人工关节的新进展
作者：吕厚山
单位：100044北京医科大学人民医院关节病诊疗研究中心
关键词：
中华骨科杂志000424
人工关节置换就是对因疾病或肿瘤造成的关节破坏进行修复，解除关节疼痛、畸形和功能障碍，重建一个功能接近正常的关节。它是近30年来矫形外科学中投入最多，发展变化最突出的领域之一。目前，人工关节置换术，特别是人工髋关节和人工膝关节置换术，被认为是效果非常肯定的治疗方法。现在欧美等发达国家，每年仅人工髋、膝关节置换的数量已超过50万人次。
人工全髋关节的新进展
一、假体的置入材料
髋关节是受力复杂的负重关节，在负重情况下，同时承受拉、压、扭转和界面剪切力及反复疲劳、磨损的综合作用。因此要求假体的材料必须具有足够的强度和塑形以及抗疲劳、抗磨损、抗腐蚀的能力。整个关节的安全承载能力至少应为体重的七倍。此外，由于假体长期置入体内，材料应具有良好的生物相容性，无毒副作用，耐体液的化学腐蚀和电化学腐蚀，密度低，弹性模量接近于人的皮质骨。鉴于这种情况，目前的生物材料还未达到尽善尽美，只能根据综合性能匹配选用，尽可能满足生理环境和关节生物力学的要求。
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早期的人工关节是不锈钢制造的，但因其耐腐蚀性和强度不及钴合金与钛合金，已逐渐被后两者所替代。钴合金是钴基合金，其耐磨性、耐腐蚀性和综合机械性能都较好，国外有铸造型(HAYNES21)和锻造型(HAYNES25)两种，是较优良的置入材料。钛合金表面易氧化生成致密的二氧化钛膜，耐腐蚀性非常好，优于钴合金；而且密度低，约为钴合金的一半；弹性模量与人皮质骨的弹性模量接近，生物相容性好，生物界面结合牢固，也是较理想的置入材料。但其耐磨性差，不宜用于球头的制造，只适用于股骨柄假体的制造。
近年来，随着生物学材料的不断发展，国内外正在研究及发展利用喷涂技术或烧结技术，在金属外表面结合一层羟基磷灰石或聚醋酸、碳素等材料制成复合材料，藉此形成骨性结合，提高固定效果，防止松动。另外，国内外正在研究将骨形成蛋白按一定比例与羟基磷灰石结合制成新型的人工关节涂层。但以上材料尚处于动物实验阶段，仍需长时间的观察和研究。
二、假体的头臼配伍
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早期是金属对金属的配伍。60年代以来，由于Charnley的发现，现在大部分假体是加工光滑的钴合金股骨头与高强度的超高分子聚乙烯髋臼相结合，有与假体连为一体的和可拆卸的两种，常用的直径为28、26mm。
90年代以来，应用较久、性能优越的超高分子聚乙烯被发现其磨屑与骨溶解、吸收有密切关系，从而导致潜在的假体松动。关节表面(在髋臼与股骨柄之间)被认为是磨屑的主要来源，而这些磨屑将被软组织及骨吸收。其中聚乙烯颗粒引起的反应最严重，不但在假体周围的组织中被大量发现，甚至在远离磨损源的地方也存在。聚乙烯颗粒的直径一般在0.5μm左右，90%小于1.0μm。一般情况下，钴合金对聚乙烯的磨损每年0.1～0.2mm，而且随着股骨头直径的增加，磨屑的体积也会增加。
目前金属-金属的头臼配伍又出现。同时还有陶瓷-聚合体，陶瓷-陶瓷的头臼配伍，但仍仅限于实验阶段。至今尚未找到一种新的材料能替代聚乙烯，以常规减少临床磨损。在使用聚乙烯材料时，以下几个因素可以减少磨屑的产生：聚乙烯髋臼的壁厚不应小于6～8mm；股骨头的直径应≤28mm；当聚乙烯髋臼使用金属外壳时，其外壳内侧的设计应使聚乙烯内衬与外套紧密贴配并力求机械稳定，以减少聚乙烯磨屑；作为内衬的聚乙烯应该高质量、耐磨强度极高；股骨柄的球头应为高光洁度的钴合金，另外高光洁度的陶瓷球头也在应用。
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三、假体的设计和固定技术
人工全髋关节假体，一般由髋臼、股骨头和关节柄三大部分组成。而且又可根据固定方法分为骨水泥固定和非骨水泥固定两种。
(一)髋臼假体
骨水泥固定的超高分子聚乙烯髋臼为半球形，外径与自然髋臼接近，内径与全髋关节假体的球头一致，内面光洁度要求很高，应达到镜面光，壁厚不小于6～8mm，外表面带有适当深度的横向环形沟槽和纵向沟槽，以利于假体和骨水泥的机械交锁固定。髋臼的外缘有X线显影用的金属丝环。这种髋臼适用于高龄或有骨质疏松的患者。
