引用本文： 黄晓楠, 张勇, 王奇. 第三代陶瓷关节假体人工全髋关节置换术中长期疗效观察. 中国修复重建外科杂志, 2014, 28(6): 669-672. doi: 10.7507/1002-1892.20140148 复制
人工全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）是通过人工股骨头和髋臼杯重建损坏的髋关节，使其恢复正常髋关节功能。既往THA术中多使用聚乙烯假体，但术后远期可能发生骨溶解和髋臼杯松动，缩短了假体使用寿命[1-2]。研究表明骨溶解与聚乙烯磨屑有关，为了避免该问题，学者们设计了陶瓷关节假体[2-4]。20世纪70年代初，第1代氧化铝陶瓷关节假体开始应用于临床，但由于制作工艺的制约，氧化铝陶瓷纯度较差，晶体颗粒直径大、密度低，陶瓷材料脆性大，术后假体破碎发生率较高。为此，学者们对制作工艺进行了改良，第2代氧化铝陶瓷关节假体通过降低晶体颗粒直径、改善排列、增加密度，使陶瓷材料性能获得显著改善，但假体破损率仍高达3.4%[5]。目前应用于临床的是第3代陶瓷关节假体，经过高温和高压处理，具有光滑和极高密度的表面，进一步改善了陶瓷机械强度，理论上可避免陶瓷脆性大、易破碎等缺点[1-2]。目前关于第3代陶瓷关节假体中长期疗效报道较少，为此现回顾分析2001年5月－2005年5月于我院采用第3 代陶瓷关节假体行THA的142例（148髋）患者临床资料，观察假体磨损、骨溶解、陶瓷碎裂等发生情况，为临床选择合适假体提供参考。报告如下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准：① 初次THA患者；② 手术由同一组医生完成；③ 临床资料完整。排除标准：① 股骨颈病理性骨折者；② 随访时间＜ 5年；③ 发生假体周围骨折者。
2001年5月－2005年5月，共160例（169髋）于我院采用第3代陶瓷关节假体行THA，其中9例（10髋）失访，4例（5髋）发生假体周围骨折，5例（6髋）于术后2～5年死亡；共142例（148髋）纳入本研究。本研究获菏泽市市立医院伦理委员会批准。
1.2 一般资料
本组男78例，女64例；年龄23～81岁，中位年龄57.2岁。单髋136例，其中左髋95例，右髋41例；双髋6例。股骨头缺血性坏死73例（77髋），Ficat分期：Ⅲ期21髋、Ⅳ期56髋；病程2～5年，平均3.4年。退行性骨关节炎35例（36髋）；病程4～9年，平均5.8年。股骨颈骨折18例（18髋），Garden分型：Ⅱ型2髋、Ⅲ型5髋、Ⅳ型11髋；受伤至手术时间2～7 d，平均3.5 d。类风湿性关节炎14例（15髋）；病程9～25年，平均13.6年。化脓性髋关节后遗症2例（2髋），病程分别为7、11年。患者术前髋关节功能Harris评分为（58.3 ± 12.9）分。
1.3 手术方法
本组采用的髋臼杯为美国强生公司DURALOC杯；陶瓷股骨头及髋臼内衬为德国CeramTec公司第3 代氧化铝陶瓷关节（Biolox@forte），股骨头直径28 mm；股骨柄为意大利Zimmer公司生物型SPH C2柄。全麻下，采用前外侧手术入路，逐层切开暴露髋关节，脱位股骨头，于股骨小转子上1.0～1.5 cm处行股骨颈截骨，切除关节盂唇及圆韧带，以外展45°、前倾15°打磨髋臼至点状出血，放置髋臼杯和内衬。再以前倾15°行股骨扩髓，安放合适尺寸股骨柄假体。复位髋关节，并检查关节稳定性，缝合切口。髋臼和股骨柄假体初始稳定均为压配稳定，必要时附加2～3 枚螺钉固定。
