髋关节假体界面的分类及选择

1、 髋关节假体摩擦界面的比较与选择

影响髋关节假体寿命的因素很多，但人工关节的磨损已经成为制约假体远期效果的最主要因素。 其中关节摩擦副的选择至关重要。金属与超高分子量聚乙烯配对的人工关节是目前最常用的组合， 但聚乙烯与金属磨损颗粒导致的骨溶解是远期失败的最主要因素之一。为此，学者们不断探索新的 组合，包括：高交联高分子量聚乙烯的应用、金属对金属组合、陶瓷对陶瓷组合、陶瓷对聚乙烯组 合等，这些新组合在体外具有优良的摩擦和润滑性能，但也存在各自缺点，且远期疗效尚待观察。

金属—超高分子量聚乙烯界面，目前临床多采用钴铬钼合金和聚乙烯配对，具有低摩擦和较好 的生物相容性等优点，长期的临床实践证明其具有较好的稳定性，超过 15 年的随访结果显示假体生 存率可达 90%。此外，聚乙烯内衬可以做出各种特定的形状，如高边内衬、偏心距内衬等特殊形态， 同时比硬对硬界面可以更好的耐受撞击。但聚乙烯较差的抗磨损性能，产生大量的磨损颗粒进入关 节和周围软组织，是造成骨溶解和松动的主要原因，也是影响假体远期寿命的最直接原因。目前通 过惰性环境γ 射线消毒和热熔处理增加交联率、降低氧自由基残余，形成的高交联超高分子聚乙烯 可明显提高抗磨损及老化性能，但对聚乙烯最佳的交联率还存在较大的争议，并且尚缺乏大宗病例 的远期随访。

金属—金属界面，相比金属对聚乙烯界面其摩擦系数大大降低，超过 10 年的随访结果显示其摩 擦率低于 1~20μ m/年，而金属对聚乙烯的摩擦率为 70~600μ m/年。另外，体内外研究证实，金属 对金属关节的线性摩擦率只相当于金属对普通超高分子聚乙烯的百分之一。伴随低摩擦率而来的是 骨溶解率大大降低。Migaud 等进行了一项前瞻性的对照研究，对 39 例金属对金属髋关节平均随访 6.6 年，无 1 例发生骨溶解。另外一个优势在于通过增加股骨头假体直径可以明显降低假体脱位的发 生率。但是，金属假体磨损将释放金属离子和颗粒，研究显示患者钴铬离子的血清浓度可达正常人 的 7 倍，潜在的金属离子致癌可能、金属过敏和肾毒性等问题均有待进一步解决，尤其是金属过敏 可能与假体失败密切相关。

陶瓷—陶瓷界面，是目前已知的最低摩擦关节组合。陶瓷具有极高的表面硬度有利于表面抛光， 产生更小的表面粗糙度，可减少摩擦。而陶瓷的表面亲水性能使滑液可以更均匀的分布于摩擦面， 有助于润滑性能。另外，陶瓷对陶瓷关节还可以在不增加关节磨损的情况下，增大股骨头假体的直 径来增加关节的活动度、减少脱位概率。陶瓷磨损颗粒的相对生物惰性也有利于减轻骨溶解反应。 同样，陶瓷对陶瓷关节也存在着一定的缺点，如陶瓷头及臼杯的碎裂、术后的嘎吱声等。Toni 等报 道，在 3746 例髋陶瓷对陶瓷 THA 患者中，有 4 例发生股骨头碎裂，10 例发生髋臼陶瓷边缘碎裂， 但陶瓷头直径≥32mm 者无一例发生头碎裂。O’Toole 等随访了 2397 例陶瓷对陶瓷 THA 患者，发现有 17 例患者诉髋部有嘎吱声（0.7%）。 Toni 等分析发生嘎吱声患者的关节液后指出，关节液中出现 陶瓷磨损碎屑说么假体关节面破坏并导致出现嘎吱声，会导致假体固定失败翻修，建议此类患者应 行 CT 扫描检查。

