陶瓷对陶瓷的全髋关节置换

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.13.002

摘要/Abstract

摘要：

背景：目前陶瓷制造工艺方面仍在不断改进，陶瓷对陶瓷摩擦界面的假体成为关节外科领域关注的焦点，并取得了良好的临床疗效，然而随着陶瓷对陶瓷摩擦界面假体的广泛应用，出现了假体碎裂和高调摩擦音等一系列问题。
目的：探讨陶瓷对陶瓷全髋关节置换的初期临床疗效。
方法：对常熟市第一人民医院2006年1月至2010年6月间小于55岁行陶瓷对陶瓷全髋关节置换的50例患者进行随访，其中男19例( 20髋)，女31例(33髋)，平均年龄45岁，随访时间平均20(12-42)个月。置换前后均采用Harris评分进行疗效评估，影像学随访包括髋臼假体外展角和前倾角，假体松动采用Kawamura及Engh标准，骨溶解采用Engh标准，异位骨化依据Brooker法评价。
结果与结论：置换前Harris评分为(48.10±26.33)分，置换后为(91.10±19.78)分。置换后随访无患者有关节异响的主诉，未见假体松动，未发生假体周围感染，无可观察到的磨损和骨溶解，无明显异位骨化。其中，1例因髋臼陶瓷内衬碎裂翻修。可见陶瓷对陶瓷全髋关节置换对于年轻的骨质量较好的患者短期疗效显著，长期疗效有待于进一步随访。

关键词: 骨关节植入物, 人工假体, 全髋关节置换, 置换, 髋, 陶瓷, 摩擦界面, 关节成形术, 髋假体, 医学植入物, 假体材料, 人工关节假体

Abstract:

BACKGROUND: At present, the ceramic manufacturing process has been improved constantly, and the ceramic-on-ceramic friction interface prosthesis has become the focus in the field of joint surgery and has achieved good clinical effects. However, with the wide application of ceramic-on-ceramic friction interface prosthesis, the prosthesis fragmentation and high-profile fricative appear.
OBJECTIVE: To discuss the preliminarily clinical effects of ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty.
METHODS: Fifty patients less than 55 years old treated with ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty between February 2006 and June 2010 in the First People’s Hospital of Changshu were enrolled for follow-up visit. There were 19 male patients (20 hips) and 31 female patients (33 hips). The average age of the patients was 45 years. All the patients were followed-up for an average of 20 months (ranged 12-42 months). The clinical effects were evaluated with Harris score preoperatively and postoperatively. Radiographic follow-up included the outreach angle and anteversion angle. The prosthesis loosening was evaluated with Kawamura and Engh standard. Osteslytic lesions were defined according to the Engh standard, and heterotopic ossification was defined according the system of Brooker.
RESULTS AND CONCLUSION: The average Harris score improved from (48.10±26.33) points preoperatively to (91.10±19.78) points postoperatively. No patient presented joint abnormal sound, prosthesis loosening, periprosthetic infection, observed wear, osteolysis or heterotopic ossification. One patient had renovation due to acetabular ceramic liner fragmentation. It showed that ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty offers a promising choice for young patients with better bone quality, and the long-term effect needs to be further observed.

Key words: bone and joint implants, artificial prosthesis, total hip arthroplasty, replacement, hip, ceramics, friction interface, arthroplasty, hip prosthesis, medical implants, prosthetic material, artificial joint prosthesis

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 4

2.1 随访结果 所有病例均获得完整随访，平均随访20(12-42)个月。
2.2 临床效果评估 所有患者治疗后症状均明显缓解，置换后3，6，12个月进行随访，以后每年随访1次，结果显示50例患者的Harris 髋关节评分结果从置换前(48.10±26.33)分到最后一次随访时(91.10±19.78)分，差异均有显著性意义(P < 0.05)，见表1。

根据两种不同公司的假体将所有患者分为两组分别为：三明治型陶瓷-陶瓷全髋关节28例(30髋)及陶瓷-陶瓷全髋关节22例(23髋)，两组置换后Harris评分分别为(91.00±20.33)分，(91.30±18.22)分，两组患者置换后Harris评分比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表2。

