人工关节骨水泥固定的应用现状

甘*

随着外科手术技术、人工假体设计和假体材料的日益完善，影响人工关节长期效果的将是人工关节的固定方法。
　　目前人工关节固定分骨水泥固定和非骨水泥的生物学固定两大类。前者是在安装时假体与骨床之间充填有骨水泥，形成假体骨水泥和骨水泥骨两个界面；后者是假体和骨床直接接触，仅有骨假体一个界面。骨水泥固定是Charnley低磨损人工关节的一个有机组成部分，然而骨水泥固定技术应用早期，常常出现人工关节的松动和骨溶解，骨水泥被认为是罪魁祸首，并称之为骨水泥病，这使生物学固定得以发展，似乎有取代骨水泥固定的趋势。但到目前为止，没有肯定的长期随访结果说明生物学固定效果优于骨水泥固定，特别是髋关节假体的股骨侧固定。可以说骨水泥固定目前仍是最常用或者是最常用的方法之一。人工髋关节是人工关节的代表，故本文重点叙述骨水泥在全髋关节应用中的技术问题。
　　骨水泥不是粘合剂，它对假体的固定作用是通过大块充填和微观的机械交锁实现，其显著的特点是假体可以获得即刻的固定，其它优点有(1)：
(1) 由于骨水泥向骨小梁中的渗透，松质骨得到加固后可以承受形变力量；
(2) 使假体-骨之间的应力分布均匀；
(3) 加大假体应力传导范围；
(4) 不良应力减小，避免应力集中；
(5) 对医生技术和骨骼质量允许一定的偏差容限(tolerance)。骨水泥固定后，人工关节长期稳定取决于骨水泥与骨之间的绞锁(interdigitation)维持、骨水泥与假体之间的固定质量和骨水泥的本身强度。任何一个环节的薄弱，将会导致整体的失败。成功的骨水泥固定取决于骨水泥应用技术。
　　随着人们应用骨水泥固定的经验积累和对骨水泥生物力学性能的了解增加，骨水泥固定的临床效果也明显提高，表现为松动率的显著下降，它不是骨水泥成分改变引起，而是其应用技术不断提高带来的。骨水泥的应用技术已从70年代的第一代发展到现在的第三代，它是根据股骨柄假体的骨水泥固定技术发展中的技术含量划分的(2)，而不是根据应用时间划定的。第一代骨水泥技术包括指压填塞和手工搅拌；第二代骨水泥技术在第一代基础上，应用髓腔栓、髓腔冲洗、水泥枪的应用；第三代技术包括第二代技术、真空搅拌和中位装置的应用。故现代骨水泥技术包括髓腔冲洗、髓腔栓、骨水泥枪、加压固定、假体柄的中心化，真空搅拌。最终目的是提高骨水泥的机械强度包括抗疲劳强度、使假体周围的骨水泥涂布均匀和增加骨骨水泥假体之间的结合力，从而增加骨水泥的固定效果，减少松动率。
　　增加骨水泥的强度是提高骨水泥固定效果的有效方法之一，而其强度与骨水泥的厚度、均匀程度和孔隙率有关。人们(3，4)发现骨水泥型全髋的早期松动与骨水泥含有空泡有关，气泡含量增加使松动机会增加，气泡含量降低，松动率也降低；从大量的骨水泥型人工关节返修中，人们发现骨水泥断裂一般先出现在骨水泥薄弱、不全、含有气泡和孔隙处(3)。理想的骨水泥厚度一般应在2-3毫米，骨水泥过薄和过厚都会造成骨水泥断裂，现在的关节假体和其相配套的器械已渗透这方面的理念；确保骨水泥厚度均匀的方法有骨水泥枪的使用和假体的中位技术(centralization)，特别是假体的中位技术，它可以有效避免厚薄不均。改进搅拌方法，不仅能成功降低骨水泥中空泡大小和含量，而且能提高骨水泥的机械性能特别是其抗疲劳强度(5)。