人工髋关节发展.ppt

1、人工髋关节发展、人工髋关节发展的简单历史，人工髋关节置换术从初始探索阶段到目前较为成熟的发展阶段有100多年的历史。 1822年英国医生Anthony.White在股骨大粗隆下行5cm截骨术，改善髋关节功能，缓解疼痛，12个月后形成假关节。 1840年美国的JM.Carnochan首先进行下颌关节成形术，留置橡木片(非生物材料)，这个手术应该说是人工假肢置换术的开始。 1891年Gluck在德国首次用象牙股骨头和髋臼进行全髋关节置换术，用镀镍螺钉固定假体，并用骨胶原作为粘合剂固定假体，对骨水泥型全髋关节置换应用技术也发挥了启蒙作用。 1923年Smith Petersen修订了玻璃关节成形术，

2、被认为是髋关节置换术的祖先，之后使用许多不同材料的杯子效果不佳。 1938年Smith Petersen发现牙科医生使用的钴铬钼合金材料生物惰性强，在人体内的生物相容性好，将其作为钟状开口的金属杯，全股骨头在杯内活动的有1000例，长期疗效不好，金属杯和股骨头的1941年美国Moore和F.R.Thompson分别设置了长直柄人工股骨头和长曲柄股骨头假体。 之后成为Muller、Harris全髋股骨头假体的原形。 1950年Moore在美国修订了自锁式钴铬钼合金股骨头假体。 1962年Charnley的低摩擦关节诞生后，各类人工关节相继出现，但临床效果未及Charnley髋关节置换术。 Cha

3、rnley假体具有低摩擦稳定、松弛少等优点。 1966年Charnley首先在空气层流净化术期间应用个人空气隔离系统、预防性抗生素，大大降低了术后的感染率。 由于Charnley对人工关节作出了重大贡献，被公认为现代人工关节的父亲，90年代出现混合型固定的全髋关节置换术，1994年美国发展和一致会议正式提出，骨水泥型假花纹和非骨水泥臼。 近年来骨水泥型与生物型假体交替成为研究热点，二、人工髋关节置换(THR )概述、近30年骨科发展最快领域之一疗效确切，10年成功率90%技术方法，材料学快速发展手术适应证日益扩大，置换人数增加，晚期并发症增加髋关节解剖、病理和生物力学研究使人工髋关节材料选择和

4、假体植入越来越合理的手术技术和术前、术后处理也逐渐放宽了6075岁的最佳年龄范围，年轻患者髋关节病变、人工关节置换不优先。 骨关节炎、股骨头坏死、老年股骨颈骨折65、老年粗隆间骨折80、类风湿性关节炎、髋部肿瘤、先髋、其他结核等感染、手术适应症扩大、人工半髋关节、手术分类、手术分类异形不能矫正术后假体松弛、骨质吸收发生率高、改善人工髋关节材料由于假体长期进入体内，材料具有良好的生物相容性，无毒副作用，耐体液化学腐蚀和电化学腐蚀，弹性模量接近人皮质骨。 人工髋关节有多种设计和多种材料，一般有高平滑度的金属股骨头假体和耐磨材料构成的髋臼假体、人体髋关节假体材料的种类、1、生物医学金属材料2、生物陶

5、瓷3、复合材料、1、生物医学金属材料，被定义为具有高机械强度和耐疲劳特性1.1生物医学金属材料、金属材料在髋关节置换中占有重要地位，目前髋关节置换临床应用最多的仍是金属关节头与超高分子量聚乙烯髋臼的组合，金属全髋材料的缺点，金属弹性模量(100200GPa )与人体骨架(130GPa )差异较大， 由于引起应力屏蔽效应的金属是生物惰性材料，植入人体后总是作为宿主的一体存在，容易变形和松弛：金属在人体内的富氧环境下在其表面形成25nm厚的氧化层，由于摩擦作用容易脱落，脱落部位的金属假释放出金属离子和颗粒，另一方面增大了磨损率， 另一方面，释放出的金属离子具有潜在毒性，这些缺点严重影响金属型人工髋

6、关节长期应用的生物陶瓷主要有氧化铝、医用碳材料等惰性生物陶瓷，以及羟基磷灰石、生物主动玻璃等生物主动陶瓷生物陶瓷根据生物活性，具有生物惰性陶瓷(氧化铝、氧化锆):稳定性高、机械强度好的生物活性陶瓷(羟基磷灰石、磷酸三钙):骨传导的特征、生骨整合的性能、2.1生物陶瓷的优点， 陶瓷材料的离子结构吸收极性液体，均匀复盖陶瓷，同时陶瓷材料硬度高，磨损率低，磨损粒子小，可以在潮湿条件下正常工作，克服了金属假体在体内潮湿环境下容易释放金属离子的问题。 2.1氧化铝陶瓷，目前常用的高纯氧化铝是氧化铝粉末在1 6001800的高温下烧结而成的。 20世纪90年代以后采用的新制造工艺减少了杂质，提高了材料的致

