第4代全陶瓷全髋关节置换后陶瓷部件碎裂的因素分析豁然的意思
周驰;何伟;刘予豪;郭海;唐宏宇;张罡瑜;王海彬
【摘 要】背景:目前全髋关节置换已经成为最成功、技术最成熟的外科手术之一,尽管材料选择已取得巨大进步,但诸如界面磨损、骨溶解及假体松动等现象严重影响其远期疗效.目的:分析第4代全陶瓷全髋关节置换后陶瓷部件碎裂的相关因素.方法:收集病例资料,通过检索中国知网CNKI、PubMed数据库及Web of science数据库,综述第4代全陶瓷全髋关节置换后陶瓷部件碎裂的相关因素.结果与结论:①虽然第4代全陶瓷全髋关节假体具有较高的硬度及耐磨性,但仍存在碎裂的可能,其发生的原因与体质因素、机械因素、假体的选择和匹配、手术相关因素等密切相关;②提示行该类手术之前应与患者解释清楚,并告知其有碎裂的风险,在保证陶瓷部件恰当置入的前提下,尤其对于年轻、活跃的患者,陶瓷界面关节可以提供较好的结果.
【期刊名称】《中国组织工程研究》
【年(卷),期】猪肝炒韭菜2018(022)035
【总页数】6页(P5577-5582)
【关键词】全髋关节置换;陶瓷部件;碎裂;骨科植入物;国家自然科学基金
【作 者】周驰;何伟;刘予豪;郭海;唐宏宇;张罡瑜;王海彬
【作者单位】广州中医药大学,广东省广州市 510405;广州中医药大学第一附属医院关节骨科,广东省广州市 510405;广州中医药大学,广东省广州市 510405;广州中医药大学,广东省广州市 510405;广州中医药大学,广东省广州市 510405;广州中医药大学,广东省广州市 510405;广州中医药大学第一附属医院关节骨科,广东省广州市 510405
【正文语种】中 文
【中图分类】R459.9
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文题释义：
第4代全陶瓷髋关节假体：具有出色的设计和物理性能，在第3代陶瓷假体基质中加入了高韧性、高强度的板状结晶(17%四方氧化锆颗粒、3%铬酸锶铝)，进而达到增韧和裂纹偏转
的效果，发生条状磨损、破裂的概率明显减少，但仍存在破裂问题。橘黄色的灯光
陶瓷破碎：陶瓷人工关节假体具有良好的生物相容性、惰性、稳定的化学性质以及出色的耐磨性等优点，一般情况下不易引起陶瓷碎裂，但仍旧有一定的发生率，可能与体质因素、机械因素、假体选择与匹配、手术相关因素等相关。
0 引言 Introduction
人工全髋关节置换在关节外科医师及生物工程专家的不断发展改进下，成为目前最成功、技术最成熟的外科手术之一，在美国每年超28.5万患者接受了该手术治疗，国内则约30万人。人工关节材料经历了从橡胶、玻璃到金属、聚乙烯、陶瓷等过程，然而，尽管材料选择取得巨大进步，其临床效果并非完美无缺，界面磨损、骨溶解及假体松动等严重影响其远期疗效。
陶瓷界面人工关节以其出色的润滑性能、较高的硬度、惰性及良好的生物相容性等优越性在临床得到广泛应用，并显著减少以上2种并发症[1-2]。可与此同时也不得不面对一个因陶瓷本身脆性带来的一种罕见但可能是灾难性的并发症-陶瓷部件的碎裂，并且其发病率很可
能会随着陶瓷假体应用越发普遍而增加。虽然，陶瓷部件的碎裂率目前已经降至了0.05%-0.003%[3-5]，但近几年应用第4代陶瓷假体BIOLOXdelta依然出现了股骨球头碎裂的情况，现予以报道并针对碎裂原因进行总结分析。
1 典型病例 Typical cas