术后第1天即开始股四头肌锻炼，1周内扶拐部分负重行走，3个月内完全负重。
1.4 疗效评价指标
1.4.1 临床疗效评估
记录术后并发症发生情况。采用Harris评分评价髋关节功能，评分＞ 90分为优、80～89分为良、70～79分为可、＜ 70分为差。观察患者术后腹股沟痛及大腿痛发生情况，并采用疼痛视觉模拟评分（VAS）评价疼痛情况，其中0分无痛、1～2 分轻度疼痛、3～4分中度疼痛，5～10分重度疼痛[6]。
1.4.2 影像学评估
患者均摄骨盆正位、患侧髋关节侧位X线片检查，观察髋臼假体及股骨柄有无松动、下沉、骨溶解等。髋臼假体松动指髋臼杯倾斜角变化＞ 3°或纵向和横向移位＞ 2 mm。根据DeLee和Charnley[7]髋臼分区描述髋臼假体周围透亮线、新生骨及骨溶解。股骨柄假体松动指股骨柄出现内翻或外翻＞ 3°或下沉＞ 2 mm。根据Gruen等[8]股骨分区描述股骨柄周围透亮线、骨溶解及骨内膜成骨。
1.5 统计学方法
采用SPSS20.0统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，组间比较采用配对t检验；检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 临床疗效
术后患者切口均Ⅰ期愈合，无感染、下肢深静脉血栓形成等早期并发症发生。患者均获随访，随访时间7～12年，平均8.8年。末次随访时，髋关节Harris评分为（92.5 ± 10.2）分，较术前显著提高，比较差异有统计学意义（t= -25.29，P=0.00）；其中获优110髋、良36髋、可2髋，优良率达98.6%。末次随访时，4例（4髋）出现腹股沟部疼痛，VAS评分为1～2分，平均1.3分；6例（6髋）发生大腿疼痛，VAS评分为1～2分，平均1.3分；根据VAS评分标准均为轻度疼痛；以上10例患者均无因假体松动或骨溶解导致疼痛。2例因跛行需借助手杖行走；3例因身体虚弱需扶助行器或双拐行走；其余患者均恢复正常步态。
术后6例（6髋）出现与陶瓷股骨头及髋臼内衬假体有关的并发症。其中术后6个月及13个月各1例发生髋臼假体无菌性松动，行翻修手术，末次随访时患者髋关节功能达优。术后1个月及72个月时各1例发生髋关节脱位，经闭合复位单髋“人”字形石膏外固定2个月后，无再脱位发生。术后62个月时1例陶瓷股骨头碎裂，为短颈股骨头，经再次手术清除陶瓷碎屑，并更换陶瓷股骨头和髋臼内衬后，末次随访时患者髋关节功能获优（图 1）。术后84个月时1例在髋关节屈曲时出现陶瓷异响，无临床症状，继续随访中。以任何原因进行的翻修为终点，本组假体翻修率为1.35%（3/148）。
图1
患者，男，65岁，因右侧股骨头缺血性坏死（Ficat Ⅳ期）采用第3代陶瓷关节假体行THA X线片 ⓐ 术前 ⓑ 术后3 d ⓒ 术后62个月陶瓷股骨头碎裂 ⓓ 二次手术更换陶瓷股骨头及髋臼内衬后2年
Figure1.
