髋关节假体材料及界面选择 河北医科大学第三医院作者：陈百成 髋关节假体材料及界面选择经过近百年的发展，人工髋关节置换术已经成为治疗非感染性髋关节疾病终末期的最佳方法之一，具有能够缓解疼痛、改善关节功能、恢复关节的稳定和功能等优点，已经得到广大患者的认同，并迅速推广。但随着初次置换数量的不断增加，每年因各种原因导致手术失败需要翻修的数量也在不断增加。人工假体的磨损及松动问题促使关节外科医生对髋关节假体材料及界面的选择进行深入的研究。 一、髋关节假体材料的应用分析 人工髋关节是受力复杂的负重关节，同时承受拉力、压力、扭转和界面剪切力以及反复疲劳、磨损的综合作用，每年要承受100 万~300 万次循环的体质量负荷并且由于其长期植入体内，要经受体液的腐蚀作用。鉴于特殊的使用环境，假体材料要满足以下基本要求：1、生物相容性好。即生物材料能被人体组织所接受、且对人体无毒、无排异反应等。2、生物力学相容性好。人工关节材料与骨骼的弹性模量、热膨胀性能及其强度应尽量一致，才能将应力通过人工关节材料-组织界面进行有效传递。3、生物结合性能好、固定好：即要求人工关节与周围的骨组织结合良好、不发生相对移动和下沉等。4、寿命长。人工关节一般设计寿命为20~50 年。 超高分子量聚乙烯由于良好的生物相容性、低摩擦系数、费用低廉以及较好的抗磨损性能而成为制造人工关节假体的常用材料。但聚
乙烯假体的最大问题是材料磨损以及产生的磨损颗粒。在关节活动过程中假体表面发生形变是聚乙烯假体磨损产生微米和亚微米颗粒的核心特征之一。目前国内外学者就聚乙烯使用中的磨损问题进行大量的实验研究，对聚乙烯进行表面改性，主要利用辐射交联和离子注入等表面处理技术，改变聚乙烯的表面分子结构、物理和化学特性，达到提高抗磨损性能和生物力学相容性的目的。Martell 等研究发现，体内常规聚乙烯线型磨损0.21mm/年，而高交联聚乙烯则仅为0.14 mm/年。 金属材料是制造人工关节假体的重要材料，主要有不锈钢、钴钼合金、钴铬钼合金、钛合金等。现代金属材料强度高，具有抗弯曲、扭转和抗疲劳特性。新一代假体采用大头、高抛光、小间隙，直径相差约100μ m 组合设计时其摩擦性能非常理想。然而，金属的弹性模量(100~200 GPa)与人体骨骼(1~30 GPa) 相差甚远，导致了应力遮挡效应，从而引起假体的疏松和不稳定，并且由于金属是生物惰性材料，植入人体后始终作为宿主的异体存在，容易变形和松动。 陶瓷材料目前已经发展到第四代，主要有氧化铝、氧化锆、羟基磷灰石（HA）以及复合陶瓷等。陶瓷的离子结构可以吸引带极性的液体，使之均匀地覆盖在陶瓷的表面，有利于形成流体薄膜润滑效果，并且陶瓷材料硬度高、磨损率低、磨损颗粒小。另外陶瓷可以在潮湿的条件下正常工作，克服了金属假体在体内潮湿环境下容易释放金属离子的问题。加快陶瓷磨损的有关因素有垂直位臼杯、股骨颈碰撞以及股骨头分离等，这些对术者的手术技术提出了更高的要求。
人工髋关节的假体分类和应用 北京积水潭医院矫形骨科徐辉 人工全髋关节自上个世纪60年代上市以来，取得了巨大的成功，为上百万患有髋关节疾病的患者改善生活状况重返社会提供了保证，但由于人工髋关节的长期使用，它的使用寿命和与之相关的问题也越来越多，例如假体松动、骨溶解骨缺损、假体周围骨折…等。因此，生产厂家根据临床医生的经验和要求，以及骨科生物力学和材料科学的发展，设计和生产出不同类型的人工全髋关节。目前，国内市场上推出的人工全髋关节有几十种，每个厂家都有好几种。如何选择假体？各种假体的特点如何？在临床应用中应注意的问题是什么？现将我们工作中的一些体会和经验介绍给各位同行，希望能对您的临床工作提供帮助。 人工髋关节假体的分类 人工髋关节的成功的临床实践得益于Charney医生，他所采用的假体均为骨水泥型关节，以后的发展多是在此基础之上进行的。一般认为根据人工关节固定的方式，可将其分为骨水泥固定型和非骨水泥固定型假体。 骨水泥固定型假体按其柄的形态分为直柄和解剖柄，按股骨柄表面处理情况分为高抛光假体、亚抛光假体和粗糙面假体。按是否带有颈领分为颈领型和无领型。 非骨水泥固定型假体按其固定的部位分为近端固定型、远端固
定型和混合固定型假体。按假体形态分为直柄型、解剖型和组配型。按股骨假体表面处理的类型分为精钢沙表面、钛喷涂表面、珍珠表面、钛丝表面、小梁金属骨表面和羟基磷灰石（HA）表面，也有先喷涂钛或其他，再喷羟基磷灰石（HA），称为双涂层表面。近年来又以对骨量保留的状况分为假体适配型和骨量保留性假体。 髋臼假体主要按固定方式分为骨水泥和非骨水泥固定型假体。非骨水泥固定假体按形态分为球面压配固定型假体和螺旋固定型假体。压配型又分为，单半径、双半径和周边齿状设计。按表面处理不同分为精钢沙表面、钛喷涂表面、珍珠表面、钛丝表面、小梁金属骨表面和羟基磷灰石（HA）表面，也有先喷涂钛或其他，再喷羟基磷灰石（HA），称为双涂层表面。聚乙烯又按其处理方式不同分为普通和高交联。 按关节的界面不同可以将其分为金属对聚乙烯、金属对高交联聚乙烯、陶瓷对聚乙烯、金属对金属和陶瓷对陶瓷界面。由于骨水泥固定髋臼均采用高分子聚乙烯，因此在关节的界面上只有陶瓷对聚乙烯和金属对聚乙烯。 各类假体的设计特点 Charney医生所采用的是一种经过多次改进的骨水泥固定的低摩擦型charney关节，关节表面为亚抛光，圆润光滑，颈部有一微领防止假体下沉，股骨头为22mm，头颈为一体。取得了良好的临床效果，10年存留率为94.6%。与此同时在英国埃塞特有一位名叫robin lim