尽管人工髋臼假体的固定有许多改进，但因其在翻修时，有时伴大量骨质缺损以及骨水泥取出困难，因此，近年来倾向于采用非骨水泥固定的人工髋臼，特别是对年轻患者。
非骨水泥固定的髋臼假体，即在聚乙烯髋臼的外面套有金属臼罩，两者机械配合，罩的表面带有多层金属网、珍珠面、微孔面或螺旋面。初期固定多采用螺钉或紧压配合等方法，并通过骨长入形成比较牢固的生物固定效果。目前较有争议的是金属外壳带螺纹的假体，利用旋转螺纹嵌入髋臼内，欧洲国家仍在沿用，而美国因怀疑其松动率高而停用。用骨水泥固定的带金属外壳的髋臼假体并无明显的优越性，现在已很少使用。
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非骨水泥的多孔面(porouscoating)金属髋臼经10多年随访，临床效果较好，正继续观察。组合式的髋臼目前受到推崇并广泛使用。但由于组合部件连接处的磨损和腐蚀，可能会形成新的磨屑源，从而引起骨溶解和孤立的假体断裂，应予注意。
(二)全髋关节假体球头
多采用超半球形，选用耐磨性高和抗腐蚀材料。具体情况如前所述。
(三)髋关节假体柄
同样包括骨水泥固定和非骨水泥固定两种，其中又有带前倾角的解剖型和不带前倾角的通用型。非骨水泥固定的髋关节假体主要有珍珠面、微孔面、金属表面喷涂的复合材料及紧压配合(press-fit)型。
(四)骨水泥技术
90年代以来的新的骨水泥技术要比过去的技术更为可靠和成功，包括采用髓腔栓、骨水泥枪、髓腔冲洗、压力固定以及假体柄的中心化，减少骨水泥中的气泡含量。这些方法极大地克服了骨水泥的缺点,增加了骨水泥承受的应力，加强了界面的结合强度，从而降低了松动发生率。同时也证明假体在术后10年之内的松动是由于机械原因所致。
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引进并广泛使用非骨水泥假体是在固定方面的重要改进，使骨长到烧结孔或假体的粗糙表面。这种方法一度比骨水泥假体的应用更为广泛，在股骨上端非骨水泥固定假体获得了与采用新骨水泥固定假体相似的临床效果，但是有迹象证明这会产生更多的骨变化(如骨溶解)。虽早期随访没有任何症状，但不少学者担心这种不断发展的骨溶解可能会造成假体的无菌性松动。
四、人工全髋关节置换术的手术适应证
骨性关节炎造成的严重的功能丧失是初次人工全髋关节置换术(THR)首选的适应证。适应证还有类风湿性关节炎、股骨头缺血性坏死、创伤性关节炎、某些髋关节骨折、良恶性肿瘤、Peget病性关节炎、强直性脊柱炎、牛皮癣性关节炎以及系统性红斑狼疮长期大量服用激素引起的股骨头坏死等。全髋关节置换的目的是减轻关节疼痛和改善功能。
过去认为60～75岁为THR的最佳年龄，现在这个年龄限制已经放宽。高龄患者或更年轻的患者也被认为可以做THR。对于年龄小于55岁的患者，可以选择其他手术方法，如关节融合或截骨术。但无资料表明如果手术适应证相同，这些手术方法的效果跟THR一样好，或者比THR更好。高龄并非是手术的禁忌证，手术效果不佳与疾病本身更有关。
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THR的禁忌证是局部或全身性的感染，可引起围手术期的感染等并发症，甚至死亡。过度肥胖只被认为是手术相对的禁忌证。
五、全髋关节翻修术
随着人均寿命的增加及手术适应证的扩大，初次THR手术不断增多。但在初次置换失败率不断降低的同时，髋关节翻修术(revision)的绝对数量也在增加。翻修术将会变得越来越重要。而翻修术是一种花费很高、非常复杂，对术者的技术和临床经验要求较高的手术。还要有一套专用的手术器械，保证手术进行的监护系统以及技术熟练的护理队伍。
目前翻修术的效果比初次置换术差。掌握手术适应证非常重要：(1)存在影响活动的关节疼痛、僵直及功能损害，而通过保守治疗及生活习惯的改变仍无效；(2)有一侧或双侧假体松动或骨质缺失的X线证据。如果发现假体周围有进行性加重的骨质缺失则必须行翻修术。此外，骨折、脱位、假体位置不佳、感染也是翻修术的原因。