X-ray films of a 65-year-old male patient with avascular necrosis of the right femoral head (Ficat stage IV),who underwent 3rd-generation ceramic-on-ceramic THA ⓐ Before operation ⓑ At 3 days after operation ⓒ At 62 months after operation,showing ceramic head fracture ⓓ At 2 years after femoral head and liner revision
2.2 影像学评价
末次随访时，2髋出现髋臼假体松动；4髋发现不连续透亮线，其宽度分别为0.5、0.9、0.6、1.2 mm，其中Ⅱ区3髋、Ⅲ区1髋。88髋可见骨长入，其中Ⅰ区64髋、Ⅱ区60髋、Ⅲ区72髋，其中新骨形成分布1个区域14髋，2个区域43髋，3个区域32髋。
25髋在股骨柄假体周围观察到不连续透亮线，其宽度均＜ 2 mm，均涉及多个区域；其中Ⅰ区23髋、Ⅱ区4髋、Ⅲ区2髋、Ⅳ区8髋、Ⅴ区12髋、Ⅵ区2髋、Ⅶ区7髋。95髋观察到骨长入，均涉及多个区域；其中Ⅰ区1髋、Ⅱ区68髋、Ⅲ区44髋、Ⅳ区10髋、Ⅴ区48髋、Ⅵ区80髋、Ⅶ区8髋。2髋出现皮质骨肥大，均在Ⅵ区和Ⅶ区。 股骨柄假体力线良好，9髋发生股骨柄假体下沉，但下沉均未超过2 mm。由于X线片很难分辨出陶瓷内衬和股骨头的界面，因此未测量假体磨损程度。
3 讨论
中远期假体无菌性松动是金属-聚乙烯关节界面假体THA术后翻修的主要原因。既往研究表明，聚乙烯髋臼内衬易产生大量聚乙烯磨屑和组织超敏反应，引发一系列生物学反应，发生骨溶解，并最终导致假体无菌性松动[9]。为了减少这些并发症，有学者建议采用高交联聚乙烯、金属对金属关节、陶瓷对陶瓷关节等替代普通聚乙烯。但临床研究表明，高交联聚乙烯关节假体在防止骨溶解及无菌性松动方面与普通聚乙烯之间无显著差异[10-11]。Geerdink等[12]对48例THA患者进行7年以上随访，结果发现高交联聚乙烯髋臼假体周围骨溶解率和假体无菌性松动率分别高达12%和39%。此外，使用金属对金属关节置换后，患者体内金属离子水平明显增高，金属离子的细胞毒性会增加癌变风险[13]。为弥补上述材料的不足，陶瓷对陶瓷关节应运而生。随着制作工艺的改进，陶瓷关节假体已更新至第3、4代。目前常用的第3代陶瓷关节假体具有极佳的耐磨性能、抗碎裂强度、低摩擦系数、吸湿性及生物相容性[1, 14-16]。本组术后无骨溶解发生，仅2髋发生髋臼假体松动。
采用陶瓷对陶瓷关节假体行THA后的主要并发症之一是陶瓷股骨头和内衬的碎裂。相较于第1、2 代陶瓷关节假体，第3代陶瓷关节假体由于采用高温联合高压处理，陶瓷表面光滑致密，机械强度明显改善，陶瓷股骨头和髋臼内衬碎裂发生率也显著下降。Willmann[17]报道其碎裂发生率仅为0.004%。Koo等[18]报道了367例使用28 mm陶瓷股骨头行THA，术后5 例发生碎裂，这些患者均采用短颈股骨头，因此他们认为碎裂原因可能与短颈股骨头的外表面太薄有关。本组1例发生陶瓷股骨头碎裂的患者也是采用短颈股骨头，因此我们认为选择陶瓷关节假体时尽量避免短颈股骨头，以免术后发生陶瓷股骨头碎裂。