2.3 影像学评估 置换后随访测量所有假体，X射线片显示髋臼外倾角平均为(43.8±2.4)°，前倾角平均为(16.5±3.4)°。7髋出现1度异位骨化但患者活动度无影响，患者亦无任何不适表现。所有病例未发现有髋关节脱位，假体固定失败，未见假体松动、下沉、移位及碎裂发生，假体周围无透亮线形成。髋臼侧及股骨侧均见骨长入假体。股骨侧和髋臼侧均未发生骨溶解现象。股骨侧假体在股骨髓腔内充填良好，其中14例股骨峡部有明显股骨皮质增粗；股骨近端均未出现明显骨质疏松。患者均恢复日常生活，其中17例仍继续参加网球等体育活动。

2.4 并发症发生情况 所有患者无关节异响的主诉，其中1例患者剧烈运动后出现髋臼陶瓷内衬(三明治陶瓷)破碎，予以翻修后好转，现患者恢复日常生活。

2.5 典型病例分析

典型病例1：患者女，40岁，因右髋疼痛活动受限10年入院，经术前常规检查，在硬膜外麻醉下行右侧全髋关节置换，假体采用Lima公司的三明治型陶瓷-陶瓷全髋关节，其中髋臼假体内层为BIOLOX forte陶瓷内衬，陶瓷头为28 mm BIOLOX forte陶瓷球头，股骨假体为F2L假体。人工全髋关节置换前后影像学资料见图1。

典型病例2：患者男，36岁，因左髋臼骨折术后3年伴左髋疼痛1年入院，经术前常规检查，在硬膜外麻醉下行左侧全髋关节置换，假体采用Biomet公司陶瓷-陶瓷全髋关节，髋臼假体内层为BIOLOX delta陶瓷内衬，陶瓷头为36 mm BIOLOX delta陶瓷球头，股骨假体为Bi-Metric股骨假体。人工全髋关节置换前后影像学资料见图2。

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引言

材料方法

对象和方法
设计：回顾性病例分析。
时间及地点：病例来自2006年1月至2010年6月常熟第一人民医院骨科。
对象：选择常熟第一人民医院自2006年1月至2010年6月间应用陶瓷对陶瓷人工全髋关节置换患者，共50例53髋。其中，男19例(20髋)，女31例(33髋)，平均年龄45岁(22-55岁)，随访时间平均20个月(12-42个月)，患者平均体质量65 kg(49-83 kg)。其中股骨头坏死20例，创伤性关节炎12例，先天性髋关节发育不良8例，强直性脊柱炎6例，类风湿关节炎3例，化脓性关节炎1例。
纳入标准：①随访资料完整。②股骨头坏死，先天性髋关节发育不良，类风湿性关节炎，强直性脊柱炎，创伤性关节炎患者。③年龄<55岁，无严重器质性疾病者。④对治疗知情同意，签署知情同意书者。
排除标准：①年龄≥55岁患者。②患有严重心肺疾病或其他合并疾病不能耐受手术者。③存在影响疗效评定的合并症，如偏瘫，精神神经异常等。
材料：28例(30髋)患者行Lima公司的三明治型陶瓷-陶瓷全髋关节，髋臼假体由3层组成，最外层为金属臼杯，中间为超高分子聚乙烯垫层，最内层为BIOLOX forte陶瓷内衬，陶瓷头均为28 mm BIOLOX forte陶瓷球头，股骨假体为F2L假体，为可调颈设计，可获得125°，135°，145°颈干角，和10°- -10°前倾角。
22例(23髋)行Biomet公司陶瓷-陶瓷全髋关节，髋臼假体由两层组成，外层为金属臼杯，内层为BIOLOX delta陶瓷内衬，陶瓷头为28 mm，32 mm，36 mm BIOLOX delta陶瓷球头，其中16例(17髋)患者采用 36 mm陶瓷头，5例(5髋)患者采用32 mm陶瓷头，1例患者(1髋)采用28 mm陶瓷头，股骨假体为Bi-Metric股骨假体。
方法：
术前处理：所有患者入院后，完善各项术前检查，合并高血压、糖尿病等内科疾病者请相关科室会诊治疗，使患者身体素质能达到手术要求。
手术方法：患者取侧卧位，经髋后外侧入路显露。根据置换前X射线片模板测量，取股骨颈截骨板参考置换前测量确定的位置进行股骨颈截骨。显露髋臼，去除髋臼边缘的骨赘及髋臼唇，用髋臼锉由小至大磨锉髋臼，直至软骨下骨板呈点状渗血为止。选择合适规格的髋臼假体，以外展45°，前倾15°位打压置入髋臼内。在金属臼杯置入后，安装陶瓷内衬。用髓腔开口器对股骨颈的截骨面进行开口后，髓腔扩大器由小至大行股骨远段扩髓，0.5 mm递增。满意后，行股骨近侧干骺段的扩髓，安装股骨柄假体试件，试复位满意后，取正式股骨柄假体置入股骨髓腔。复位髋关节，活动髋关节无脱位倾向后冲洗、放置引流管，逐层缝合切口，加压包扎，患肢放于外展中立位。
术后处理：术后常规使用抗生素预防感染3-5 d，使用低分子肝素抗凝1周。一般术后2-7 d拄双拐下地，可完全负重6-8周后逐步弃拐行走。
评估标准：全髋关节置换后3，6，12，24个月进行随访，以后每年随访1次。髋臼假体松动依据Kawamura标准^[1]：髋臼假体移位大于4°或4 mm。股骨假体松动依据Engh标准^[2]：假体持续下沉超过3 mm，超过2 mm的连续性透亮线，底座征。骨溶解采用Engh标准^[3]，其中髋臼假体分区依据DeLee-Charnley法分为3区[4]，股骨假体依据Crnen法分为7区^[4]。异位骨化依据Brooker法评价分4级^[5]，0级：没有异位骨化形成。1级：髋臼周围出现孤立性的异位骨。2级：股骨近端及髋臼周围出现的骨化块间距在1 cm以上。3级：股骨近端及髋臼周围出现的骨化块间距小于1 cm。4级：前后位X射线片示髋关节强直。置换前后关节功能采用Harris评分^[6]，其中总分值100分。分别从疼痛、功能、畸形以及关节活动度4个方面进行评定。
主要观察指标：所有患者全髋关节置换前后均采用Harris评分以及影像学评价。影像学随访包括髋臼假体外展角和前倾角，及假体松动、骨溶解、异位骨化等，并观察治疗过程中及治疗后有无并发症发生。
统计学分析：由第一作者采用SPSS 17.0软件完成统计处理，对定量资料进行t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