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在准备行翻修术时，有许多问题需要考虑：特殊器械和假体的选择(主要依据患者残留骨床的质量和数量来判断)；患者的年龄和功能要求；初次置换失败的原因等。
近年来，髋臼松动的翻修术，不论既往是使用骨水泥还是多孔面假体，在有足够骨床存在的情况下用多孔面假体可靠，经8～11年随访，成功率达91%。
股骨假体的翻修术，主要决定于股骨近端骨床的性质。在许多情况下，使用现代骨水泥技术来固定股骨柄，10～11年随访，再翻修率为10%～18%。另一种趋势是采用非骨水泥的假体，尤其是有广泛被覆面(coated)的假体，9年随访，成功率为90%。
碎屑性移植骨在修复股骨髓腔缺失方面，不论是否使用骨水泥都很成功，皮质骨只在必要时使用。在特殊情况下，可能需要用大块异体骨来填补股骨近端的缺损。
假体感染的诊断和治疗十分困难，对其治疗方法的选择仍有争议，分别行一、二或三期手术治疗。其翻修术还有待我们进一步去研究。
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五、结论
(1)THR是由于髋关节疾病造成的慢性不适或功能障碍的患者的一种选择。(2)对比其他无明显效果的治疗方法，THR是一种消费效果比很高的方法。(3)围手术期的并发症如感染、深静脉血栓，由于预防使用抗生素和抗凝药物以及早期活动，已明显减少。(4)当前，采用现代骨水泥技术固定股骨假体及多孔面髋臼假体被绝大多数专家认同是初次THR的最佳选择。(5)远期假体失败可能与颗粒物质特别是聚乙烯颗粒引起的退变有关，这些颗粒物质可能是假体周围的骨质吸收或炎症反应的原因。(6)在假体出现松动之后，可行翻修术，但又相当困难，其远期预后也不如初次THR。有关翻修术的最佳时机，意见也不一致，主要取决于患者当时的情况。
人工全膝关节的新进展
膝关节是人体最大、解剖复杂、对运动功能要求很高的关节。在THR的基础上，人工膝关节置换术逐渐发展起来。同人工髋关节一样，人工膝关节的发展也经历了一个较长的过程。从本世纪70年代起，现代人工膝关节置换术才真正开展。研究的注意力也从限制型膝关节假体转移到非限制型膝关节假体。
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目前人工全膝关节置换术已成为临床常用的手术，15年以上的临床优良率已在90%以上。每年有大量的患者接受人工膝关节置换术。降低假体的翻修率，处理再次手术问题，防止假体远期松动、磨损及提高膝关节置换术后的生存率仍是亟待解决的问题。
一、假体置入材料
膝关节假体的材料基本上是从髋关节假体演变而来，只是在假体材料的细微组成和加工工艺上有所改进。钴合金(Co-Cr-Mo)和钛合金(Ti6AL4V)是目前人工膝关节常用的两种材料，几乎占据膝关节假体的全部市场，两者临床效果基本相似。极少数人对钛合金过敏，应在术前询问是否有对钛金属眼睛架或手表壳过敏史，如有过敏史，最好采用钴合金假体。
钴合金和超高分子聚乙烯组成的假体仍是膝关节材料的“金标准”。目前有关超高分子聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的改进仍处于尝试阶段，其它一些等弹性或低弹性材料(如生物陶瓷)的研究也未成熟。
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二、假体的设计和选择
目前膝关节假体种类繁多，假体按位置换范围可分为单髁型、全髁型；按固定方式分骨水泥型、非骨水泥型；按限制程度又分限制型、非限制型。
(一)固定方式
主要有骨水泥固定型和非骨水泥固定型两种。实践证明，只要使用方法得当，绝大多数骨水泥固定型膝关节置换临床效果十分满意。骨水泥本身并不是人工关节置换术的薄弱环节，而使用方法不当才是问题的关键。但骨水泥本身也确实存在一些缺陷，如骨水泥碎屑与假体松动的关系现已得到证实。而非骨水泥固定型假体是通过紧密压配和骨组织长入假体多孔层达到生物固定的效果。使用这种假体对局部骨质及术者的技术要求很高，术后还需推迟负重4～6周以使骨组织长入假体。长期随访显示两者临床效果差异无显著性意义。