陶瓷异响是陶瓷对陶瓷关节假体THA术后另一常见并发症，发生率为0.3%～20.9%[19-20]。目前，多数学者认为造成关节异响的因素较多，如患者因素、假体设计及手术因素[21-22]。Walter等[21]报道异响在年轻、高大及肥胖患者中更常见。Baek等[22]报道年轻人、活动量大及亚洲人在下蹲动作时容易发生异响。Keurentjes等[19]报道短颈股骨头易引起异响。Mai等[23]报道短颈股骨头异响的发生是标准颈的2.2倍。Taylor等[24]报道条带状磨损与异响有关，而条带状磨损往往发生在边缘高负荷的情况下。而异响常发生在髋关节屈曲时，这可能是由于髋关节屈曲时，过小的前倾角致使陶瓷股骨头覆盖不全，引起边缘超负荷。McCollum等[25]建议陶瓷对陶瓷关节置换术中最佳髋臼杯外展角和前倾角为20～40°。Walter等[21]认为髋臼以前倾15～35°和外展35～45°放置可显著降低关节异响发生。本组术后1髋发生异响，经影像学检查其前倾角为10°。THA术后发生关节异响患者，多数无临床症状，一般无需再次手术处理。
综上述，采用第3代陶瓷关节假体行THA治疗髋关节终末期疾病中长期疗效较好，假体周围无骨溶解发生。
人工全髋关节置换术（total hip arthroplasty，THA）是通过人工股骨头和髋臼杯重建损坏的髋关节，使其恢复正常髋关节功能。既往THA术中多使用聚乙烯假体，但术后远期可能发生骨溶解和髋臼杯松动，缩短了假体使用寿命[1-2]。研究表明骨溶解与聚乙烯磨屑有关，为了避免该问题，学者们设计了陶瓷关节假体[2-4]。20世纪70年代初，第1代氧化铝陶瓷关节假体开始应用于临床，但由于制作工艺的制约，氧化铝陶瓷纯度较差，晶体颗粒直径大、密度低，陶瓷材料脆性大，术后假体破碎发生率较高。为此，学者们对制作工艺进行了改良，第2代氧化铝陶瓷关节假体通过降低晶体颗粒直径、改善排列、增加密度，使陶瓷材料性能获得显著改善，但假体破损率仍高达3.4%[5]。目前应用于临床的是第3代陶瓷关节假体，经过高温和高压处理，具有光滑和极高密度的表面，进一步改善了陶瓷机械强度，理论上可避免陶瓷脆性大、易破碎等缺点[1-2]。目前关于第3代陶瓷关节假体中长期疗效报道较少，为此现回顾分析2001年5月－2005年5月于我院采用第3 代陶瓷关节假体行THA的142例（148髋）患者临床资料，观察假体磨损、骨溶解、陶瓷碎裂等发生情况，为临床选择合适假体提供参考。报告如下。
1 临床资料
1.1 患者选择标准
纳入标准：① 初次THA患者；② 手术由同一组医生完成；③ 临床资料完整。排除标准：① 股骨颈病理性骨折者；② 随访时间＜ 5年；③ 发生假体周围骨折者。
2001年5月－2005年5月，共160例（169髋）于我院采用第3代陶瓷关节假体行THA，其中9例（10髋）失访，4例（5髋）发生假体周围骨折，5例（6髋）于术后2～5年死亡；共142例（148髋）纳入本研究。本研究获菏泽市市立医院伦理委员会批准。
1.2 一般资料
本组男78例，女64例；年龄23～81岁，中位年龄57.2岁。单髋136例，其中左髋95例，右髋41例；双髋6例。股骨头缺血性坏死73例（77髋），Ficat分期：Ⅲ期21髋、Ⅳ期56髋；病程2～5年，平均3.4年。退行性骨关节炎35例（36髋）；病程4～9年，平均5.8年。股骨颈骨折18例（18髋），Garden分型：Ⅱ型2髋、Ⅲ型5髋、Ⅳ型11髋；受伤至手术时间2～7 d，平均3.5 d。类风湿性关节炎14例（15髋）；病程9～25年，平均13.6年。化脓性髋关节后遗症2例（2髋），病程分别为7、11年。患者术前髋关节功能Harris评分为（58.3 ± 12.9）分。
1.3 手术方法
