髋假体高分子聚乙烯磨损的研究进展

人工髋关节假体的磨损不仅能造成关节假体本身的破坏而引起机械性失败,还能产生大量磨损颗粒(weardebris)诱导假体周围骨溶解(osteolysis).无菌性松动的病例行翻修手术时,在骨与假体之间可见一层纤维结缔组织-界膜(interface membrane).1983年Goldring等[1]首先对其进行了描述,并证实该界膜组织具有产生骨吸收因子PGE2和胶原酶的能力.通过对界膜组织的大量研究发现,界膜组织中存在大量假体磨损颗粒.目前认为,这些磨损颗粒是引起局部骨溶解,继而导致假体松动的重要原因.任何人工髋关节的制造材料经磨损后都能产生磨损颗粒并出现在界膜组织中,而其中以高分子聚乙烯的磨损颗粒数目最多且生物活性最强,成为假体无菌性松动的重要原因.

第三代铰链聚乙烯在初次人工髋关节置换术后的磨损:一项10年研究

作者分析了133例第三代铰链聚乙烯在初次人工髋关节置换术后的磨损原因。平均随访10.4(8~13.4)年。平均线性磨损为0.0172 mm/年,平均容积磨损为16.99 mm^(3)/年。没有发现明显的骨溶解和假体松动,髋臼假体生存率为100%。患者年轻和使用偏心内衬是加速磨损的主要因素。

个体化3D打印髋臼假体辅助全髋关节翻修1例

人工全髋关节置换术(total hip arthroplasty,THA)被广泛应用于治疗股骨颈骨折、髋关节骨关节炎、股骨头坏死等疾病中。随着做THA手术的患者逐渐增多、手术患者年轻化,需行全髋关节翻修的人数也在逐年增加。THA手术失败的原因主要是磨损颗粒导致假体周围骨溶解,从而引起假体无菌性松动,其他原因包括假体位置不良、感染、反复脱位等。

金属对聚乙烯假体全髋关节置换术后磨损的中期随访研究

目的对金属-聚乙烯(MOP)全髋关节置换术(THA)后患者的界面磨损进行回顾性研究,探讨不同年龄段患者金属-聚乙烯全髋关节置换术的临床疗效。方法收集2003年5月到2008年11月期间于常熟市第一人民医院行THA患者资料研究,共获得完整病例资料84例(88髋),按年龄及活动量分为两组:年龄<50岁和活动量大病例组(A组)和年龄≥50岁和活动量小病例组(B组)。全髋假体为钻铬钼合金-高分子聚乙烯全髋假体,临床疗效应用Harris评分标准进行临床随访和对比研究,影像学进行内衬磨损率及骨溶解测量分析。结果所有病例均取的至少5年的完整随访资料,其中A组有3例3髋(7.7%)因假体松动而最终行翻修手术,而B组资料中无任何翻修病例。所有病例均未发生骨折、感染、深静脉血栓(DVT)等常见并发症。A组Harris评分由术前34.13±6.28改善至手术后91.35±2.68,B组35.51±5.32改善至90.05±2.47;影像学观察,A组内衬磨损率为每年0.19±0.24 mm,B组为每年0.09±0.13 mm,两组中MOP内衬磨损差异具有统计学意义(P<0.05);A组MOP全部发生不同程度的骨溶解,B组MOP骨溶解的发生率为63.16%,两组比较,P<0.05)。结论对于小于50岁和活动量大的患者,MOP假体的内衬磨损、骨溶解及影像学松动率均明显高于年龄≥50岁和活动量小的病例组,因此,对于年轻患者使用MOP假体应慎重,而对于老年病人和低活动需求的病人行THA时中期疗效较好。

