人工关节假体体内固定方式研究进展

解放军第451医院医务处 （西安710062） 王 博 段永宏 综述 朱庆生 审校

1891年Gluck在Bulgarian战役中使用由金加（Califorium）、浮石（Pumice）和石膏组成的充填材料来提高关节假体的稳定性，开创了人类使用充填剂维护人工假体在骨髓腔内稳定性的先例。迄今为止，人工关节按假体的固定方式主要分为骨水泥固定型、非骨水泥固定型（生物固定型）及混合固定型［1，2］。本文将近年来人工关节固定方式的研究进展做以下综述。

1 骨水泥固定型人工假体

1.1 骨水泥固定型人工假体的演变 骨水泥是聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的简称，是一种聚合材料，其单体为甲基丙烯酸甲酯（PMMA），早期应用于齿科和神经外科临床。骨水泥对人工关节的固定作用是通过宏观上的充填效果及微观的机械交锁来实现的，其显著的特点是获得假体的即刻固定，是近年来人工关节固定最常用的方法之一［3］。

骨水泥固定假体的优点在于［4，5］：①骨水泥向骨小梁内渗透，强化了松质骨机械强度及抗变形能力；②减小不良应力，使假体与所接触骨组织之间赋有均匀的应力分布，避免了应力集中；③扩大假体的应力传导范围；④减小了对植入技术和骨骼质量的依赖程度。然而，骨水泥固定型人工关节的长期稳定还要取决于骨水泥本身的强度、骨水泥与假体之间的固定质量、骨水泥与骨组织之间的交锁（Interdigitation）维持程度及骨水泥的应用技术，任何一个环节的缺陷，将会导致整个假体固定的失败。

骨水泥的应用技术的发展主要经历了的三个阶段［5］：第一代骨水泥的应用始于20世纪70年代，其特点是：手工搅拌（Hand mixing）和指压填塞（Finger packing）；第二代骨水泥技术是在第1代骨水泥技术基础上应用了骨水泥枪及髓腔栓，并在术中对髓腔进行冲洗；第三代骨水泥固定技术出现于20世纪90年代，与第一、二代技术相比发生了显著的飞跃，其在第2代骨水泥技术基础上采用了真空搅拌、假体柄中位化装置和骨水泥加压等技术，减少骨水泥中气泡含量，有效的提高了骨水泥－假体界面及骨水泥－骨组织界面的固定效果。第三代骨水泥固定技术保证了假体周围骨水泥的均匀分布，增加骨－骨水泥－假体之间的结合强度，提高了骨水泥填充后的机械强度及抗疲劳能力，极大地克服了以往骨水泥固定技术的缺陷，有效改善了骨水泥的固定效果，降低了人工关节植入后的松动率。可以说，髓腔栓、骨水泥枪的使用、真空搅拌、髓腔冲洗、骨水泥加压固定及假体柄的中位化等技术代表了现代骨水泥固定技术［6］。

1.2 骨水泥固定应遵循的原则 ① 大多数患者可选择骨水泥固定型人工关节，尤其对于高龄或有骨质疏松的患者；②术者手术经验不足的情况下，应尽量选择骨水泥固定型人工关节［5，7］。

1.3 骨水泥型人工关节植入的主要并发症

1.3.1 术中猝死及围手术期死亡：PMMA单体具有细胞毒性作用，未参与聚合的PMMA单体被机体吸收后对机体产生毒性作用；并可造成心血管功能紊乱，如血压下降等。

1.3.2 髓腔内压升高使得髓腔内物进入循环造成静脉栓塞：骨水泥固定关节假体时，髓腔内压可明显上升，导致静脉栓塞和肺栓塞。

1.3.3 假体的无菌性松动及周围骨溶解：假体的无菌性松动及骨溶解是骨水泥型人工假体置换后最常见的并发症，直接影响假体的使用寿命，是翻修术的主要原因。影像学表现对于关节置换术后假体松动的诊断有重要价值。若X线片显示假体周围有连续完整的放射性透亮带，则表明存在假体松动或假体周围的骨溶解。疼痛是假体无菌性松动的主要症状，如髋臼假体松动引起的腹股沟疼痛、膝关节假体松动时的局域性疼痛等。与感染引起的疼痛相比，假体松动引起的疼痛特点是在负重、行走时疼痛加重，休息、静止时疼痛减轻或消失，假体松动后Trendelenburg征阳性，而感染引起的疼痛常持续存在［8］。

1.3.4 骨水泥型人工关节植入后常见的其它并发症：①单体骨水泥毒性引起的周围组织反应及致癌作用；②骨水泥凝结时分子聚合热（可达80℃）导致的局部组织坏死；③骨水泥凝结固定后，假体节拨出困难，如局部感染需要行翻修手术时。

2 生物固定型人工假体

上世纪60年代初Charnley倡导的骨水泥固定人工关节的方法在矫形外科临床获得了成功，尤其对于老年性髋关节疾病及损伤的治疗。到20世纪70年代，由于第一代骨水泥技术所引起的人工髋关节远期松动激发了学者对非骨水泥固定假体的大量研究［9］。非骨水泥固定即生物学固定是在不使用骨水泥的前提条件下，利用新生骨组织可以长入微孔的特点在人工假体表面制备多孔结构，通过骨长入微孔达到假体植入后生物学固定，相关临床研究也证明非骨水泥型假体同样可以获得术后的长期稳定［10］。目前，对于青壮年、骨骼质量较好的患者，倾向于采用非骨水泥固定假体。

2.1 生物固定的前提条件 初始固定阶段和继发性固定阶段是生物固定要经历的两个阶段。在初始固定阶段，假体主要依靠假体与骨髓腔周围骨床的紧密压配来维持，这种假体与骨床的紧密压配，有利于骨长入及假体初始固定效果，进而达到假体的长期生物学固定［10］。因此，生物固定的前提条件是：①稳定可靠的初始固定；②在初始固定效果失效前形成生物固定；③生物固定具有足够的强度。

2.2 生物固定型假体与表面改性的关系 假体表面孔隙率也是影响生物固定型人工假体骨长入的关键因素。假体表面的改性就是通过热烧结、热粘结、等离子喷涂及气相沉积等方法在假体表面形成微孔结构），从而促进假体与人体组织的生物固定［11］。

2.3 生物固定型人工假体应用中存在的问题 ①植入区疼痛发生率高于骨水泥型假体。这可能与假体远端安装太紧、假体微动有关，随着生物学固定及骨的适应性重建的完成，疼痛可能缓解［9］。②假体晚期松动和周围骨溶解。这可能与应力遮挡造成的失用性骨萎缩以及假体磨损颗粒造成炎性反应有关［12］。

3 混合固定型人工假体

混合固定型假体是一部分假体部件以生物固定方式固定，而另一部分假体部件采用骨水泥固定方式配合使用。Woolson［1］等对超过100例采用这种固定方式的全髋置换患者并取得了一定疗效，随访发现，其Harris评分从47分提高到91分，所有患者中只有5个人工髋关节翻修病例，5%假体柄出现松动，而其中髋臼部分均未发生松动，假体周围骨溶解发生率也较低（仅为8%），但仍缺乏长期观察的依据。

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