本组采用的髋臼杯为美国强生公司DURALOC杯；陶瓷股骨头及髋臼内衬为德国CeramTec公司第3 代氧化铝陶瓷关节（Biolox@forte），股骨头直径28 mm；股骨柄为意大利Zimmer公司生物型SPH C2柄。全麻下，采用前外侧手术入路，逐层切开暴露髋关节，脱位股骨头，于股骨小转子上1.0～1.5 cm处行股骨颈截骨，切除关节盂唇及圆韧带，以外展45°、前倾15°打磨髋臼至点状出血，放置髋臼杯和内衬。再以前倾15°行股骨扩髓，安放合适尺寸股骨柄假体。复位髋关节，并检查关节稳定性，缝合切口。髋臼和股骨柄假体初始稳定均为压配稳定，必要时附加2～3 枚螺钉固定。
术后第1天即开始股四头肌锻炼，1周内扶拐部分负重行走，3个月内完全负重。
1.4 疗效评价指标
1.4.1 临床疗效评估
记录术后并发症发生情况。采用Harris评分评价髋关节功能，评分＞ 90分为优、80～89分为良、70～79分为可、＜ 70分为差。观察患者术后腹股沟痛及大腿痛发生情况，并采用疼痛视觉模拟评分（VAS）评价疼痛情况，其中0分无痛、1～2 分轻度疼痛、3～4分中度疼痛，5～10分重度疼痛[6]。
1.4.2 影像学评估
患者均摄骨盆正位、患侧髋关节侧位X线片检查，观察髋臼假体及股骨柄有无松动、下沉、骨溶解等。髋臼假体松动指髋臼杯倾斜角变化＞ 3°或纵向和横向移位＞ 2 mm。根据DeLee和Charnley[7]髋臼分区描述髋臼假体周围透亮线、新生骨及骨溶解。股骨柄假体松动指股骨柄出现内翻或外翻＞ 3°或下沉＞ 2 mm。根据Gruen等[8]股骨分区描述股骨柄周围透亮线、骨溶解及骨内膜成骨。
1.5 统计学方法
采用SPSS20.0统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，组间比较采用配对t检验；检验水准α=0.05。
2 结果
2.1 临床疗效
术后患者切口均Ⅰ期愈合，无感染、下肢深静脉血栓形成等早期并发症发生。患者均获随访，随访时间7～12年，平均8.8年。末次随访时，髋关节Harris评分为（92.5 ± 10.2）分，较术前显著提高，比较差异有统计学意义（t= -25.29，P=0.00）；其中获优110髋、良36髋、可2髋，优良率达98.6%。末次随访时，4例（4髋）出现腹股沟部疼痛，VAS评分为1～2分，平均1.3分；6例（6髋）发生大腿疼痛，VAS评分为1～2分，平均1.3分；根据VAS评分标准均为轻度疼痛；以上10例患者均无因假体松动或骨溶解导致疼痛。2例因跛行需借助手杖行走；3例因身体虚弱需扶助行器或双拐行走；其余患者均恢复正常步态。
术后6例（6髋）出现与陶瓷股骨头及髋臼内衬假体有关的并发症。其中术后6个月及13个月各1例发生髋臼假体无菌性松动，行翻修手术，末次随访时患者髋关节功能达优。术后1个月及72个月时各1例发生髋关节脱位，经闭合复位单髋“人”字形石膏外固定2个月后，无再脱位发生。术后62个月时1例陶瓷股骨头碎裂，为短颈股骨头，经再次手术清除陶瓷碎屑，并更换陶瓷股骨头和髋臼内衬后，末次随访时患者髋关节功能获优（图 1）。术后84个月时1例在髋关节屈曲时出现陶瓷异响，无临床症状，继续随访中。以任何原因进行的翻修为终点，本组假体翻修率为1.35%（3/148）。
图1
患者，男，65岁，因右侧股骨头缺血性坏死（Ficat Ⅳ期）采用第3代陶瓷关节假体行THA X线片 ⓐ 术前 ⓑ 术后3 d ⓒ 术后62个月陶瓷股骨头碎裂 ⓓ 二次手术更换陶瓷股骨头及髋臼内衬后2年
Figure1.