一种新型高交联聚乙烯髋臼内衬的体外磨损性能测试

目的:分析一种含多酚的新型高交联聚乙烯(XLPE)髋臼内衬的磨损性能,为新型聚乙烯材料的研发和在人工髋关节置换术(THA)中的临床应用提供依据。方法:按照国际标准化组织(ISO)14242标准规定的方法,使用人工髋关节模拟试验机,按照人体步态生物力学运动参数,对新型XLPE髋臼内衬进行体外磨损试验。试验样品为4组髋关节假体,其中1组样品为对照组,其余3组样品分别为试验1组、试验2组和试验3组;每组样品均包含髋臼外杯、髋臼内衬和球头3个部件。4组样品均经过预浸泡、恒重、固定、磨损、清洗、称重等步骤,计算其髋臼内衬的磨损率。收集磨损500万次后的血清样本,按照ISO 17853标准规定的方法消解稀释血清,通过孔径1.2μm和0.1μm的滤膜过滤。使用扫描电子显微镜在滤膜上随机选取聚乙烯磨屑颗粒图像,分析磨屑的数量、大小和形状,评估其磨损性能。结果:新型XLPE髋臼内衬平均磨损率为(36.49±2.21)mg/million cycles;聚乙烯磨屑当量直径平均值为0.29μm,<0.6μm的磨屑颗粒占98.5%,磨屑的形态指数值<4的占比为99.5%。结论:含多酚的XLPE制成的髋臼内衬磨损率与普通超高分子量聚乙烯髋臼内衬相近,聚乙烯磨屑尺寸多数较小,形态以粒状为主,具有一定的耐磨损性能,其在THA中具有应用潜力。

医用超高分子量聚乙烯的改性及其摩擦学特点

背景:超高分子量聚乙烯因其自身优良的理化性能而被广泛应用于医学领域中的人工关节置换。目的:概述医用超高分子量聚乙烯应用于人工关节假体的摩擦磨损性能及其改性研究进展。方法:以"超高分子量聚乙烯、人工关节假体、摩擦磨损机制、摩削";"Ultra-High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE,artificial joint prosthetics,mechanism of friction and wear,wear debris"为关键词,检索1970至2012年ISI数据库、PubMed数据库,1979至2012年CNKI数据库、万方数据库及维普科技期刊数据库中有关医用超高分子量聚乙烯作为人工关节假体的自身摩擦磨损及改性研究。结果与结论:研究证实超高分子量聚乙烯的主要摩擦磨损机制为磨粒磨损、黏附磨损和疲劳磨损。针对其低耐摩擦性能,目前实验室可以通过无机填料改性法,包括羟基磷灰石、氧化锆、炭黑、碳纤维、碳纳米管等,交联法包括有机硅氧烷偶联剂交联和各种离子辐射等方法进行改性,并在各种模拟环境下所进行的摩擦磨损测试,结果证明这些改性后的材料耐磨性能均得到了不同程度提高。对医用超高分子量聚乙烯应用于人工关节假体的摩擦磨损实验研究体系主要包括摩擦磨损模拟试验机、润滑体液、磨损、磨屑的测定和评价等。