病例1：女性患者，50岁，因左股骨颈骨折于2011-02-05行左全髋关节置换，见图1A，使用第4代陶瓷-陶瓷全髋关节假体，髋臼52 mm，36 mm BIOLOX®delta陶瓷内衬，36 mm标准颈Delta陶瓷股骨头，14号股骨柄，颈干角为136°，见图1B，术中确认无假体撞击，检查无磨损、划痕以及碎裂等。术后1周患者未出现左髋部疼痛、肿胀等不适，无异响及摩擦感，可完全负重活动。3个月后来广州中医药大学第一附属医院复查X射线片显示人工髋关节周围软组织见斑片状高密度影，见图1C，患者诉在此期间无任何外伤史，术后1年开始左髋稍有疼痛不适并伴有异响，但活动度良好。随后在2年内多次于广州中医药大学第一附属医院门诊复查，复查时关节内碎屑影范围逐渐扩大，见图1D。
因左髋疼痛逐渐加重于2013-09-24再次来院复查，见图1E，发现陶瓷部件大部分碎裂，遂于2013-09-29住院行翻修手术，术中肉眼可见关节囊周围滑膜组织大量黑色金属沉积，见
图1F，关节腔内见陶瓷内衬碎块，陶瓷球头出现磨损、划痕呈凹槽及扁平状改变，见图1G，股骨柄圆锥轻度磨损划痕。假体柄、髋臼外杯牢固，未见松动。滑膜组织病检提示：纤维瘢痕组织增生，大量黑色金属颗粒沉积。术中取出陶瓷部件碎块及球头，脉冲彻底清洗后更换高分子聚乙烯内衬及第3代BIOLOX®Forte 28 mm陶瓷球头，再次检测未见假体撞击且假体稳定，关节活动度良好。术后复查关节无疼痛及跛行，正侧位X射线片显示，假体位置正常，见图1H，关节腔内未见异常高密度影，假体周围未见透亮线。
病例2：另一例男性患者，34岁，因右股骨头坏死于2010-10-25行右全髋关节置换，见图2A，同样使用了第4代陶瓷-陶瓷全髋关节假体，52 mm髋臼，36 mm的Delta陶瓷内衬，36 mm标准颈Delta陶瓷股骨头，01A股骨柄，颈干角为135°，见图2B，术中一切正常无撞击等现象，术后半年内无疼痛不适，可完全负重活动。
患者自诉2011-04-23夜间感右大腿突然抽动，随即出现该患肢的疼痛不适同时伴有活动受限，行X射线检查显示股骨陶瓷球头碎裂，见图2C，并于2011-08-01来广州中医药大学第一附属医院行右髋关节翻修手术，术中见陶瓷球头碎裂成多块，股骨圆锥磨损扁平化，陶瓷球头锥孔及陶瓷内衬内多处划痕，金属转印，见图2D，E。关节腔内出现滑膜改变，见
图2F，2例患者基本相同。但该患者翻修时仍然采用了第4代陶瓷-陶瓷全髋关节，36 mm内衬，36 mm长颈陶瓷球头，髋臼外杯和股骨柄假体固定良好。术后1，2年，复查X射线片均正常，见图2G，关节活动度良好，无疼痛等不适。
2 全髋关节置换后陶瓷假体部件碎裂症状、体征及诊断 Symptoms, signs and diagnosis of fragmentation of ceramic components after total hip arthroplasty
近年来，随着陶瓷晶体颗粒的细小化和加工工艺的逐渐提高，第3代陶瓷假体BIOLOX®Forte的碎裂率已经降低至0.05%[3]，而通过韧性作用的第4代陶瓷假体BIOLOX®Delta的碎裂率更是降到了0.003%[4-5]。但由于临床上各种因素的影响，陶瓷假体部件的碎裂仍不罕见。根据相关报道，患者在全髋关节置换术后出现陶瓷假体部件碎裂，大多是因首次手术治疗后受到外伤或无明显诱因下出现髋部隐痛不适及异响等症状，但患者仍然坚持行走所致。平均的破裂时间是术后1-1.5年[6-7]。复查时髋关节查体可有异响但各方向活动受限不明显。X射线或CT可见髋关节陶瓷假体部件碎裂股骨柄假体颈部周围多块不规则高密度影，据此可诊断[8]。
