浙江大学医学院附属第二医院

 

　　陶瓷对陶瓷人工关节假体由于可以降低假体磨损，远期假体松动发生率降低，而越来越受关注。大体上，人工陶瓷关节经历了四代工艺技术的改进，第一代人工陶瓷关节从1974到1988年，第二代从1988年到1994年，第三代陶瓷关节从1994年至今，第四代陶瓷关节已于2003年开始应用临床。人工陶瓷关节历经变迁，性能不断改进，由于其良好的固有特性，在临床上取得了良好的效果。

　　人工陶瓷关节良好的效果取决于其独特的理化性能。强离子键和共价键赋予陶瓷材料很高的耐压强度、硬度及很好的化学惰性。而且，陶瓷材料的亲水特性也保证了其参与构成的关节有最大程度的润滑性。此外，陶瓷材料没有析出金属离子的危险，它们在体内一直保持生物学上的惰性。这都是陶瓷最基本和突出的优点。而随着工艺改进，陶瓷关节假体发展到第三代时，其理化性能大幅提高。运用热等静压技术和激光蚀刻技术等，使得材料密度、尺寸和强度等都明显改进。相比于其他假体材料，比如金属假体，高分子聚乙烯假体等等，陶瓷对陶瓷界面的磨损率最低，仅为0.004mm/年，假体失败率只有0.004%。这些特点使植入物发生溶骨现象变得少见，使用寿命延长。这在年轻而富于运动的关节置换患者中特别有优势。

　　当然，陶瓷材料有自身的不足。陶瓷材料脆性较大，容易引起破损。临床引起陶瓷假体破裂的原因有巨大外力创伤、高强度载荷运动和部件不匹配等。在高屈曲度和外旋位时，球头撞击陶瓷内衬和聚乙烯臼缘，最终引起假体破裂松动。一般情况下，陶瓷破裂常受外力作用。为此，临床上出现了三明治式陶瓷关节（陶瓷球头对陶瓷-聚乙烯-金属髋臼）假体，希望通过改变臼杯设计，提高假体生存率。但结果却相反，其破损率较高，特别是陶瓷臼缘破损，且多发生在后下方。据Hasegawa等报道，至2002年8月，日本有超过5000例三明治式陶瓷对陶瓷人工关节假体用于临床，有34例发生球头、臼衬破损。Park等系统研究357例三明治式陶瓷人工关节假体，陶瓷破损率6例（1.7%），其中包括2例陶瓷头破损，4例臼衬破损。Park研究后认为三明治式陶瓷假体中球头-内衬反复冲击，使两种不同弹性模量的材质产生应力，聚乙烯不断磨耗，股骨柄撞击臼缘，导致球头、臼衬破损率提高，进而不可避免地出现各种并发症以致置换失败。此后，三明治式陶瓷鲜有使用。

　　目前多使用单纯的第三代陶瓷对陶瓷人工关节假体。Yoo等对1997年-1998年间共97例陶瓷对陶瓷人工关节假体置换术患者随访五年，仅有一例患者因车祸撞击发生陶瓷头破损，其余均未出现任何临床不适。该例患者的陶瓷臼衬基本完好。Koo等回顾性分析在2001年-2003年间359例全髋陶瓷对陶瓷人工关节置换手术，平均随访4年。其中有5例出现陶瓷头破裂（1.4%），未见陶瓷内衬破裂，而这5例中皆因选择不当，使用短颈股骨柄造成。

　　为进一步提高生存率，出现了新一代（第四代）人工陶瓷关节，组分为Al₂O₃(约82％)、ZrO2(约17％)、SrO等(约1％)。氧化锆晶体具有良好的韧性和强度，其抗牵引强度可达900-1200MPa，抗压缩能力达2000MPa。复合这种特殊陶瓷材料后，晶体颗粒会更小。并且，氧化锆可以分散和吸收断裂的能量，抑制裂纹扩展。这些特性为第四代陶瓷关节假体设计提供更多选择机会。有研究者对第四代陶瓷假体随访六年，65000个球头和40000个植入物均未见破损。但是Hwang报道了一例第四代Biolox®delta假体出现臼缘破损，此假体使用了第三代的Biolox®forte陶瓷球头。

　　术陶瓷对陶瓷人工关节假体并发症之一是脱位。但随着关节置换中采用更大直径的陶瓷头，临床上减少或避免了脱位发生。临床研究表明，使用32mm或36mm的大直径球头，相对于28mm的球头（脱位发生率为4.63%），其关节脱位发病率只有0.88%。这使关节活动度增大，关节脱位的风险降低，可使陶瓷关节假体耐用性和安全性提高。除了并发陶瓷碎裂外，临床报道发现陶瓷对陶瓷关节假体在全髋关节置换后会出现“咯吱(squeaking)”声。很多情况下，该“咯吱声”在一段时间后自行消失。

　　对于陶瓷假体翻修术，明确手术指征后，需要尽早手术。翻修时常选用cobalt-chromium金属头或第四代陶瓷球头。值得注意的是，用陶瓷假体翻修时，需要一并更换假体柄，以防旧柄存在磨损或颗粒使新球头再次破损。另外，对于陶瓷球头部位的翻修，行关节前、后部位滑囊切除术是必要的。对于陶瓷球头破裂后翻修，Sharma等报道了87例陶瓷头破裂翻修并前后滑囊切除术，使用金属对聚乙烯假体，平均随访126个月，HHS评分达到95分，尚未出现一例并发症。

为尽量避免人工陶瓷关节全髋关节置换术异常磨损引起的并发症，可以考虑以下建议：

① 减少髋臼外倾角（小于45°），增加前倾角(~20°)；

② 适当增大球头的直径；

③ 减少股骨颈截骨，

④ 调整合适的颈长与偏心距比；

⑤ 安置关节假体时保证对线对角精确操作；

⑥ 正确安置假体髋臼，去除臼缘骨赘；

⑦ 置换过程中全面检查活动范围；

⑧ 术后每年或每两年随访一次；

　　随着制作工艺和手术技术不断改进，已问世的第四代人工陶瓷关节假体硬度大，断裂韧性增强，从而导致破碎的发生率相对进一步降低。可以相信，今后一定会出现允许活动范围更大，抗破损强度更佳的新型陶瓷关节假体，继续造福于广大患者。