金属对金属与金属对聚乙烯假体全髋关节置换术近期疗效比较研究

目的：比较大直径金属对金属（MOM）与金属对聚乙烯（MOP）假体全髋关节置换（THA）的近期疗效。方法回顾性分析2009年1月至2010年1月在苏州大学附属第一医院骨科行THA手术的44例（44髋）患者的临床资料，其中MOM组（22例22髋）采用大直径MOM承重界面假体，MOP组（22例22髋）采用MOP承重界面假体。对两组术中髋关节活动度，术后下床活动时间、Harris评分、影像学表现及并发症进行比较。结果两组术中髋关节屈曲、内收、外展、屈髋内旋、屈髋外旋活动度比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。全部患者获得随访，MOM组术后平均随访30个月（18～37个月），MOP组术后平均随访25个月（16～35个月）。MOM组和MOP组术后下床活动时间分别为（3±1）d和（7±2）d，两组比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。术前，术后l、3、6、12个月及末次随访时，MOM组和MOP组Harris评分分别为（37.8±4.8）、（85.6±3.2）、（89.4±4.1）、（94.5±2.3）、（94.7±3.1）、（93.8±3.6）分和（38.5±5.5）、（80.2±4.4）、（83.6±2.9）、（90.8±2.7）、（91.6±3.6）、（89.6±6.3）分，术后各时相点与术前比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；两组术后不同时相点比较，MOM组均高于MOP组（P ＜0.05）。术后12个月MOM组和MOP组髋关节总活动范围分别为（236±9）°和（203±10）°，与术前的（119±14）°和（112±15）°比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；术后12个月MOM组髋关节活动度优于MOP组（P ＜0.05）。X线片检查示MOM组22髋股骨假体位于中立位，无内外翻，无股骨假体下沉；MOP组1髋轻度内翻位，术后6个月1髋出现＜1.5 mm的下沉，至末次随访股骨假体位置无明显改变。至末次随访，两组患者均未出现脱位、感染、神经损伤、深静脉血栓、假体无菌性松动、髋臼及股骨骨折或骨溶解等并发症。结论与MOP比较，采用大直径MOM行THA能够增加髋关节活动度，更为有效地恢复髋关节功能，术后可早期下床活动，临床效果明显。

全髋关节置换后交联聚乙烯和传统聚乙烯髋臼内衬磨损与骨溶解比较的系统评价

背景:全髋关节置换后远期出现的关节无菌性松动直接影响人工关节使用寿命和患者满意度。导致松动的原因在于人工关节磨损产生的颗粒诱导假体周围骨溶解所致,而髋臼内衬磨损产生的聚乙烯颗粒是主要因素。目的:系统评价全髋关节置换后交联聚乙烯和普通聚乙烯髋臼内衬磨损和骨溶解松动情况的差异。方法:按照Cochrane协作网制订的检索策略进行检索,计算机检索截止至2015年12月Medline、EMbase、中国生物医学文献数据库、中国期刊全文数据库、中文科技期刊全文数据库、万方数据库及Cochrane图书馆(2011年第3期)。手工检索相关的中外骨科杂志和学术会议论文汇编。纳入交联聚乙烯和普通聚乙烯内衬全髋关节置换后聚乙烯磨损情况的随机对照试验11篇,对符合纳入标准的研究用RevM an 5.0软件进行Meta分析。结果与结论:(1)纳入随机对照试验11篇,共952例患者;(2)Meta分析结果显示,术后平均5年交联聚乙烯髋臼内衬线性磨损率显著低于传统聚乙烯髋臼[MD=-0.07,CI(-0.09,-0.05),I^2=93%,P<0.000 01],由于异质性很大(I2=93%),行敏感性分析,去掉3个研究后异质性下降[MD=-0.06,95%CI(-0.07,-0.04),I2=39%,P<0.000 01];(3)术后平均5年骨溶解松动Meta分析显示,交联聚乙烯内衬组的骨溶解松动率显著低于普通聚乙烯内衬组[RR=0.39,95%CI(0.27,0.57),I2=0%,P<0.000 01];(4)结果提示,全髋关节置换交联聚乙烯内衬髋臼较普通聚乙烯更耐磨,近期磨损率更低,磨损碎少,引起骨溶解松动的概率越低。但由于搜集的随机对照试验研究平均随访时间5年(1.8-8.0年),长期随访结果不得而知。鉴于纳入研究在方法学方面的局限性,尚需开展多中心、大样本、高质量的随机对照试验进一步论证交联聚乙烯的疗效和安全性。