骨水泥搅拌技术也是影响骨水泥中气泡含量的重要因素，是先加粉剂(聚合部分)或是先加液体部分(单体部分)，也没有明确的**。现临床上多采用先将粉剂部分倒入碗内，然后加入液体部分。但也有人(1)主张先倒入液体部分，再加入粉剂部分，其理由是这样能滤过粉剂部分中的气泡。真空搅拌是降低骨水泥中空泡的有效方法,Lidegren 等(6)发现真空搅拌后能明显增加骨水泥的抗压和抗弯强度，冷却单体只能降低其粘度而不能降低骨水泥中的空泡含量，不管是手工搅拌或是真空搅拌，皆是如此。但也有文献(7)说明，真空搅拌并不能有效的降低骨水泥假体界面的空泡率和改善骨水泥的机械性能。如果采用真空搅拌，标准粘度骨水泥在1-4℃储藏后，可以在高度真空下进行，而低粘度骨水泥则只能在低度真空(0.55Mpa以下)条件下搅拌(1)。对搅拌后的骨水泥进行离心处理，亦可有效降低骨水泥中气泡，增强其抗疲劳强度(8)。使用骨水泥枪注入骨水泥，一定要把水泥枪的嘴插到髓腔栓，然后边退边注骨水泥，这样可防止空气和血液等掺入骨水泥。改变骨水泥的成分，特别是在PMMA的基础上，掺入生物活性颗粒如HA和生物玻璃等，制成生物活性骨水泥，也是改变骨水泥强度和固定方式的有效途径。国内戴尅戎通过试验证明在骨水泥中加入一定量的骨粒，其抗疲劳强度能显著提高(9)。其原理是在骨水泥中加入150-300μｍ直径的无机或有机骨粒，达到一定比例(前者是30％，后者是24％)，骨粒之间相互接触，植入体内后，骨水泥表面的骨粒被吸收，然后骨沿着骨粒构成的通道长入骨水泥，形成良好的骨-骨水泥之间的交锁。试验证实，骨粒骨水泥与骨之间的界面强度随着新骨的生长逐渐上升，术后5月是纯骨水泥的3倍，其抗疲劳强度是纯骨水泥的10倍，且能降低骨水泥的聚合热。
　　增加骨水泥和骨界面之间的结合：骨水泥和骨之间的结合强度取决于骨水泥进入骨小梁间隙的程度，骨水泥进入骨小梁的深度取决于骨水泥的粘度和加压，增加骨水泥进入骨小梁间隙，就能增加二者之间结合力，提高假体的固定效果(10)。 除减少骨水泥中的气泡含量能增加绞锁效果外，临床使用的骨水泥其粘度皆不一样，延长骨水泥的低粘度时间或者使用低粘度骨水泥皆能增加骨水泥进入骨小梁中的量。通过增加单体比例或冷冻单体也能降低骨水泥的粘度或延长低粘度时间但不可取，前者会使聚合热增高，有引起周围骨组织坏死之虞，后者可增加骨水泥的空隙含量。如果单体应用之前预冷，一定结合应用离心技术；与普通骨水泥相比，使用低粘度骨水泥有以下缺点(1)：抗疲劳强度低；容易于血液等混合，增加孔隙率；固化曲线陡直，如果等面团期使用，则假体往往来不及插入和固定；假体插入后需维持固定时间也相应延长。 处理髓腔时，不但要注意保留起绞锁作用的松质骨小梁，也要保持骨床表面的赶紧，否则骨水泥不能很好地充填到骨小梁间隙内(1)，因为扩髓后骨床表面残留有骨碎屑、血液和脂肪颗粒，影响骨水泥进入骨小梁间隙内，同时也严重影响骨水泥的强度(1，11)。处理办法是在注入骨水泥之前，对髓腔进行冲洗和刷洗。冲洗液可以从含有3-5%的双氧水的林格氏液开始，先冲掉脂肪滴，也可以加上凝血酶等止血药物，在冲洗的同时对髓腔进行止血，另外1:1000的肾上腺盐水纱布填塞和控制性低血压也能控制髓腔出血，从而保证注入骨水泥之前使髓腔尽量赶紧干燥。