金属与金属相关节的人工髋关节的发展

甘*

摘要: 人工髋关节晚期失败的主要原因是高分子聚乙烯磨损颗粒引起的骨溶解导致假体松动。由于认识到了上述问题，同时由于80年代末第二代MOM假体的推出，使人们的兴趣又转移到了MOM假体上来。其磨损率明显降低，是普通人工关节的1/100。临床前实验及临床资料显示第二代MOM假体的磨损率非常低，令人满意。另外目前尚无材料可以证明MOM假体有钴或铬毒性和致癌性，但需要长期随访。通过人们不断对MOM假体的改进，MOM势必成为具有划时代意义的人工假体。

关键词：关节成形术，磨损颗粒，金属与金属相关节，松动，骨溶解



自从Charnley推荐全髋人工关节置换术以来，已有30多年的历史，目前其十年存活率也已达到90%以上。由于疼痛减轻，功能改善，术后极大地提高了病人的生活质量。随着手术技术、假体设计和生物材料的不断提高，有些以往较为常见的人工髋关节置换术后并发症，如感染、假体断裂及骨折等的发生率已经明显减少。但全髋关节置换术的长期随访资料显示，假体失败的主要原因是超高分子聚乙烯磨损颗粒所造成的界面骨溶解，从而导致假体松动。这种磨损颗粒所导致的异物－巨细胞反应，又称颗粒病，是晚期失败的最主要原因。   

Ingham（1）等指出目前大量的人工髋关节是由坚硬的金属或陶瓷的股骨头与超高分子聚乙烯的髋臼杯组合成，近10年来，许多证据表明这种组合导致晚期的假体无菌性松动，其使用年限很少能超过25年。为了解决聚乙烯磨损的问题，人们进行了多方面的探索。有人从增强聚乙烯的抗磨损性能角度考虑，改变了聚乙烯的结构，研制出了高交联（highly cross-linked）高分子聚乙烯材料，号称“永不磨损”，有限的临床资料也证明了这种新材料可以达到实验室测试的抗磨损结果。而另一方面，人们又改变了思考角度，干脆摒弃了聚乙烯，设计出了“金属与金属（metal-on-metal）”、“陶瓷与陶瓷（ceramic-on-ceramic）”甚至“陶瓷与金属(ceramic-on-metal)”相关节的人工关节，即所谓的“硬质材料与硬质材料(hard-on-hard)”相关节的人工关节，以期达到不产生聚乙烯磨损颗粒，从而延长人工关节寿命的目的。这两方面的成果可能是人工关节未来的希望。而在后者设计中，人们经验较多的是“金属与金属”（MOM）相关节的人工关节假体。并且现在有许多资料表明，MOM假体的摩擦系数低，而且有较好的中长期临床疗效，因此有推广应用的趋势。

其实在70年代中期以前，“金属与金属”（MOM）相关节的人工关节已经比较常见了，但是因为金属杯臼的早期松动而逐渐被人们所放弃，而改用金属与聚乙烯（MOP）相关节的人工关节。而到了80年代末期，人们认识到了聚乙烯磨损的问题，并且出现了第二代改进的MOM假体，人们又对MOM关节产生了兴趣。瑞士Sulzer公司推出了第二代的MOM假体，即Metasul假体。这种假体增加了关节间隙、增强了金属的硬度，并且引进了可恢复光滑平面的技术。其中增加关节间隙可以使股骨头与髋臼关节间有足够的空间，使得液体膜产生润滑作用，同时又能清除关节内的所有碎屑。

相对于MOP假体，MOM显示出了良好的耐磨损性能。Anissian（2）等对比了市场上的MOM假体（Metasul）和MOP假体（Protasul）的摩擦学特性，发现MOM的稳态磨损率是MOP的1/100。Goldsmith等(3)的试验测试显示MOM的长期平均体积磨损率，直径36mm的假体为0.36mm3/106个周期，直径28mm的假体为0.45mm3/106个周期。而Charnley假体聚乙烯髋臼线性磨损平均为0.1～0.2mm/年，相当于释放2×107～4×1010个直径<10μm的磨损颗粒。不同金属材料股骨头与聚乙烯的磨损率不相同，钴铬合金、不锈钢、钛合金与聚乙烯假体磨损分别为0.05mm/年，0.06mm/年和0.08mm/年，因此聚乙烯抗磨损能力较差。所以当第二代MOM假体面世后，便立即引起了骨科界的兴趣。

80年末以来，MOM假体的临床结果也比较令人满意。Delaunay（4） 从1994年至1997年使用非骨水泥固定MOM假体进行了64例病人的人工全髋置换术，随访22～64月，除2例脱位外，其他62例结果全为优或良。Wagner（5）等从1990年开始运用钴铬钼MOM假体进行了78例THR，非骨水泥固定，随访60月，2例病人出现了异位骨化。在17个月和27个月去除异位骨化骨时未发现有金属沉积，Harris髋关节评分平均为96.8分。他们认为MOM假体可以明显减少磨损，并认为异物反应明显减低后MOM是目前人工假体很好的替代品，特别是对年轻人或者活动量较多的病人。

