人工关节的磨损与松动 全陶瓷髋关节介绍课件

人工关节的磨损与松动人工关节的磨损与松动 - -全陶瓷髋关节全陶瓷髋关节 南京军区南京总医院骨科南京军区南京总医院骨科 赵建宁赵建宁 人工髋关节假体设计、人工髋关节假体设计、材料材料、制作的不断改进，推、制作的不断改进，推 动着髋关节外科技术的不断发展动着髋关节外科技术的不断发展 LINK BetaCupTM -摩擦界面 所有摩擦界面共同面对的问题所有摩擦界面共同面对的问题 磨磨 损损 Sir John Charnley CharnleyCharnley与其与其低摩擦学说低摩擦学说 金标准金标准 19621962年金对年金对PEPE认为是现代人工认为是现代人工 关节置换术的开端关节置换术的开端 PEPE抗抗磨损磨损 性能差易性能差易 老化老化 磨屑磨屑 骨溶解骨溶解 松松 动动 影响假体影响假体 远期寿命远期寿命 主要原因主要原因主要原因主要原因 材料磨损材料磨损微粒诱导的骨微粒诱导的骨 溶解以及无菌性溶解以及无菌性松动松动是是 人工关节晚期失败的主人工关节晚期失败的主 要原因要原因 磨损受到多方面因素的综合影响磨损受到多方面因素的综合影响 假体种类假体种类 材料材料、设计与制造、设计与制造 手术方式及安装手术方式及安装 适应征、固定与假体位置适应征、固定与假体位置 患者本人情况患者本人情况 环境、润滑与功能需求环境、润滑与功能需求 关节面关节面材料材料的选择的选择 材料配伍：材料配伍： 金属对普通聚乙烯金属对普通聚乙烯(M(MO OPE)PE) 金属对高交联聚乙烯金属对高交联聚乙烯(M(MO OXPE)XPE) 金属对金属金属对金属(M(MO OM)M) 陶瓷球头陶瓷球头或或陶瓷对陶瓷陶瓷对陶瓷(C(CO OPE or CPE or CO OC)C) 考量要素：考量要素： 磨损量磨损量 磨损微粒的形状与尺寸磨损微粒的形状与尺寸 磨屑的生物学反应磨屑的生物学反应 MOXPEMOXPE 磨损量减少磨损量减少 仍有磨损、不耐三体磨损仍有磨损、不耐三体磨损 工艺不同工艺不同, ,临床表现各异临床表现各异 薄形设计增加断裂的风险薄形设计增加断裂的风险 有待长期临床观察有待长期临床观察 ( (金属对高交联聚乙烯金属对高交联聚乙烯) ) MOMMOM 磨损量较少，磨损量较少，仍有磨损颗粒仍有磨损颗粒 金属离子释放金属离子释放( (生物毒性、金属超敏、假性肿瘤生物毒性、金属超敏、假性肿瘤） 髋臼杯安装角度敏感髋臼杯安装角度敏感 可实现球头最大化可实现球头最大化 设计加工要素各异设计加工要素各异( (间隙、原材料间隙、原材料.).) ( (金属对金属金属对金属) ) 陶瓷陶瓷由于具有由于具有低磨损性低磨损性和良好的生物相容性，和良好的生物相容性， 上世纪上世纪7070年代陶瓷臼杯已开始用于髋关节置换年代陶瓷臼杯已开始用于髋关节置换 陶瓷陶瓷具有很低的体内线性磨损率具有很低的体内线性磨损率 COPECOPE 陶瓷陶瓷/PE or /PE or 陶瓷陶瓷/ /陶瓷界面陶瓷界面 3030年来成功应用于临床近年来成功应用于临床近500500万例应用万例应用 陶瓷/聚乙烯 2% 9年随访 Zichner 1992 金属/聚乙烯 5 - 