关节假体的选择，尤其是负重界面模式的选择是影响关节置换远期效果的重要因素^[7-14]。关节假体经过40多年的发展，目前使用较多的界面材料有金属、聚乙烯、陶瓷等，由此构成的摩擦界面组合有金属对聚乙烯、金属对金属及陶瓷对陶瓷等。最近，更年轻、活动量更大的患者的人工假体置换治疗越来越成为骨科界的焦点。这些患者活动量较大，这对髋关节假体的力学和摩擦学特性提出了更高的要求^[15-17]。考虑到亚洲患者与西方人群的不同解剖特点和生活方式，比如频繁盘腿坐和保持下蹲姿态等，这些将导致更多的磨损，为此需要格外强调界面的重要性。

1970年法国Boutin^[18]实施了第1例氧化铝陶瓷人工髋关节置换至今，陶瓷对陶瓷的人工关节假体的使用已经超过40年。通过制造工艺方面的不断改进，现代陶瓷对陶瓷摩擦界面的假体再次成为关节外科领域关注的焦点。使陶瓷对陶瓷界面人工全髋关节获得了良好的临床疗效，并使陶瓷对陶瓷的髋关节置换得到了广泛的应用。

美国登记112 095例人工髋关节中，陶瓷对陶瓷界面的髋关节置换占了14%，年轻患者中25.7%应用的是陶瓷对陶瓷界面的人工髋关节^[19]。陶瓷界面的磨损率低，年轻活跃的患者可能获得较长的假体生存率^[20-22]。实验室和临床研究都证实陶瓷对陶瓷摩擦界面具有优越的摩擦性能^[23-29]，质地坚硬，易于抛光，因而摩擦因数极低，且不易出现划伤。Sedel^[30]研究认为，陶瓷髋的临床平均磨损度是3×10^-9 m/年，较金属对聚乙烯假体低近百倍。Firkins等^[31]在一项医用级别氧化铝陶瓷的模拟实验中，证实了陶瓷对陶瓷摩擦界面的卓越性能；同时，由于陶瓷材料的惰性，不易被氧化，磨损产生的颗粒不易引起组织反应，其数量也远低于诱发骨溶解的极限颗粒数(1×10¹⁰/g)，因此，陶瓷对陶瓷摩擦界面还具有组织反应性低的优点^[32]。这些特性使得陶瓷髋对年轻的或术后对活动量要求较高的年老髋关节疼痛患者具有巨大的优势。

本组患者平均年龄46岁，预期寿命较长，期望能减少关节的磨损，延长假体的使用寿命。陶瓷髋的另一个优点是在不显著增加磨损量的前提下，使大尺寸球头的应用成为可能，进而增加关节活动范围并降低脱位率^[33-35]。本组病例中均选用28 mm以上股骨头假体，无一例发生置换后脱位。

