagner (5) 等从1990年开始运用钴铬钼MOM假体进行了78例THR,非骨水泥固定,随访60月,2例病人出现了异位骨化。在17个月和27个月去除异位骨化骨时未发现有金属沉积,Harris髋关节评分平均为96.8分。他们认为MOM假体可以明显减少磨损,并认为异物反应明显减低后MOM是目前人工假体很好的替代品,特别是对年轻人或者活动量较多的病人。

     瑞士的 Dorr等 (6) 在1991-1994年使用Metasul假体进行了70例THR,使用骨水泥固定金属Weber臼杯。56例病人术后平均随访5.2年,未翻修的53例病人平均Harris总评分为89.6分。无一例病人的股骨假体出现松动或进行了翻修。未在影像学上观察到磨损情况。作者认为Metasul假体

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