大多数患者可选用骨水泥固定型假体；年轻、骨质较好的患者可选用非骨水泥固定型假体；经验不足的术者应尽量选择骨水泥固定型假体，尤其是胫骨平台假体。目前欧美国家仍多采用骨水泥固定型假体。
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(二)限制程度
限制型假体的近期临床效果较好。由于术后膝关节只限于单一平面活动，极易引起假体-骨水泥-骨组织界面间应力异常集中，故中远期假体松动、感染等发生率很高。现已极少用于初次置换的患者，仅适用于翻修术或骨肿瘤切除重建术以及有严重骨质缺损、膝周软组织破坏的病例。
随着手术技术的改进，目前绝大多数膝关节畸形、不稳定的患者都能通过非限制型膝关节置换术得到纠正，因此人们越来越多地趋向于使用这种假体，特别是行初次假体置换术的患者。临床常用的有三种：不保留后十字韧带的后方稳定型,侧副韧带稳定型,保留后十字韧带型。在膝关节置换术中是否需保留膝关节后十字韧带，目前仍有争议。一般有高度屈膝挛缩畸形、后十字韧带缺损患者，应选用不保留后十字韧带的膝关节假体,尽量保存结构正常的十字韧带，最大程度地维持膝关节的自然稳定性。
(三)特殊假体
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以往聚乙烯平台固定式膝关节假体设计上很难同时满足少限制性高活动范围和低接触应力的要求。而带半月板型全膝关节假体充分吸收了原有假体设计上的优点，更主要的是增加了半月板装置，因此在膝关节活动时能前后移动及旋转，保持胫股假体面间的楔形填充，同时又具有一定的活动限度，从而使股骨、胫骨假体间接触面积增大，单位面积的负荷下降，后期假体磨损、松动、断裂大大减少。因此，既有正常膝关节的活动功能，又有很强的关节稳定性，更符合膝关节的复杂的运动生物力学特点。此外,胫骨平台可调式假体及胫骨平台内外不对称式假体等也已应用于临床。
三、手术技术
除了假体的设计和制造，手术技术和假体安装的精确度也是影响关节置换效果的重要因素。膝关节置换术所允许的误差很小，髋关节假体5°、10°甚至20°的误差，对疗效的影响仍在允许范围之内，但膝关节置换术5°的误差已很不可靠，10°的误差往往是毁灭性的。另外,即使假体的位置正确，还需要保证膝关节在屈伸状态下的侧方软组织平衡，而这则完全取决于手术本身。
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为了使假体的安装能保证正常的膝关节生物力线，在研究假体的同时，人们开始研究假体手术定位器械。目前的定位器械绝大多数情况下能保证假体的良好位置，但手术医生绝不能完全依赖现有的器械，自身的经验也很重要。
四、髌骨置换的问题
70年代初设计的膝关节假体未考虑到髌股关节置换，术后髌股关节并发症发生率较高，如膝前疼痛、脱位、伸膝装置断裂等，其中膝前疼痛发生率高达40%～58%。70年代中期出现的以全髁膝关节为代表的新一代全膝关节假体，延长了股骨髁前翼，并在其表面增设髌骨滑槽。置换的关节面扩展到髌股关节。20年的临床研究发现，髌股关节置换术虽然能缓解膝前疼痛、改善登楼能力，但术后也存在着假体松动、磨损,髌骨床骨折等问题，并已成为膝关节翻修术的主要原因。因此，有关髌骨是否需常规置换、如何正确安装假体及规范手术操作等问题已倍受人们关注。
尽管如此，在膝关节置换术的同时行髌骨置换的观点已越来越为广大矫形外科医师所接受。70年代只有30%的病例在膝关节置换术同时行髌骨置换，而到1985年，这一比例上升到68%。适应证也大幅扩展，包括所有类风湿性关节炎、髌骨囊性变、髌骨硬化、髌股关节运动轨迹异常等。髌骨置换术的唯一禁忌证是髌骨的严重骨缺损，残存骨组织无法提供足够强度的骨床。
目前大多数临床医生仍喜欢使用骨水泥固定的圆弧形髌骨，该假体属中心轴对称，安装时无需考虑旋转对位问题，操作十分简单。为减少聚乙烯蠕变现象，一度在聚乙烯背面附加了金属底托，但这会增加聚乙烯的厚度，使髌骨磨损率上升，现已基本放弃。
另外，在髌骨假体安装时要注意：假体的位置宁内勿外；假体的直径在相差不大时宁小勿大；髌骨置换后总厚度不应超过原厚度，若超过，虽能增加膝关节的前后稳定性，但易发生半脱位或髌腱断裂，故宁薄勿厚。
(收稿日期:2000-03-16), 百拇医药
单位：100044北京医科大学人民医院关节病诊疗研究中心