实现骨水泥的加压，除使用骨水泥枪外，在骨水泥注入过程中，要使两端封闭。髓腔栓的应用开始在70年代后期(12)，它可以有效地阻止骨水泥流向髓腔远端，而向近端和假体周围积聚，假体插入时，骨水泥进入小梁间隙更深更多。髓腔栓一般置在假体远端3-4㎝。近端在骨水泥枪嘴的根部与髓腔之间加以密封罩，在髓腔填满后，再多注入一点已达到加压。如采用骨粒骨水泥固定假体，随着骨粒被骨替代，骨水泥骨之间的交锁随之加强，从而是骨水泥假体界面的强度不断上升，术后5月，固定强度是纯骨水泥的三倍，并保持恒定(9)。
　　加强骨水泥和假体之间的结合：早期对骨水泥假体之间的结合重视不够，认为假体与骨水泥之间的分离是松动造成。但在大量的返修人工关节病例中，人们发现骨水泥断裂一般始于假体面(3)。
　　理论上，增加假体和骨水泥之间的结合,可通过增加假体表面的粗糙程度，也可以通过对其表面处理使其与骨水泥化学结合。
　　目前骨水泥型假体分三种：光面，粗糙面和骨水泥预涂面，这也说明假体界面的处理存在着分歧。Ahemed 等(13)通过实验发现表面预涂假体的界面强度大于光柄假体，并且在生理盐水中浸泡30至60天，前者假体骨水泥界面强度不变，后者明显下降。也有实验表明(14)，粗糙面和骨水泥预涂柄的在骨水泥固化早期，其起抗张力和抗剪力能力明显高于光柄，随着固化时间的从2延长到6分钟，上述指标明显下降，而光柄则保持不变。临床应用也不一致，一些人主张假体柄要粗糙面，目的是增加假体骨水泥之间的结合力(15,16)，明显减少股骨柄的松动率；另外一些人认为粗糙面假体一旦松动或者表面颗粒脱落，将增加磨损，增加松动，故主张用光面以限制可能的碎屑产生(17,18)。降低骨水泥的空泡含量也能加强骨水泥假体之间的结合力。
　　骨水泥搅拌好后，何时应用骨水泥比较模糊，有人推荐骨水泥混合后，在达到面团期时应用(19)，或者在面团期前，或骨水泥不粘手套时使用(1)；但也有人利用骨水泥涂层的假体进行试验，发现在面团前期或湿砂期应用较好，目的是使骨水泥与预涂层再聚合(13) 使界面产生化学结合。Shepard(14)等发现预涂骨水泥和粗糙面假体与光面假体相比，骨水泥聚合早期应用，前者比后者的固定强度大，但其固定强度随植入时间延后出现下降，而后者虽然固定强度比前者低，但不随植入时间推后而下降。因此在应用时要根据假体情况而定。如果使用的是光面假体，则面团期使用，以利加压；，如果使用预涂层假体，骨水泥应用要在面团前期，以利再聚合增加假体和骨水泥之间的结合。

　　髋臼的固定现在多倾向于生物学固定，如果病人的骨质质量差，预期寿命短，或者病人的活动强度相对较低，术者经验不足，则可以使用骨水泥固定。为了保证使髋臼假体固定的长期效果满意，要遵循以下几点(2)：
(1) 良好的髋臼骨床，特别要注意1区的硬化骨的去除；
(2) 髋臼假体的骨床完全覆盖；
(3) 脉冲冲洗髋臼骨床；
(4) 髋臼骨床的干燥，可加用凝血酶原等；
(5) 骨水泥加压。再者髖臼上打洞，也可以增加骨与假体的结合。为了使髋臼周围骨水泥厚度均匀，可以使用特别设计的髋臼或者在应用时骨床与髋臼之间置入数枚2㎜直径的支撑物。

骷*

在临床用骨水泥有正样表现~
65岁以上在手术后会引起发烧持续性~
是中很不常见的异物反应~

吴*生

置顶以方便大家学习，谢谢甘草，你发了许多许多好帖子！