10% 9年随访 陶瓷/聚乙烯 5,6% 10年随访 Weber 1992 金属/聚乙烯 9,4% 10年随访 在同种假体系统中使用在同种假体系统中使用陶瓷陶瓷/ /聚乙烯聚乙烯界面的翻修率较界面的翻修率较 金属金属/ /聚乙烯界面聚乙烯界面减少一半减少一半以上以上 ( (陶瓷球头陶瓷球头) ) 磨损最少，无金属离子释放磨损最少，无金属离子释放 手术技术要求高，位置要正确，边缘磨损手术技术要求高，位置要正确，边缘磨损 碎裂，但几率极低碎裂，但几率极低 假体选择少：大头、头颈长、防脱臼缘等假体选择少：大头、头颈长、防脱臼缘等 翻修时不能再使用陶瓷对陶瓷翻修时不能再使用陶瓷对陶瓷 有异响（有异响（squeakingsqueaking） 已经 改进 COCCOC ( (陶瓷对陶瓷陶瓷对陶瓷) ) 全全陶瓷关节陶瓷关节 最低磨擦关节组合最低磨擦关节组合 润滑液更均匀分布润滑液更均匀分布 陶瓷磨损颗粒生物活性低，利于减少骨溶解陶瓷磨损颗粒生物活性低，利于减少骨溶解 全全陶瓷关节陶瓷关节 超高的强度 - 解决破裂后顾之忧 超低的磨损 - 成功应对骨溶解 大直径球头配伍 -更大活动度及更高稳 定性 优异生物相容性 - 有效保证患者安全 LINK BetaCupTM -摩擦界面 陶瓷材料陶瓷材料有其独特的优点有其独特的优点 2828球头的碎裂发生率明显高于球头的碎裂发生率明显高于3232球头球头 短颈短颈球头碎裂发生率高于球头碎裂发生率高于中颈中颈/ /长颈长颈 90%90%的碎裂发生在假体植入后的碎裂发生在假体植入后3636个月个月 内内 相同的陶瓷部件会具有不同的可靠性相同的陶瓷部件会具有不同的可靠性 因质量提高，碎裂的发生率在继续减少因质量提高，碎裂的发生率在继续减少 破裂强度测试显示：第四代纳米复合陶破裂强度测试显示：第四代纳米复合陶 瓷破裂强度，远超于瓷破裂强度，远超于FDAFDA的的46kN46kN（相当（相当 于于4646倍倍人体重量）标准。人体重量）标准。 超高的强度超高的强度 解除破裂后顾之忧解除破裂后顾之忧 100 KN 陶瓷头碎裂低于柄断裂 英国/2006 四方氧化锆纳米颗四方氧化锆纳米颗 粒，因处于纳米量粒，因处于纳米量 级，在外力作用下级，在外力作用下 可产生安全气囊效可产生安全气囊效 应，有效吸收应力应，有效吸收应力 ，抑制裂纹的发生，抑制裂纹的发生 与传导，增加了复与传导，增加了复 合陶瓷的强度和韧合陶瓷的强度和韧 度。度。 增韧机制一： 纳米氧化锆颗粒安全气囊（能量吸收） 氧化铝 氧化锆 裂纹传导 增韧机制二： 板状晶体防火墙（裂纹抑制） 分布在氧化铝基分布在氧化铝基 中的板状晶体，中的板状晶体， 能改变破裂传导能改变破裂传导 方向，如同防火方向，如同防火 墙，使能量有效墙，使能量有效 的分散和吸收，的分散和吸收， 增加了复合陶瓷增加了复合陶瓷 韧度。韧度。 板状晶体 裂纹传导 通过以上两种增韧机制，第四通过以上两种增韧机制，第四 代纳米复合陶瓷成功解决陶瓷代纳米复合陶瓷成功解决陶瓷 破裂问题。破裂问题。 A. A. 氧化铝陶瓷破裂，裂纹传导氧化铝陶瓷破裂，裂纹传导 B. B. 