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中华骨科杂志000424
人工关节置换就是对因疾病或肿瘤造成的关节破坏进行修复，解除关节疼痛、畸形和功能障碍，重建一个功能接近正常的关节。它是近30年来矫形外科学中投入最多，发展变化最突出的领域之一。目前，人工关节置换术，特别是人工髋关节和人工膝关节置换术，被认为是效果非常肯定的治疗方法。现在欧美等发达国家，每年仅人工髋、膝关节置换的数量已超过50万人次。
人工全髋关节的新进展
一、假体的置入材料
髋关节是受力复杂的负重关节，在负重情况下，同时承受拉、压、扭转和界面剪切力及反复疲劳、磨损的综合作用。因此要求假体的材料必须具有足够的强度和塑形以及抗疲劳、抗磨损、抗腐蚀的能力。整个关节的安全承载能力至少应为体重的七倍。此外，由于假体长期置入体内，材料应具有良好的生物相容性，无毒副作用，耐体液的化学腐蚀和电化学腐蚀，密度低，弹性模量接近于人的皮质骨。鉴于这种情况，目前的生物材料还未达到尽善尽美，只能根据综合性能匹配选用，尽可能满足生理环境和关节生物力学的要求。
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早期的人工关节是不锈钢制造的，但因其耐腐蚀性和强度不及钴合金与钛合金，已逐渐被后两者所替代。钴合金是钴基合金，其耐磨性、耐腐蚀性和综合机械性能都较好，国外有铸造型(HAYNES21)和锻造型(HAYNES25)两种，是较优良的置入材料。钛合金表面易氧化生成致密的二氧化钛膜，耐腐蚀性非常好，优于钴合金；而且密度低，约为钴合金的一半；弹性模量与人皮质骨的弹性模量接近，生物相容性好，生物界面结合牢固，也是较理想的置入材料。但其耐磨性差，不宜用于球头的制造，只适用于股骨柄假体的制造。
近年来，随着生物学材料的不断发展，国内外正在研究及发展利用喷涂技术或烧结技术，在金属外表面结合一层羟基磷灰石或聚醋酸、碳素等材料制成复合材料，藉此形成骨性结合，提高固定效果，防止松动。另外，国内外正在研究将骨形成蛋白按一定比例与羟基磷灰石结合制成新型的人工关节涂层。但以上材料尚处于动物实验阶段，仍需长时间的观察和研究。
二、假体的头臼配伍
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早期是金属对金属的配伍。60年代以来，由于Charnley的发现，现在大部分假体是加工光滑的钴合金股骨头与高强度的超高分子聚乙烯髋臼相结合，有与假体连为一体的和可拆卸的两种，常用的直径为28、26mm。
90年代以来，应用较久、性能优越的超高分子聚乙烯被发现其磨屑与骨溶解、吸收有密切关系，从而导致潜在的假体松动。关节表面(在髋臼与股骨柄之间)被认为是磨屑的主要来源，而这些磨屑将被软组织及骨吸收。其中聚乙烯颗粒引起的反应最严重，不但在假体周围的组织中被大量发现，甚至在远离磨损源的地方也存在。聚乙烯颗粒的直径一般在0.5μm左右，90%小于1.0μm。一般情况下，钴合金对聚乙烯的磨损每年0.1～0.2mm，而且随着股骨头直径的增加，磨屑的体积也会增加。
目前金属-金属的头臼配伍又出现。同时还有陶瓷-聚合体，陶瓷-陶瓷的头臼配伍，但仍仅限于实验阶段。至今尚未找到一种新的材料能替代聚乙烯，以常规减少临床磨损。在使用聚乙烯材料时，以下几个因素可以减少磨屑的产生：聚乙烯髋臼的壁厚不应小于6～8mm；股骨头的直径应≤28mm；当聚乙烯髋臼使用金属外壳时，其外壳内侧的设计应使聚乙烯内衬与外套紧密贴配并力求机械稳定，以减少聚乙烯磨屑；作为内衬的聚乙烯应该高质量、耐磨强度极高；股骨柄的球头应为高光洁度的钴合金，另外高光洁度的陶瓷球头也在应用。
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三、假体的设计和固定技术
人工全髋关节假体，一般由髋臼、股骨头和关节柄三大部分组成。而且又可根据固定方法分为骨水泥固定和非骨水泥固定两种。
(一)髋臼假体
骨水泥固定的超高分子聚乙烯髋臼为半球形，外径与自然髋臼接近，内径与全髋关节假体的球头一致，内面光洁度要求很高，应达到镜面光，壁厚不小于6～8mm，外表面带有适当深度的横向环形沟槽和纵向沟槽，以利于假体和骨水泥的机械交锁固定。髋臼的外缘有X线显影用的金属丝环。这种髋臼适用于高龄或有骨质疏松的患者。