臼假体位置对全髋关节置换术后假体受力及磨损的影响

全髋关节置换时臼假体的位置安放不当可导致术后脱位、增加骨-假体的应力,加快假体磨损。髋臼假体安放于轻度内上的位置可增加骨-假体界面的接触,从而降低了接触面应力,临床预后更好。计算机辅助导航系统广泛用于骨科手术中,它对空间长度和角度的定位有很好的精度。髋臼假体的外展角和前倾角显著影响THA术后假体的受力及磨损。本文还简要回顾了超高分子量聚乙烯材料磨损机制的研究进展。

金属对聚乙烯与陶瓷对聚乙烯人工髋关节负重界面的抗磨损性能比较

背景:人工全髋关节假体中,聚乙烯内衬假体以其稳定的质量和价格优势使用广泛,但聚乙烯磨损颗粒诱发骨溶解,进而导致假体的无菌性松动仍然是影响假体远期生存率的主要原因。目的:以计算机辅助方法,测量金属对聚乙烯和陶瓷对聚乙烯负重界面组合假体的聚乙烯内衬线性磨损,比较2组不同负重界面组合抗磨损性能的差异。方法:对1997/2005在南方医科大学附属南方医院行初次Zweymuller非骨水泥型假体系统人工全髋关节置换的患者48例共58髋进行随访。利用股骨头假体中心相对于髋臼杯开口平面轴线的矢量位移,来判断线性磨损的大小和方向。根据负重界面组合的不同分为金属对聚乙烯组(36髋)和陶瓷对聚乙烯组(22髋),比较2组之间聚乙烯线性磨损率的差别。结果与结论:金属对聚乙烯组平均随访6.3年的线性磨损率为(0.20±0.11)mm/年,陶瓷对聚乙烯组平均随访4.6年的线性磨损率为(0.11±0.03)mm/年。排除年龄、随访时间、双侧股骨偏心距差距、线性磨损方向作为混杂因素的影响后,协方差分析显示金属对聚乙烯组的线性磨损率明显高于陶瓷对聚乙烯组(P=0.017)。提示陶瓷对聚乙烯负重界面组合相比金属对聚乙烯组合,在中期临床随访中展示出更加优良的抗磨损性能。

使用大直径陶瓷头全髋关节年轻患者高交联聚乙烯的2年磨损率

背景:假体摩擦界面是全髋关节研究的热点,然而聚乙烯的磨损微粒可诱导炎症反应使假体周围骨溶解并导致假体松动。为了减少聚乙烯的磨损,一方面选择陶瓷对陶瓷、陶瓷对聚乙烯的摩擦界面,另一方面选择更高强度的高交链聚乙烯材料。在年轻活动量大的患者中,陶瓷头的应用是一大进步。目的:评估大直径氧化铝基复合陶瓷(BIOLOXdelta)球头对第3代高交联聚乙烯(Trident X3,Stryker,Mahwah,NJ)全髋关节在年轻患者中的安全性,并在最短2年的随访后对高交联聚乙烯的磨损率进行放射学测量。方法:纳入解放军455医院2008年7月至2010年6月收治的30例(32髋)60岁以下非骨水泥全髋关节置换患者,采用36 mm BIOLOXdelta陶瓷球头(CeramTec,Plochingen,Germany)对高交联聚乙烯的全髋关节,应用Roman软件(Robert Jones&Agnes Hunt Orthopaedic Hospital,Oswestry,United Kingdom)进行磨损分析。患者平均年龄(56.8±6.5)岁。结果与结论:随访2-3.7年,无关节脱位、球头碎裂或任何关节松动和骨溶解的影像学证据。平均Harris评分由置换前的(19.9±7.3)分(11-36分)提高到置换后6个月的(35.3±5.4)分。置换磨合期后的平均磨损率为(0.022±0.11)mm/年。提示年轻患者使用大直径陶瓷球头对高交联聚乙烯全髋关节有更高的安全性,即出现关节脱位、假体碎裂、磨损率更低。