X-ray films of a 65-year-old male patient with avascular necrosis of the right femoral head (Ficat stage IV),who underwent 3rd-generation ceramic-on-ceramic THA ⓐ Before operation ⓑ At 3 days after operation ⓒ At 62 months after operation,showing ceramic head fracture ⓓ At 2 years after femoral head and liner revision
2.2 影像学评价
末次随访时，2髋出现髋臼假体松动；4髋发现不连续透亮线，其宽度分别为0.5、0.9、0.6、1.2 mm，其中Ⅱ区3髋、Ⅲ区1髋。88髋可见骨长入，其中Ⅰ区64髋、Ⅱ区60髋、Ⅲ区72髋，其中新骨形成分布1个区域14髋，2个区域43髋，3个区域32髋。
25髋在股骨柄假体周围观察到不连续透亮线，其宽度均＜ 2 mm，均涉及多个区域；其中Ⅰ区23髋、Ⅱ区4髋、Ⅲ区2髋、Ⅳ区8髋、Ⅴ区12髋、Ⅵ区2髋、Ⅶ区7髋。95髋观察到骨长入，均涉及多个区域；其中Ⅰ区1髋、Ⅱ区68髋、Ⅲ区44髋、Ⅳ区10髋、Ⅴ区48髋、Ⅵ区80髋、Ⅶ区8髋。2髋出现皮质骨肥大，均在Ⅵ区和Ⅶ区。 股骨柄假体力线良好，9髋发生股骨柄假体下沉，但下沉均未超过2 mm。由于X线片很难分辨出陶瓷内衬和股骨头的界面，因此未测量假体磨损程度。
3 讨论
中远期假体无菌性松动是金属-聚乙烯关节界面假体THA术后翻修的主要原因。既往研究表明，聚乙烯髋臼内衬易产生大量聚乙烯磨屑和组织超敏反应，引发一系列生物学反应，发生骨溶解，并最终导致假体无菌性松动[9]。为了减少这些并发症，有学者建议采用高交联聚乙烯、金属对金属关节、陶瓷对陶瓷关节等替代普通聚乙烯。但临床研究表明，高交联聚乙烯关节假体在防止骨溶解及无菌性松动方面与普通聚乙烯之间无显著差异[10-11]。Geerdink等[12]对48例THA患者进行7年以上随访，结果发现高交联聚乙烯髋臼假体周围骨溶解率和假体无菌性松动率分别高达12%和39%。此外，使用金属对金属关节置换后，患者体内金属离子水平明显增高，金属离子的细胞毒性会增加癌变风险[13]。为弥补上述材料的不足，陶瓷对陶瓷关节应运而生。随着制作工艺的改进，陶瓷关节假体已更新至第3、4代。目前常用的第3代陶瓷关节假体具有极佳的耐磨性能、抗碎裂强度、低摩擦系数、吸湿性及生物相容性[1, 14-16]。本组术后无骨溶解发生，仅2髋发生髋臼假体松动。
采用陶瓷对陶瓷关节假体行THA后的主要并发症之一是陶瓷股骨头和内衬的碎裂。相较于第1、2 代陶瓷关节假体，第3代陶瓷关节假体由于采用高温联合高压处理，陶瓷表面光滑致密，机械强度明显改善，陶瓷股骨头和髋臼内衬碎裂发生率也显著下降。Willmann[17]报道其碎裂发生率仅为0.004%。Koo等[18]报道了367例使用28 mm陶瓷股骨头行THA，术后5 例发生碎裂，这些患者均采用短颈股骨头，因此他们认为碎裂原因可能与短颈股骨头的外表面太薄有关。本组1例发生陶瓷股骨头碎裂的患者也是采用短颈股骨头，因此我们认为选择陶瓷关节假体时尽量避免短颈股骨头，以免术后发生陶瓷股骨头碎裂。
陶瓷异响是陶瓷对陶瓷关节假体THA术后另一常见并发症，发生率为0.3%～20.9%[19-20]。目前，多数学者认为造成关节异响的因素较多，如患者因素、假体设计及手术因素[21-22]。Walter等[21]报道异响在年轻、高大及肥胖患者中更常见。Baek等[22]报道年轻人、活动量大及亚洲人在下蹲动作时容易发生异响。Keurentjes等[19]报道短颈股骨头易引起异响。Mai等[23]报道短颈股骨头异响的发生是标准颈的2.2倍。Taylor等[24]报道条带状磨损与异响有关，而条带状磨损往往发生在边缘高负荷的情况下。而异响常发生在髋关节屈曲时，这可能是由于髋关节屈曲时，过小的前倾角致使陶瓷股骨头覆盖不全，引起边缘超负荷。McCollum等[25]建议陶瓷对陶瓷关节置换术中最佳髋臼杯外展角和前倾角为20～40°。Walter等[21]认为髋臼以前倾15～35°和外展35～45°放置可显著降低关节异响发生。本组术后1髋发生异响，经影像学检查其前倾角为10°。THA术后发生关节异响患者，多数无临床症状，一般无需再次手术处理。
综上述，采用第3代陶瓷关节假体行THA治疗髋关节终末期疾病中长期疗效较好，假体周围无骨溶解发生。