尽管人工髋臼假体的固定有许多改进，但因其在翻修时，有时伴大量骨质缺损以及骨水泥取出困难，因此，近年来倾向于采用非骨水泥固定的人工髋臼，特别是对年轻患者。
非骨水泥固定的髋臼假体，即在聚乙烯髋臼的外面套有金属臼罩，两者机械配合，罩的表面带有多层金属网、珍珠面、微孔面或螺旋面。初期固定多采用螺钉或紧压配合等方法，并通过骨长入形成比较牢固的生物固定效果。目前较有争议的是金属外壳带螺纹的假体，利用旋转螺纹嵌入髋臼内，欧洲国家仍在沿用，而美国因怀疑其松动率高而停用。用骨水泥固定的带金属外壳的髋臼假体并无明显的优越性，现在已很少使用。
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非骨水泥的多孔面(porouscoating)金属髋臼经10多年随访，临床效果较好，正继续观察。组合式的髋臼目前受到推崇并广泛使用。但由于组合部件连接处的磨损和腐蚀，可能会形成新的磨屑源，从而引起骨溶解和孤立的假体断裂，应予注意。
(二)全髋关节假体球头
多采用超半球形，选用耐磨性高和抗腐蚀材料。具体情况如前所述。
(三)髋关节假体柄
同样包括骨水泥固定和非骨水泥固定两种，其中又有带前倾角的解剖型和不带前倾角的通用型。非骨水泥固定的髋关节假体主要有珍珠面、微孔面、金属表面喷涂的复合材料及紧压配合(press-fit)型。
(四)骨水泥技术
90年代以来的新的骨水泥技术要比过去的技术更为可靠和成功，包括采用髓腔栓、骨水泥枪、髓腔冲洗、压力固定以及假体柄的中心化，减少骨水泥中的气泡含量。这些方法极大地克服了骨水泥的缺点,增加了骨水泥承受的应力，加强了界面的结合强度，从而降低了松动发生率。同时也证明假体在术后10年之内的松动是由于机械原因所致。
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引进并广泛使用非骨水泥假体是在固定方面的重要改进，使骨长到烧结孔或假体的粗糙表面。这种方法一度比骨水泥假体的应用更为广泛，在股骨上端非骨水泥固定假体获得了与采用新骨水泥固定假体相似的临床效果，但是有迹象证明这会产生更多的骨变化(如骨溶解)。虽早期随访没有任何症状，但不少学者担心这种不断发展的骨溶解可能会造成假体的无菌性松动。
四、人工全髋关节置换术的手术适应证
骨性关节炎造成的严重的功能丧失是初次人工全髋关节置换术(THR)首选的适应证。适应证还有类风湿性关节炎、股骨头缺血性坏死、创伤性关节炎、某些髋关节骨折、良恶性肿瘤、Peget病性关节炎、强直性脊柱炎、牛皮癣性关节炎以及系统性红斑狼疮长期大量服用激素引起的股骨头坏死等。全髋关节置换的目的是减轻关节疼痛和改善功能。
过去认为60～75岁为THR的最佳年龄，现在这个年龄限制已经放宽。高龄患者或更年轻的患者也被认为可以做THR。对于年龄小于55岁的患者，可以选择其他手术方法，如关节融合或截骨术。但无资料表明如果手术适应证相同，这些手术方法的效果跟THR一样好，或者比THR更好。高龄并非是手术的禁忌证，手术效果不佳与疾病本身更有关。
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THR的禁忌证是局部或全身性的感染，可引起围手术期的感染等并发症，甚至死亡。过度肥胖只被认为是手术相对的禁忌证。
五、全髋关节翻修术
随着人均寿命的增加及手术适应证的扩大，初次THR手术不断增多。但在初次置换失败率不断降低的同时，髋关节翻修术(revision)的绝对数量也在增加。翻修术将会变得越来越重要。而翻修术是一种花费很高、非常复杂，对术者的技术和临床经验要求较高的手术。还要有一套专用的手术器械，保证手术进行的监护系统以及技术熟练的护理队伍。
目前翻修术的效果比初次置换术差。掌握手术适应证非常重要：(1)存在影响活动的关节疼痛、僵直及功能损害，而通过保守治疗及生活习惯的改变仍无效；(2)有一侧或双侧假体松动或骨质缺失的X线证据。如果发现假体周围有进行性加重的骨质缺失则必须行翻修术。此外，骨折、脱位、假体位置不佳、感染也是翻修术的原因。