全金属和金属-聚乙烯非粘固性髋关节假体植入术中期效果的比较性研究

全聚乙烯关节假体植入后关节面磨损的发生率较高,磨损产生的碎屑微粒易导致骨质磨损和关节的无菌性松弛,特别是在年轻和高活动需求的病人。上世纪80年代以来,第二代全金属关节假体的临床应用解决了这个问题。但是对于年老和低活动需求的病人,有必要认真评估不同材料关节假体的实际效果。

55岁以下年轻患者全髋置换术的中期假体生存率

作者分析了2 461例全髋置换术患者(2 814髋)资料,其中561例患者(643髋)年龄在55岁以下,1 900例(2 171髋)年龄在55岁以上。使用捷迈邦美的含维生素E的聚乙烯衬垫。随访5年,结果发现,两组Harris评分改善情况相似,假体生存率相似。翻修原因主要是假体周围骨折,女性和年龄>65岁是危险因素。作者认为,使用含维生素E的聚乙烯衬垫,年轻患者的全髋置换术也可以取得良好的中期效果。

全髋关节置换术后聚乙烯内衬磨损机理的扫描电镜分析

目的:以扫描电镜的方法观测人工全髋假体聚乙烯内衬的磨损类型,并探讨磨损类型与长期随访结果的临床相关性。方法:利用扫描电镜对聚乙烯内衬的磨损行表面形貌的观察与测量,在人工全髋假体聚乙烯内衬上取不同部位的5个点,分别进行观测,对其磨损情况作磨损机理及磨损类型的分析。结果:对关节负重面行扫描电镜分析后发现,8髋的聚乙烯内衬均为疲劳磨损、摩擦磨损及粘着力磨损3种磨损机理的混合,其中粘着力磨损为主要磨损机理。结论:扫描电镜分析显示人工全髋假体聚乙烯内衬磨损机理多为3种磨损机理的混合。

假体磨损微粒引起骨溶解的初步实验研究

建立一个微粒物质刺激假体周围骨溶解的兔动物模型，以便研究假体磨损微粒在无菌性松动中所起的作用。通过兔膝关节在股骨髁间逆向植入1枚骨圆针，随后每隔2周向膝关节腔内注入超高分子聚乙烯微粒，12周后回收局部组织。组织学检查发现骨圆针周围纤维结缔组织膜形成，含有大量组织细胞，并可见骨吸收现象。对照侧膝关节未注入微粒，则在骨圆针周围形成一层新生骨，未见结缔组织形成及骨吸收。实验证实超高分子聚乙烯微粒是引起假体骨溶解的重要原因。

两种常用假体在全髋置换术中应用临床效果的Meta分析

目的评价金属对金属假体和金属对聚乙烯假体在全髋置换术中应用的临床效果。方法以"金属对金属""金属对聚乙烯""全髋置换术"为关键词,在PubMed,EMBASE,Cochrane图书馆,中国知网数据库,万方数据库和维普数据库中检索国内外关于金属对金属假体和金属对聚乙烯假体在全髋置换术中应用的随机对照研究文献,筛选出符合评价标准的文献,采用RevMan 5.2软件进行Meta分析。结果在Harris功能评价方面,金属对金属组明显优于金属对聚乙烯组[WMD=4.40,95%CI(3.50,5.31),P<0.01];在手术时间方面,金属对金属组明显长于金属对聚乙烯组[WMD=6.82,95%CI(4.50,9.13),P<0.01];其他指标两组间差异没有统计学意义(P均>0.05)。结论在全髋置换术假体的选择上,金属对金属假体在功能评分上要明显占有优势,但仍需大样本、高质量的随机对照试验进一步验证。

人工全髋关节聚乙烯内衬的特点及搭配

上世纪60年代,Charnley提出低磨擦设计理论并设计出用金属股骨头和超高分子量聚乙烯髋臼组合的假体,开创了低摩擦人工关节假体的新时代。金属与超高分子量聚乙烯目前仍是最常用的摩擦界面组合,并成为衡量其他组合的金标准。