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人工关节能用多少年?

发表者:陈献韬 1688人已读

人工关节的使用年限,一直是病人关心、家属揪心、医生操心的问题。河南省洛阳正骨医院髋部疾病研究治疗中心陈献韬

随着人工材料设计和加工工艺的不断提高和完善、手术技术的不断革新,人工全髋关节的使用寿命越来越长。

点击此图,查看“人工髋关节发展简史”

能够影响全髋关节假体使用寿命的因素非常多,如病人的健康状况、体重、活动量、骨骼质量、臼杯和股骨柄的表面处理工艺、摩擦界面的耐磨特性、手术技术等。尽管体外实验可以预判某种假体的耐磨性能,但植入人体内的材料所处的复杂生理化学环境、复杂的力学环境都会影响假体的磨损速度。

因此,

很难

准确判断

人工关节在具体某位病人体内的使用年限!

摩擦界面是影响人工关节寿命最主要的因素之一。

不同生产厂家的髋臼杯可以分别和聚乙烯、金属、陶瓷等材料的内衬进行搭配组合,以下分别进行阐述。

1.金属-聚乙烯界面
(metel on polyethylene,MoP)

金属对聚乙烯界面是全髋关节假体中最经典的一种。

聚乙烯材料的分子构成

优点:低摩擦系数、耐化学腐蚀性、抗应力破裂以及重复应力作用下可较好地吸收能量等优点,在临床已应用多年。

缺点:聚乙烯磨损碎屑微粒在体内可产生不同程度巨噬细胞反应,导致骨质破坏,出现骨溶解,进而造成假体无菌性松动、失败。

聚乙烯磨损机制

2.金属对金属界面
(metal on metal,MoM)

优点:金属材料强度高、韧性高、抗腐蚀性强等,符合髋关节置换假体特性需求。

缺点:金属摩擦释放金属离子,随体液循环分布于全身各个组织器官,其中脑、肺、肝和脾被认为是金属离子聚集较多的部位,其对人体的潜在危害不容忽视。 

3.陶瓷对聚乙烯界面
(ceramic on polyethylene,CoP)

陶瓷对聚乙烯界面组合相对于金属对聚乙烯界面组合,陶瓷头明显具有质地坚硬、摩擦系数低的优点,减少了刮伤及表面损坏的几率,理论上可以减少聚乙烯磨损。但陶瓷头是否确实能降低聚乙烯磨损率,尚有待进行实验室及临床进一步研究和观察。

4.陶瓷对陶瓷界面
(ceramic on ceramic,CoC)

陶瓷优秀的机械性能、生物学稳定性和液膜润滑机制使它成为改善髋关节假体使用寿命的极佳材料。

以Biolox forte为代表的第三代氧化铝陶瓷人工关节,硬度、机械强度都较前两代产品显著提高,假体断裂的发生率也降低到0.004%。

第四代陶瓷为新型氧化铝基复合材料,氧化铝、氧化锆、氧化铬等结合在一起,其生物相容性及耐磨损性等性能更优异,材料强度、韧性均较其他材料有了大幅提升。 

优点:

  • 陶瓷材料的离子结构可以吸引带极性的液体,使之均匀地覆盖在陶瓷的表面,有利于形成流体薄膜润滑效果,减少假体之间的摩擦。

  • 陶瓷材料非常坚硬, 其硬度仅次于金刚石, 远高于钴铬合金和钛合金等金属材料, 因此陶瓷制成的部件不易被划伤。

  • 陶瓷为生物惰性材料,化学键稳定,组织学反应低,无腐蚀性,陶瓷颗粒对组织的刺激也较金属颗粒小;磨损时产生颗粒小,组织反应小,所以陶瓷关节可有效的减轻骨溶解。

陶瓷对陶瓷界面摩擦机制

    一项多中心前瞻性随机研究显示,17年时的假体存留率,CoC为96.8%,而MoP 为91.3%(P=0.0046),CoC关节没有发现骨溶解,而MoP 关节骨溶解的发生率为17.6%。

    全陶瓷关节存在的相关问题: 

    a 假体碎裂  与陶瓷高强度优势伴随出现的一个固有特点是脆性,脆性使得裂纹在陶瓷材料中较易扩展,这也是陶瓷材料在人工关节应用中最受关注的问题。近年来随着生产工艺的改进,假体设计日趋合理以及操作技术的提高,当代陶瓷假体的破碎率已明显降低。

    b 关节异响  随着CoC全髋关节置换应用的增多,术后的异响(squeaking)越来越多的受到关注。异响的出现通常不伴有疼痛及功能异常,对大多数患者的满意度及 Harris评分影响不大。

    现在,陶瓷材料已发展到第四代,除了具有更高的生物相容性之外,在硬度、润滑、韧性和抗磨损性能上带来了革命性的突破。其不但具有极强的抗碎裂性能,而且有极高的抗断裂韧性。在第三代及其之前的陶瓷内衬,因为陶瓷本身强度的限制,必须保证有足够的厚度,这样就限定的陶瓷球头的大小。而过小的球头不仅增大了磨损,并且有脱位及破碎的风险。

    在第四代陶瓷关节面条状磨损(stripe wear)发生率比第三代陶瓷关节假体明显减少。并且因为其强度大,内衬可以做得更薄,这样就可以使用32mm或 36mm大直径球头, 从而减少撞击及关节面的磨损,降低了置换后关节脱位的发生率,提高了置换后髋关节的稳定性和关节的活动范围。

     结语 

    01

    经过40多年的发展,不论是陶瓷的特性,还是部件的固定方式都得到了显著改善,陶瓷对陶瓷已成为全髋关节置换领域主要的关节界面选择之一。

    02

    陶瓷对陶瓷界面具有磨损率低、长期应用后不易骨溶解、更适于年轻和活动量大患者的优势已得到全球骨科界认同。

    03

    第四代陶瓷对陶瓷组合是目前最有前途的关节界面,基本消除了假体磨损、破碎、松动、免疫反应等长期困扰的人工关节问题,成为髋关节置换的首选。

    如何让关节更持久

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    诊断保头、早预防

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    因图片、动画较多,版面编辑故障,点击此处查看图文原版。

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    发表于:2019-07-13 07:18

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