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在准备行翻修术时，有许多问题需要考虑：特殊器械和假体的选择(主要依据患者残留骨床的质量和数量来判断)；患者的年龄和功能要求；初次置换失败的原因等。
近年来，髋臼松动的翻修术，不论既往是使用骨水泥还是多孔面假体，在有足够骨床存在的情况下用多孔面假体可靠，经8～11年随访，成功率达91%。
股骨假体的翻修术，主要决定于股骨近端骨床的性质。在许多情况下，使用现代骨水泥技术来固定股骨柄，10～11年随访，再翻修率为10%～18%。另一种趋势是采用非骨水泥的假体，尤其是有广泛被覆面(coated)的假体，9年随访，成功率为90%。
碎屑性移植骨在修复股骨髓腔缺失方面，不论是否使用骨水泥都很成功，皮质骨只在必要时使用。在特殊情况下，可能需要用大块异体骨来填补股骨近端的缺损。
假体感染的诊断和治疗十分困难，对其治疗方法的选择仍有争议，分别行一、二或三期手术治疗。其翻修术还有待我们进一步去研究。
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五、结论
(1)THR是由于髋关节疾病造成的慢性不适或功能障碍的患者的一种选择。(2)对比其他无明显效果的治疗方法，THR是一种消费效果比很高的方法。(3)围手术期的并发症如感染、深静脉血栓，由于预防使用抗生素和抗凝药物以及早期活动，已明显减少。(4)当前，采用现代骨水泥技术固定股骨假体及多孔面髋臼假体被绝大多数专家认同是初次THR的最佳选择。(5)远期假体失败可能与颗粒物质特别是聚乙烯颗粒引起的退变有关，这些颗粒物质可能是假体周围的骨质吸收或炎症反应的原因。(6)在假体出现松动之后，可行翻修术，但又相当困难，其远期预后也不如初次THR。有关翻修术的最佳时机，意见也不一致，主要取决于患者当时的情况。
人工全膝关节的新进展
膝关节是人体最大、解剖复杂、对运动功能要求很高的关节。在THR的基础上，人工膝关节置换术逐渐发展起来。同人工髋关节一样，人工膝关节的发展也经历了一个较长的过程。从本世纪70年代起，现代人工膝关节置换术才真正开展。研究的注意力也从限制型膝关节假体转移到非限制型膝关节假体。
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目前人工全膝关节置换术已成为临床常用的手术，15年以上的临床优良率已在90%以上。每年有大量的患者接受人工膝关节置换术。降低假体的翻修率，处理再次手术问题，防止假体远期松动、磨损及提高膝关节置换术后的生存率仍是亟待解决的问题。
一、假体置入材料
膝关节假体的材料基本上是从髋关节假体演变而来，只是在假体材料的细微组成和加工工艺上有所改进。钴合金(Co-Cr-Mo)和钛合金(Ti6AL4V)是目前人工膝关节常用的两种材料，几乎占据膝关节假体的全部市场，两者临床效果基本相似。极少数人对钛合金过敏，应在术前询问是否有对钛金属眼睛架或手表壳过敏史，如有过敏史，最好采用钴合金假体。
钴合金和超高分子聚乙烯组成的假体仍是膝关节材料的“金标准”。目前有关超高分子聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的改进仍处于尝试阶段，其它一些等弹性或低弹性材料(如生物陶瓷)的研究也未成熟。
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二、假体的设计和选择
目前膝关节假体种类繁多，假体按位置换范围可分为单髁型、全髁型；按固定方式分骨水泥型、非骨水泥型；按限制程度又分限制型、非限制型。
(一)固定方式
主要有骨水泥固定型和非骨水泥固定型两种。实践证明，只要使用方法得当，绝大多数骨水泥固定型膝关节置换临床效果十分满意。骨水泥本身并不是人工关节置换术的薄弱环节，而使用方法不当才是问题的关键。但骨水泥本身也确实存在一些缺陷，如骨水泥碎屑与假体松动的关系现已得到证实。而非骨水泥固定型假体是通过紧密压配和骨组织长入假体多孔层达到生物固定的效果。使用这种假体对局部骨质及术者的技术要求很高，术后还需推迟负重4～6周以使骨组织长入假体。长期随访显示两者临床效果差异无显著性意义。