瑞士的Dorr等（6）在1991-1994年使用Metasul假体进行了70例THR，使用骨水泥固定金属Weber臼杯。56例病人术后平均随访5.2年，未翻修的53例病人平均Harris总评分为89.6分。无一例病人的股骨假体出现松动或进行了翻修。未在影像学上观察到磨损情况。作者认为Metasul假体比以往的MOM假体有较低的髋臼松动率和翻修率。在平均5年的随访中并没有发现比MOP假体有更高的髋臼松动率和骨溶解现象。

日本的Higuchi（7）等在其38例骨水泥固定的钴铬钼MOM（Mckee-Farrar型）髋关节假体20年的长期随访中未发现假体周围骨溶解和肉芽肿。

临床使用广泛的钴铬合金MOM假体临床上随访可引起血浆钴和铬浓度升高这一现象引起了人们的注意。Schaffer（8）等发现置换了钴铬合金MOM假体的病人，血液及尿液中钴、铬浓度升高。Brodner等（9） 证实伴有慢性肾衰的患者接受MOM治疗后，其血液中要比无肾衰患者的血液钴、铬浓度明显要高，因此在临床上，如果伴有肾衰的病人需行THR时，则要避免使用MOM假体。即使使用了MOM假体，术后也要密切检测血浆钴和铬的浓度。而法国的Gleizes(10)等认为对血浆钴浓度的评价做出解释是比较困难的，还有其它因素如，病人服用含钴的药物、其他假体的植入、过度活动和疾病（肾功能不全）均可以影响血浆钴浓度。并且他们实验还证明，高血浆钴浓度并不能导致THR的失败。由于钴潜在的长期毒性和致癌性不是很清楚，所以要细心随访，尤其是对年轻人。

对MOM是否能增加恶性肿瘤的发生率，目前尚无明确的讨论。在Visurit（11）等的大样本比较研究中，接受MOM假体置换病人术后恶性肿瘤的肿瘤发生危险是MOP的1.23倍。白血病的发病率MOM组是MOP组的3.77倍，但是无统计学意义。Gillespie等（12）认为虽然目前并无证据证明MOM假体可以增加淋巴瘤和白血病的发生率，但如果MOM假体重新考虑进入临床使用的话，其长期的安全性是值得注意的。

除了安全性外，假体磨损是人工关节基础研究中的最重要的课题。相对于MOP假体，MOM假体虽然表现出了较低的磨损性，并且得到了许多临床前及临床使用较好的结果。但是MOM假体仍然有磨损，其磨损颗粒的体积要比金属与聚乙烯磨损颗粒要小，但数量要多。大量的钴铬合金磨损颗粒粘附和研磨也可引起部分骨溶解，再加上股骨假体撞击臼杯边缘可导致的MOM假体的失败，这就是第一代MOM假体的问题所在。许多研究也正在着手这方面的工作。

Smith 等（13）进行了不同直径MOM假体（16，22，25，28，36mm）的体外磨损试验，结果发现其体积磨损率分别是4.85,6.30,1.62,0.07mm3/106个周期，共中直径36mm的假体磨损率最低。

另外Chan （14）发现在MOM假体头臼之间的空隙，以及接触面的粗糙程度，将直接影响假体的磨损情况。

Lappalainen等（15）在MOM假体表面进行了金钢石涂层的试验，发现涂层增强了MOM假体的耐磨损和耐腐蚀能力。

Firkins等（16）设计出了另外一种新的低磨损组合，即陶瓷与金属（COM）相关节的人工关节，其体外试验磨损率只有MOM的1/100，接近0.01mm3/106个周期，而MOM稳态磨损率是1.235mm3/106个周期。并且COM磨损颗粒比MOM明显要小。

因此经过材料学和假体设计的不断改进，MOM假体将会成为一代具有历史意义的新的人工假体。Metasul假体已经使用了12年，全世界共使用了120000个Metasul髋关节，其临床上摩擦学的表现与从实验室所期待的结果一样令人满意。很明显，这种关节组合不是解决高分子聚乙烯磨损问题和延长THR寿命的唯一方法，但是从目前临床上的资料来看，这是一种目前可以获得的、可以信赖的并且有前途的解决方案。

水***3

你好！我想请问一下针对全髋置换术的材料：骨水泥和生物性，应该如何正确选择？

随**里

自个的简单看法，骨水泥的选择：骨质疏松或有其他骨病及合并可以造成骨病其他疾病可以选用骨水泥。材料的选择吗，区别不大，没什么好选的。

d***h

金属髋关节现在的种类很多，大多很贵！
谁能介绍几种较便宜的品种？

Y****L

不错的知识学习了

j****n

学习了，学习了，谢谢