7、密性。 化学惰性，具有良好的耐腐蚀性。 但是，氧化铝陶瓷的韧性比金属低，氧化铝陶瓷制的股骨头直径必须在28 mm以上。 近10年来，氧化铝陶瓷人工髋关节在临床上取得了不满意的结果。 2.2氧化锆陶瓷、氧化锆陶瓷：氧化锆陶瓷的密度、韧性和强度高于氧化铝陶瓷，可降低陶瓷假体破裂的风险，并且可制成22 mm的股骨头。 氧化锆陶瓷于1985年首次制作股骨头假体用于临床。 但是，纯氧化锆不稳定，有单晶、四边形、立方体三种结晶状态。 状态的变化稳定性差，容易破裂，如果不添加稳定剂(常用氧化钇)保持四边形的状态，就不能维持稳定性，不能得到最佳的机械特性。 2.3羟基磷灰石在20世纪70年代首次临床成功。 羟

8、基磷灰石是构成骨骼和牙齿的主要无机物质，具有优良的生物相容性，喷涂假体和骨床容易获得更强的结合强度假体近端的可拆卸颈部，有效阻止了可能存在的聚乙烯粒子的移动。 喷涂钛质解剖柄股骨假体可提供均匀的应力分布，有效降低应力阻断，有利于假体获得可靠的系长插入固定。 假材料在发展中仍然是：生物相容性高、生物力学适应性好、生物结合性能好、寿命长是未来的发展方向，四是生物型OR骨水泥型、骨水泥型假的特点，一是临床应用时间长、临床效果确切，有许多成功实例。 2、操作技术已经非常成熟。 3 .对手术操作的要求相对较低。 4 .患者恢复时间相对较短。 非骨水泥型假体的特点，1 .采用生物固定，避免了骨水泥使用带来

9、的副作用。 2 .对可能面临的翻修手术有更多的选择。 3 .对手术医生的操作要求相对较高。 4 .常见的并发症有大腿痛。、选择的因素、年龄骨质生长潜力对生活质量的要求康复合作度术者对不同类型假肢的理解和操作技能、骨水泥的副作用、心血管系统反应：引起单体吸收和周围血管扩张、反射性缓慢。 单体引起过敏反应。 在骨水泥填充中，由于压力，脂肪、空气等进入血液循环并堵塞。 骨水泥会给周围神经、血管等组织带来机械压迫和热损失。 骨水泥固定、手术时精心准备骨水泥柄慎重移植，是临床长期取得成功的关键。 现在，一般认为大腿骨柄假体周围的骨水泥的厚度最好控制在2mm以上，但在大腿骨近位部的内侧区域也可以比2mm稍

10、厚。 骨水泥厚度不足2mm时，容易断裂。 提高骨水泥固定、骨水泥固定成功率的技术细节包括避开股骨柄假体内的错位移植到髓腔，使骨水泥环不产生间隙。 内移植假花纹会减薄股骨近端内侧和远端外侧骨水泥的厚度，这两个区域的骨水泥受到较高的应力，容易早期在这里发生骨水泥的破裂和固定失败。 非骨水泥固定、非骨水泥型假体有表面细孔和喷砂处理两种。 微孔涂层一词是指加工处理会在金属表面产生许多不同深度的微小细孔，骨头容易生长。 喷砂这个词，意味着使用微小粒子与假表面碰撞，产生无数的压痕，骨组织进入其上面。 这些压痕与假表面的凹凸的山和谷类似，可以使骨组织在该表面的山的谷上生长。 假体与骨组织之间形成坚硬、微动的

11、界面，也是骨组织进入空隙的重要条件。 只要尽量将微动范围控制在150um以下，就可以形成牢固的骨界面。 如果超过，纤维软组织进入细孔。 假体表面与皮质骨之间的物理距离超过50um，成骨细胞和成骨因子无法跨越更宽的距离形成坚固的骨界面。 金属与骨组织的界面可能再整形，这与骨水泥与骨组织的界面不同。 如果骨组织嵌入金属表面时发生裂纹或破坏，骨组织可以重新整形重建硬界面。 因此，理论上，非骨水泥型假体比骨水泥型假体更牢固，可得到长时间的固定。 非骨水泥型假体的固定技术有两种：信号对信号固定技术压入固定技术，信号对信号固定技术与安装有髋臼或者股骨柄打磨扩大的模型的假体的模型完全一致。 使用该技术固定髋

12、臼时，为了得到骨与假体的牢固结合界面，经常需要采取用螺钉固定等追加固定措施。 文献报道髋臼螺钉固定存在许多缺点：螺钉钉道不仅减少了髋臼表面骨长入的面积，而且骨道成为容纳磨屑的场所，增大了骨溶解的范围。 拔钉时，与聚乙烯的非关节面直接接触，产生磨损。 冲压技术是指大腿骨和髋臼的研磨尺寸比最终植入的模型小12mm。 该技术通过环形应力牢固地固定，经常不需要多馀的固定。 非骨水泥髋臼假体，在各种非骨水泥型髋臼假体中，背面细孔涂层的臼杯的临床效果最高，背面光滑的臼杯的效果不好。 但是，全涂层的假花纹确实能得到更广范围的牢固的固定。 近端涂层柄只能固定在股骨近端区域，此时应力传导更符合生理方式，主要通过