纳米复合陶瓷裂纹传导受抑纳米复合陶瓷裂纹传导受抑 LINK BetaCupTM -摩擦界面 高硬度与高韧性完美结合 陶瓷材料陶瓷材料构成硬对硬关节面构成硬对硬关节面 - - 超低的磨损超低的磨损 两个表面间具有精确的几何吻合度和材料兼容性。两个表面间具有精确的几何吻合度和材料兼容性。 扫描电镜显示：扫描电镜显示： n n 碎屑处于纳米级碎屑处于纳米级 n n 造成的磨损极小造成的磨损极小 n n 生物惰性极高生物惰性极高 n n 有效保障假体使用寿命有效保障假体使用寿命 LINK BetaCupTM -摩擦界面 超低的磨损超低的磨损 成功应对骨溶解成功应对骨溶解 延长假体使用寿命延长假体使用寿命 1.板状晶体 2.氧化铝颗粒 3.氧化锆颗粒 纳米技术提供了两种增韧机制 球头直径的增加对活动度的影响球头直径的增加对活动度的影响 - - 大直径球头配伍大直径球头配伍 陶瓷陶瓷卓越的材料学特性，使得卓越的材料学特性，使得更薄的内衬更薄的内衬及及大直径的球头大直径的球头得以应得以应 用，提供了用，提供了更高的活动度和更可靠的稳定性更高的活动度和更可靠的稳定性。 大直径球头的应用，显著增加关节活动范围，大直径球头的应用，显著增加关节活动范围，降低降低因活动造因活动造 成成撞击撞击的可能性。的可能性。 大直径球头的应用，大直径球头的应用， 明显增加脱位行程，明显增加脱位行程， 有效降低脱位风险。有效降低脱位风险。 优异的生物相容性优异的生物相容性 纳米复合陶瓷界面关节置换术后7年，新生关节囊病理显示无陶瓷碎屑， 滑膜表面光滑，轻度纤维化。 纳米复合陶瓷磨损极小，其生物作用可以忽略 n不仅在于其化学生物惰性 n更在于碎屑大小为纳米级，不会触发不利的生物反应 关节液在陶瓷表面形成液膜关节液在陶瓷表面形成液膜 优异的亲水性，保证了关节优异的亲水性，保证了关节 面的润滑作用，其效果远优面的润滑作用，其效果远优 于其它材料。于其它材料。 极佳的表面品质极佳的表面品质 亲水性优于其它表面亲水性优于其它表面 极佳的表面品质极佳的表面品质 致癌性 超敏反应 离子蓄积 有效避免金属界面的危险性 骨溶解 松动&翻修 特殊的特殊的材料材料与与特殊的特殊的性能性能，要求与传统关，要求与传统关 节不同的节不同的特殊的特殊的安装技术安装技术。 要求更精确的安装要求更精确的安装 对假体位置的要求更高对假体位置的要求更高 容差率较传统的容差率较传统的MOPEMOPE要小要小 陶瓷关节的安装陶瓷关节的安装 臼杯内衬安放臼杯内衬安放 确认螺钉的钉尾完全包埋确认螺钉的钉尾完全包埋 于金属臼杯内于金属臼杯内 冲洗并擦干臼杯内壁，确冲洗并擦干臼杯内壁，确 认无任何残余物认无任何残余物 徒手安装，拇指原位挤压徒手安装，拇指原位挤压 ，用手指触摸内衬与金属，用手指触摸内衬与金属 外杯边缘是否平整外杯边缘是否平整 专用陶瓷内衬打压器打击专用陶瓷内衬打压器打击 臼杯位置正确安放的重要性臼杯位置正确安放的重要性 臼杯安放的正确与否直接影响到术后的关节活动度，臼杯安放的正确与否直接影响到术后的关节活动度， 因此是术后关节发生碰撞、脱位的潜在因素。会改变因此是术后关节发生碰撞、脱位的潜在因素。会改变 臼杯的应力负载，导致磨损增加和碎裂。臼杯的应力负载，导致磨损增加和碎裂。 