陶瓷—聚乙烯界面，相对于陶瓷对陶瓷界面，降低了陶瓷头碎裂的发生率，术后发生撞击时能 将危害降到最低。同时也能够降低一部分手术费用。氧化锆陶瓷由于对高温比较敏感，可导致磨损 的增加，因此只能与聚乙烯组合。Dambreville A 等报道了 101 例氧化锆—聚乙烯 THA 患者的 7 年临 床观察结果，发现其平均磨损率约为 0.1mm/年。

临床上摩擦副的选择主要在患者，包括患者的年龄、身体状况、活动水平、预期寿命和经济状 况。对于年纪大于 60 岁，活动量小的患者，金属对聚乙烯仍属首选，对年轻患者，由于活动量大、 预期寿命长，则应优先考虑陶瓷对陶瓷关节假体。选择金属对金属假体时，还要排除对金属过敏及 肾功能损害的患者。高交联高分子量聚乙烯的远期效果尚有待于进一步验证

2、 髋关节假体固定界面的比较与选择

不管何种原因引起的假体失败，假体固定界面的松动为其最终结局，因此，髋关节假体固定界 面是决定人工髋关节远期效果的最重要因素。人工关节发展至今，假体的固定方式仍分为两种，骨 水泥固定和非骨水泥固定。对于髋关节假体的固定界面则主要分为三种：骨-金属假体界面，骨-羟基 磷灰石-假体界面和骨-骨水泥-假体界面。

骨-金属假体界面，初期稳定性主要依靠假体表面与骨床的匹配度，后期稳定则需要依靠假体与 骨床的愈合效果。骨-金属界面骨整合是一种仅见于非骨水泥固定假体的现象，即活骨与植入物间直 接接触并能承受应力的一种现象，因此临床上报道的 X 线下所见的骨整合是不确切的。早期失败的 原因除了感染以外，主要是由于界面初始稳定性不足导致。晚期失败的机制则包括生物学因素和力 学因素，前者主要为磨损颗粒引起的骨溶解，后者则主要继发于应力遮挡以及骨适应性重建。控制 界面的方法则主要是提高界面的骨整合、减少应力遮挡以及抑制骨溶解等。

骨-羟基磷灰石-假体界面，由于骨-金属假体界面的骨整合程度有限，且不同金属骨整合能力差 别大，因此现代非骨水泥假体引进了羟基磷灰石（HA）涂层以提高界面骨愈合。HA 是骨组织的无机 成分，能与骨形成良好的整合，其作为涂层可明显促进假体骨整合。Coathup 等将 21 例死亡患者的 股骨假体取出，分析假体骨界面的骨塑形情况，结果显示 HA 多孔涂层假体骨界面的骨长入量及假 体骨接触面积均明显大于普通涂层及喷砂处理的假体。Geesink 等对 436 例 HA 涂层股骨柄进行平均 8 年的随访，仅有 1 例翻修，未见骨溶解。其中 224 例出现股骨柄中远段的股骨塑形现象，说明应 力通过假体向股骨皮质正常传递。但还需要更长时间的随访结果来证实其优越性，同时 HA 涂层存 在的主要问题是涂层脱落和吸收、崩解等，而涂层的崩解可能会造成假体的失败。

骨-骨水泥-假体界面，通过假体和骨之间的骨水泥大块填充以及骨水泥和骨床之间的微观交锁而 达到界面的机械稳定。骨水泥的弹性模量很低，有利于应力自假体向骨逐步传递。骨水泥不是粘合 剂，因此必须做到大块填充和微交锁，术中应清洁骨松质面、减少骨面出血、加压充填等。早期骨 水泥固定假体的失败多与不适当的技术应用有关，其次与假体的不良设计。晚期失败则有生物学因 素（磨损颗粒导致的骨溶解）和力学因素（扭曲应力导致水泥鞘断裂）有关。

骨水泥固定和生物型固定应在临床选择时，患者因素仍处于第一要素。对于类风湿关节炎患者、有 长期应用激素或老年患者，由于骨质量较差，初始界面强度不足，而且骨愈合能力差，骨-金属界面 形成的概率低，因此一般不使用生物型假体；对于年轻、活动量大、骨质条件较好的患者或翻修病 例，则应该首选生物型假体。HA 涂层技术推荐初次置换时采用近端或部分涂层，有利于避免应力遮 挡，而全长涂层则主要用于翻修术。