13、近端传导，避免在此发生应力阻断和骨缺损。 非骨水泥型花纹周围的涂层范围也影响临床效果，该花纹可分为全周涂层设置修订和半周涂层设置修订，该设置修订上的差异与有效关节间隙和骨溶解密切相关。 半周涂层修订的假花纹不能在近端股骨柄的全周形成骨长入，这里有一处通道，聚乙烯屑可以通过该通道进入股骨干，增加了有效的关节间隙。使用非全周涂层的假花纹，聚乙烯屑会在股骨干区域引起临床上明显的骨溶解。 近端全周涂层柄可在近端股骨柄全周部分形成骨长入，有效封闭股骨干髓腔和有效关节间隙通路。 全周包衣的假花纹在术后松弛、大腿疼痛和骨溶解等方面远优于半周包衣花纹。 假花纹的硬度对应力遮断也有很大影响。 通常，假花纹的机械

14、硬度越高，负荷时应力被遮挡的应力也越多。 长柄假体适用于翻修术远端假体周围骨折患者的短柄假体对股骨弯曲畸形较重或远端髓腔狭窄患者的直线假体有多种类型，股骨解剖异常也可采用弯曲柄型和解剖曲柄型假体增强正常股骨抗扭转稳定性， 股骨解剖异常患者假肢留置困难骨水泥型假肢对老年骨质疏松症或类风湿性关节炎患者保留股骨颈短节，假肢移植要求高，有利于骨组织、五、修复髋关节的稳定性和活动度，影响关节活动和稳定性的其他假肢设置修正因素包括提高防脱位垫的术者可有选择地使用后脱位防止垫来提高后方稳定性。 该垫圈可以有效地增加后方稳定性，但在髋关节外展时会发生假碰撞，减少关节的基本弧范围。 因此，通过采用这种焊盘来提高

15、后方稳定性的方法也不容易。 髋关节假体在力线、髋关节假体患者股骨和髋臼内的方位和角度是影响稳定性的重要因素。 假装髋臼的前倾角度过小则后脱位的风险增大，角度过大则前脱位的风险增加。 手术入路方式也影响理想的假安装角度。 采用后入路可使髋臼前倾角度轻度增大，减少后脱位的可能性。 后入路的病例中，得到最佳稳定性的前倾角度约为1520。 髋臼假体的垂直角度也影响关节的稳定性。 髋臼安装垂直方向的角度过大或者角过大的话，关节上脱臼的风险会增大。 也就是说，尽管对髋臼移植的最佳位置角度仍存在争议，但研究表明，外展角度应在3050之间，前倾角度可通过外科方法选择015之间的角度。 股骨假体的前倾角度也必须

16、在015之间。 六、人工髋关节发展趋势、材料学进步：出现钛合金、钽金属等生物型骨长入假体。 骨水泥技术的进步：真空搅拌、远端插头和中置器、骨水泥枪的应用和脉冲清洗技术，使现代骨水泥假体更加可靠。 骨水泥假体具有良好的早期稳定性和长期稳定性，至今仍适合许多医生使用。 骨水泥型股骨柄：研磨表面的骨水泥型股骨柄具有二次下沉的效果，可实现假体骨水泥骨之间的牢固固定。 生物型股骨柄：由于能与骨床牢固结合，其表面处理技术从最初的单纯粗面羟基磷灰石到现在的三维多孔表面珍珠面修订，实现了从原始骨长入到现代骨长入的效果，具有较好的长期稳定性。 生物型股骨柄假体的形状设定修订：最初为直线，最近10年修订的锥柄比压

17、入机制上更牢固。 股骨柄近端固定概念：股骨假体设置修订的最新进展，该设置修订有助于减少假体应力阻断所带来的负面效应。 髋臼与股骨头之间的匹配方式：陶瓷与陶瓷聚乙烯假体临床应用报道较多，理论优势是减少材料磨损，但长期疗效尚未研究。 大直径股骨头的应用取得了许多满意的临床治疗效果的报告。 微创理念的引入使患者更容易接受全髋关节置换术，而小切口则不等于微创。 计算机导航技术使手术更准确、更有效。人工髋关节未来发展、材料学研究是未来的重要任务中减少支撑磨损面磨损的研究，传统金属对聚乙烯等支撑面被微粒子骨溶解的过去金属对金属有沉重毒性， 其磨损严重的陶瓷仍面临着严重的磨损陶瓷，虽然破碎陶瓷对聚乙烯低，但仍不满意，支撑面磨损的研究是下一代金属，新一代金属不仅可以减少支撑面的磨损，而且可以自己修复磨光滑度。 含有不同比例氧