陶瓷对陶瓷摩擦界面目前发现存在的主要问题是假体碎裂和关节异响的问题^[36-38]。陶瓷假体碎裂多发生于关节置换后1-3年内，主要与髋臼设计问题、关节安放位置不良有关，假体头颈比较小，颈部外径过大等都容易造成假体颈与髋臼陶瓷内衬之间的撞击，造成磨损及破裂^[39-44]，目前由于陶瓷材料和假体设计的改进，其发生率已经从0.026%降到0.004%以下。

Bal等^[45]报道德国赛朗泰克(CeramTec)公司出品的人工髋关节陶瓷部件共计1 984 949件，体内陶瓷部件碎裂率为0.02%，而且32 mm球头破碎率比28 mm的要低。而韩国Koo等^[46]对在2001年7月至2003年10月间进行的312例367髋的陶瓷对陶瓷人工髋关节置换患者进行了随访，发现5例(1.4%)因为陶瓷头碎裂而进行翻修。作者认为碎裂是由于陶瓷头内顶部材料过薄，导致应力集中，且与韩国喜欢盘腿而坐的生活习惯有关。

有学者研究表明三明治陶瓷内衬碎裂较其他高，原因可能与内衬薄有关，本组患者术中出现1例边缘崩裂，为Lima三明治陶瓷，发生于置换后1年，患者坐起时，且随访影像学证明该患者髋臼假体外展角过小为10°，返修时发现股骨颈假体出现磨痕，研究表明新一代BIOLOX delta陶瓷断裂强度及断裂韧性较BIOLOX forte陶瓷大一倍，显著较少碎裂风险，且目前新的陶瓷对陶瓷摩擦界面的人工关节假体允许使用超过28 mm的更大尺寸的陶瓷股骨头，这减少了股骨头假体碎裂的风险，也为外科医生提供了更多的选择。

此外，异响问题也是陶瓷假体常见问题^[47-48]，虽然并非陶瓷对陶瓷独有，金属对金属表面组合也有3.9%的发生率，但由于金属独有的磨合修复性能，异响会随时间减弱或消失，陶瓷对陶瓷表面则难以自行消失，必要时可翻修改为聚乙烯衬垫。异响可能有多种原因引起，包括撞击、假体位置不良，特别是髋臼假体外展角增大时容易发生。

由于陶瓷内衬和聚乙烯内衬相比，它没有高边的设计，因此在假体放置的位置上要求更加严格。使头臼间的对合达到良好，既有良好的包容，又不会出现撞击。因此，术中在髋臼假体的放置上，必须注意假体的置入角度，避免髋臼杯过度前倾或后倾、过度垂直或水平，股骨柄过度前倾或后倾。陶瓷髋臼位置外展40°-50°，前倾15°-20°。同时强调清除髋臼周围骨赘的必要性，可以防止与假体的碰撞。由于陶瓷股骨头的颈长选择少，而且髋关节瞬间的微分离和与此相关的边缘负重可能明显增加陶瓷材料的磨损，因而术中对于软组织张力的控制显得更为重要^[49]。

本组部分假体选用lima F2L股骨假体，为可调颈设计，术中可根据软组织张力选择合适的颈长及前倾角。一般情况下，陶瓷对陶瓷关节应做得相对紧一点，使关节前方组织绷起来。既保证了关节的稳定性，又防止了关节出现分离和撞击，因此本组患者中并未发现关节异响病例。

总之，本组资料显示陶瓷对陶瓷全髋关节假体是关节外科医师一种良好的选择，短期疗效显著，研究资料表明该种假体对那些骨质量较好且活动量大的年轻患者，有望提供更为长久的使用年限，然而由于随访资料时间较短，中长期疗效有待进一步研究。

作者贡献：实验设计、资料收集和论文成文均为通讯作者，实验实施为常熟市第一人民医院全体医生，通讯作者对文章负责。
利益冲突：课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组织直接或间接的经济或利益的赞助。
伦理要求：按国务院《医院管理条例》规定对患者的治疗及风险进行如实告知，患者对治疗均签署知情同意书，治疗方案经医院伦理委员会批准。
作者声明：文章为原创作品，数据准确，内容不涉及泄密，无一稿两投，无抄袭，无内容剽窃，无作者署名争议，无与他人课题以及专利技术的争执，内容真实，文责自负。