大多数患者可选用骨水泥固定型假体；年轻、骨质较好的患者可选用非骨水泥固定型假体；经验不足的术者应尽量选择骨水泥固定型假体，尤其是胫骨平台假体。目前欧美国家仍多采用骨水泥固定型假体。
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(二)限制程度
限制型假体的近期临床效果较好。由于术后膝关节只限于单一平面活动，极易引起假体-骨水泥-骨组织界面间应力异常集中，故中远期假体松动、感染等发生率很高。现已极少用于初次置换的患者，仅适用于翻修术或骨肿瘤切除重建术以及有严重骨质缺损、膝周软组织破坏的病例。
随着手术技术的改进，目前绝大多数膝关节畸形、不稳定的患者都能通过非限制型膝关节置换术得到纠正，因此人们越来越多地趋向于使用这种假体，特别是行初次假体置换术的患者。临床常用的有三种：不保留后十字韧带的后方稳定型,侧副韧带稳定型,保留后十字韧带型。在膝关节置换术中是否需保留膝关节后十字韧带，目前仍有争议。一般有高度屈膝挛缩畸形、后十字韧带缺损患者，应选用不保留后十字韧带的膝关节假体,尽量保存结构正常的十字韧带，最大程度地维持膝关节的自然稳定性。
(三)特殊假体
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以往聚乙烯平台固定式膝关节假体设计上很难同时满足少限制性高活动范围和低接触应力的要求。而带半月板型全膝关节假体充分吸收了原有假体设计上的优点，更主要的是增加了半月板装置，因此在膝关节活动时能前后移动及旋转，保持胫股假体面间的楔形填充，同时又具有一定的活动限度，从而使股骨、胫骨假体间接触面积增大，单位面积的负荷下降，后期假体磨损、松动、断裂大大减少。因此，既有正常膝关节的活动功能，又有很强的关节稳定性，更符合膝关节的复杂的运动生物力学特点。此外,胫骨平台可调式假体及胫骨平台内外不对称式假体等也已应用于临床。
三、手术技术
除了假体的设计和制造，手术技术和假体安装的精确度也是影响关节置换效果的重要因素。膝关节置换术所允许的误差很小，髋关节假体5°、10°甚至20°的误差，对疗效的影响仍在允许范围之内，但膝关节置换术5°的误差已很不可靠，10°的误差往往是毁灭性的。另外,即使假体的位置正确，还需要保证膝关节在屈伸状态下的侧方软组织平衡，而这则完全取决于手术本身。
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为了使假体的安装能保证正常的膝关节生物力线，在研究假体的同时，人们开始研究假体手术定位器械。目前的定位器械绝大多数情况下能保证假体的良好位置，但手术医生绝不能完全依赖现有的器械，自身的经验也很重要。
四、髌骨置换的问题
70年代初设计的膝关节假体未考虑到髌股关节置换，术后髌股关节并发症发生率较高，如膝前疼痛、脱位、伸膝装置断裂等，其中膝前疼痛发生率高达40%～58%。70年代中期出现的以全髁膝关节为代表的新一代全膝关节假体，延长了股骨髁前翼，并在其表面增设髌骨滑槽。置换的关节面扩展到髌股关节。20年的临床研究发现，髌股关节置换术虽然能缓解膝前疼痛、改善登楼能力，但术后也存在着假体松动、磨损,髌骨床骨折等问题，并已成为膝关节翻修术的主要原因。因此，有关髌骨是否需常规置换、如何正确安装假体及规范手术操作等问题已倍受人们关注。
尽管如此，在膝关节置换术的同时行髌骨置换的观点已越来越为广大矫形外科医师所接受。70年代只有30%的病例在膝关节置换术同时行髌骨置换，而到1985年，这一比例上升到68%。适应证也大幅扩展，包括所有类风湿性关节炎、髌骨囊性变、髌骨硬化、髌股关节运动轨迹异常等。髌骨置换术的唯一禁忌证是髌骨的严重骨缺损，残存骨组织无法提供足够强度的骨床。
目前大多数临床医生仍喜欢使用骨水泥固定的圆弧形髌骨，该假体属中心轴对称，安装时无需考虑旋转对位问题，操作十分简单。为减少聚乙烯蠕变现象，一度在聚乙烯背面附加了金属底托，但这会增加聚乙烯的厚度，使髌骨磨损率上升，现已基本放弃。
另外，在髌骨假体安装时要注意：假体的位置宁内勿外；假体的直径在相差不大时宁小勿大；髌骨置换后总厚度不应超过原厚度，若超过，虽能增加膝关节的前后稳定性，但易发生半脱位或髌腱断裂，故宁薄勿厚。
(收稿日期:2000-03-16), 百拇医药