臼杯安放角度宜外展臼杯安放角度宜外展40-4540-45度，前倾度，前倾10-2010-20度。度。 陶瓷内衬没有防脱位设计，安放要求更高。陶瓷内衬没有防脱位设计，安放要求更高。 正确的安放角度可避免陶瓷与金属边缘的应力集中。正确的安放角度可避免陶瓷与金属边缘的应力集中。 陶瓷球头的安放陶瓷球头的安放 彻底冲洗假体柄锥彻底冲洗假体柄锥 仔细擦拭干净仔细擦拭干净 安置假体柄上后轻微旋转，以手力轴向按压至牢固安置假体柄上后轻微旋转，以手力轴向按压至牢固 塑料打压器，沿轴向轻轻锤击塑料打压器，沿轴向轻轻锤击 安放金属臼杯，拧入髋臼螺钉，冲洗安放金属臼杯，拧入髋臼螺钉，冲洗 全陶瓷关节安放全陶瓷关节安放 用手嵌入陶瓷内衬，轻轻锤紧，安放陶瓷头，复位用手嵌入陶瓷内衬，轻轻锤紧，安放陶瓷头，复位 n n 因为因为COCCOC是最抗三体磨损的，而翻修中很难将陶瓷碎裂是最抗三体磨损的，而翻修中很难将陶瓷碎裂 颗粒清净颗粒清净 n n 采用陶瓷可以使股骨头厚度减低，可以在股骨头内部增采用陶瓷可以使股骨头厚度减低，可以在股骨头内部增 加加转换锥转换锥 n n 解决了翻修时不能使用解决了翻修时不能使用COCCOC的问题的问题 n n 另外还增加了颈长的调节能力另外还增加了颈长的调节能力 关于陶瓷关节的翻修关于陶瓷关节的翻修 如果要进行一个完整的陶对陶的全髋关节如果要进行一个完整的陶对陶的全髋关节 置换，至少需要要行生物型的人工髋臼假置换，至少需要要行生物型的人工髋臼假 体置换（柄可选择骨水泥型和生物型）。体置换（柄可选择骨水泥型和生物型）。 那么生物型固定界面的选择，就成了另一那么生物型固定界面的选择，就成了另一 个问题。个问题。 固定界面的选择固定界面的选择 金属表面外观金属表面外观表面处理方法表面处理方法粗糙程度粗糙程度 RaRa 光滑光滑 SmoothSmooth喷砂喷砂4 41010 um um 粗糙粗糙 RoughRough 凹槽、螺纹、凹槽、螺纹、 金属沉积金属沉积 1 1100100 um um 多孔多孔 PorousPorous 巨孔巨孔 等离子技术等离子技术 金属珠粒烧结金属珠粒烧结 金属丝网金属丝网 电泳沉积电泳沉积 喷砂喷砂 1 12 mm2 mm 微孔微孔 5050500500 umum 复合涂层复合涂层 5050500500 umum 固定界面的选择固定界面的选择 Ongrowth骨长上 Ingrowth骨长入 喷砂 珠粒烧结 金属丝网 真空等离子喷涂 传统喷涂 电泳沉积 一级处理 （表面构造） 生物型髋臼假体表面处理 二级处理 （表面涂层） 浆喷纯钛 钛珠烧结 钛丝烧结 巨孔表面 浆喷HA 哪个是我们想要的？ 这是我们想要的 A) 高生物相容性 B) 可降解，快速骨诱导 C) 与第一层结构结合力强 且能保持原有结构 A) 三维结构允许骨组织固 定(初期或远期) B) 具有确定的固定效果 C) 适合的孔隙参数 + 一级结构 （表面结构） 二级结构 （表面涂层） 1、真空等离 子纯钛涂层， 三维微孔结构 2、电泳沉积 CaP涂层 3、快速骨长入4、骨-假体牢 固结合 LINK BetaCupTM -固定界面 一二级结构与骨长入一二级结构与骨长入 1212周后周后 大量骨板形