图1 女性50岁患者左侧全陶瓷全髋关节置换后陶瓷部件碎裂的相关图片Figure 1 Images of 职业兴趣测试
a 50-year-old female patient with fragmentation of ceramic components after left ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty图注：图A示左股骨颈骨折；B为全髋关节置换术后即时X射线片；C为术后3个月X射线片；D为术后26个月X射线片；E为翻修术前X射线片；F为关节腔内滑膜；G示碎裂的髋臼内衬和陶瓷股骨球头；H为翻修术后复查即时X射线片。
图2 男性34岁患者右侧全陶瓷全髋关节置换后陶瓷部件碎裂的相关图片Figure 2 Images of a 34-year-old male patient with fragmentation of ceramic components after right ceramic-on-ceramic total hip arthroplasty图注：图A为双侧股骨头坏死术前X射线片；B为右全髋关节置换术后X射线片；C 中X射线示股骨陶瓷球头碎裂；D示陶瓷股骨球头碎裂，金属转印明显；E示股骨柄圆锥磨损，划痕，表面粗糙；F示术中滑膜及其病理；G为翻修术后2年X射线片。
3 讨论 Discussion
一只凤凰两只鸡
三国演义成语故事3.1 BIOLOX®陶瓷材料的特性及设计理念 人工全髋关节置换后翻修的主要原因是磨损导致的骨溶解引起假体松动。陶瓷人工关节假体具有良好的生物相容性、惰性、稳定的化学性质以及出色的耐磨性等优点，因此采取陶瓷-陶瓷界面能在一定程度上避免了金属配伍界
面产生的金属离子问题以及高交联聚乙烯配伍界面产生的磨损碎屑问题[2]。
好好榜样
虽然第3代BIOLOX®Forte陶瓷在耐磨性方面有着明显的优势，但脆性的增加使其磨损后容易出现微裂纹并扩展，增加假体破裂的可能[9]。Massin等[10]对各代陶瓷假体磨损相关的研究表明，第4代陶瓷假体BIOLOX®Delta在第3代陶瓷假体BIOLOX®Forte基质中加入了氧化锆(18%)、氧化铬( < 1%)和氧化锶( < 1%)，进而达到增韧和裂纹偏转的效果。Affatato等[11]对各代BIOLOX®陶瓷假体磨损相关的研究表明，第4代陶瓷假体BIOLOX+Delta在第3代陶瓷假体BIOLOX®Forte基质中加入了高韧性、高强度的板状结晶(17%四方氧化锆颗粒、3%铬酸锶铝)，进而达到增韧和裂纹偏转的效果。另外，粉色的铬及钇的加入使其硬度及稳定性也得到了进一步的提高。与Forte陶瓷-陶瓷界面相比，Delta陶瓷-陶瓷界面发生条状磨损、破裂的概率明显减少[12]。
经过材料改进的Delta陶瓷-陶瓷界面可承受更大的负重水平，因此可以生成更为纤薄的髋臼假体[13]。但也有报道指出，虽然Delta陶瓷的碎裂率已经降低至0.003%[14]，但仍旧存在碎裂问题[15]。
Delta陶瓷有着较其他材料更为出色的设计及物理性能。Cai等[16]研究认为Delta陶瓷-陶瓷
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界面尤其适合年轻以及活动量大的患者。由于Delta陶瓷假体可以更为纤薄，在实际操作中可以不用过分顾忌术后存在翻修的可能而刻意保留骨量。另外，其独特的设计也使后期可能进行的翻修手术存在无需更换股骨假体的可能[17]，减少创伤和患者的经济负担。综合以上优势，应该首选第4代delta陶瓷-陶瓷界面假体。
