人工髋关节发展课件

人工髋关节发展 Master_太师 人工关节发展史 人工关节的早期探索阶段 人工关节的初步形成阶段 现代人工关节的发展阶段 水泥固定和生物固定共同发展 1822193719381957195819701970至今 正常成人骨骼是由206块骨头组 成,可分为颅骨、躯干骨和四肢骨三部 分。人体共有78个关节，主要有肩关 节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关 节、踝关节、指关节、趾关节。 骨关节疾病是指以软骨丢失及伴 有关节周围反应为特点的关节病，世 界卫生组织统计，60岁以上的中老年 人发病率在70%，致残率达53%，与 心脑血管疾病、癌症并列成为人类健 康的“三大杀手”。 人工关节是为挽救已失去功能的 关节而设计的人工器官，人工关节置 换术是20世纪最伟大的医学成就。 18221937 19381957 1822年 英国人Anthony.White医生施股骨大粗隆下5cm截 骨术，以改善髋关节功能，缓解疼痛，12个月后形成假关 节。 1876年 美国人Barton施股骨小粗隆上截骨术，术后3个月 扶单拐行走。 1840年-1860年 美国JM.Carnochan首先进行了下颌关节 成形术，橡木片（非生物材料）置入，关节可以活动，但后来 橡木片被排出而失败，这一手术应该说是人工假体置换术的开 端 。 1880年 ollier利用关节周围软组织形成新的关节面，首创 了关节面成型术，以后相继有人利用周围筋膜，皮肤施行隔离 型关节成形术。实际上国内在1960年代尚有用此法者。 1919年 Beel在美国用经铬处理的猪膀胱施行关节成形术。 1891年 Gluck在德国用象牙股骨头与髋臼首次进行了全髋 关节置换术用镀镍螺钉固定假体，他还使用了骨胶作为粘合剂 来固定假体，这也为骨水泥型全髋关节置换应用技术起到了启 蒙作用。 1895年 Jones设计了金铂关节成形术。 1910年 德国Dethert用橡胶假体施行了全髋关节置换术。 1923年 Smith Petersen设计了玻璃杯关节成形术，被认 为是髋关节置换术的鼻祖 ，以后用了许多不同材料做的杯效 果均不佳。 1934年 Rehn用不锈钢杯置入髋关节脱位患者的髋臼。 1938年 Smith Petersen 发现牙科医生使用的钴铬钼合金材 料生物惰性较强，在人体内生物相容性较好，将其做成钟状开口 的金属杯，全股骨头在杯内活动做了1000例，长期疗效不佳， 金属杯与股骨头摩擦增加，股骨头坏死疼痛。 1940年 Haboush首次在实验室用水做润滑剂钴铬钼合金头 和丙烯酸酯髋臼假体进行磨损实验研究。 1940年 美国Valls在美国进行了短弯柄型股骨头假体的半关 节置换术。 1941年 美国Moore和F.R.Thompson分别设置了长直柄人工 股骨头和长弯柄股骨头 1946年1958年 Judet兄弟在法国采用了短柄的股骨头假体 进行了半关节置换术，假体由丙烯酸酯热压成型直柄。由大粗隆 下穿出，这在当时的欧洲特别流行，术后早期效果满意，后来由 于假体的磨损、松动、断裂的并发症，长期疗效不佳。假体。后 来成了Muller，Harris全髋股骨头假体的原形 。 1950年 Moore在美国设计了自锁式钴铬钼合金的股骨头假 体。 1951年 Leventhal用钛股骨头，进行尝试宣布骨可以长入钛 合金假体。 1952年-1957年间Willse等人用冷固化丙烯酸酯骨水泥进行动 物试验获得了大量数据，为人工关节的骨水泥技术做出了贡献。 19581970 1970至今 1950年 Charnley进行了关节摩擦和润滑机制研究的设想 ，做了动物试验，他认为生物关节面，类似海绵具有弹性，内 含滑液，使关节保持低摩擦系数。那么采用润滑液润滑假体关 节面以获得低摩擦效应是不能的，应当寻求低摩擦系数的生物 材料来制作假体以达目的，从而确立了人工关节低摩擦理论 。 1962年 经过大量的生物材料摩擦试验，设计出直径 22.5mm的金属股骨头和超高分子聚乙烯髋臼组合的假体，用 聚甲基丙烯酸甲酯（骨水泥）固定。从而创建了低摩擦的人工 关节置换术。此后人工关节生物力学研究迅速发展，开创了人 工关节置换的新纪元 。骨科医生和生物力学工程师互相合作 在全世界建立了许多研究中心。如材料磨损，金属延展和疲劳 性能测定，人工关节假体的设计固定技术等方面的研究，自从 Charnley的低摩擦关节问世后，各类型人工关节相继出现， 但临床效果都不如Charnley髋关节置换术。Charnley假体具 有低摩擦稳定较少发生松动等优点。至今Charnley人工关节 置换术已成为衡量其他髋关节置换术的金标准 。 60年代 人工髋关节置换术最严重的并发症是感染， Charnley人工髋关节置换术的感染率为7%，1966年 Charnley首先使用了空气层流净化手术间，个人空气隔离系 统，预防性抗生素，使术后感染率大大降低。由于Charnley 对人工关节作出的重大贡献，被公认为现代人工关节之父 。 从人工关节发展历史来看，假体从最初的压力配合过度到 Charnley骨水泥型全髋关节置换术。70年代以来由于骨水泥界 面的老化、破裂而引起假体松动等并发症，非骨水泥假体再度兴 起，部分学者探索生物固定方式。1971年表面微孔型钴铬钼股 骨头假体在巴黎出现，其特点为假体柄全长都布满了空隙。由于 远端孔隙内骨长入牢靠而产生应力遮挡效应。使股骨近端骨质萎 缩。因此被迫放弃了，对本类型假体的应用，至今正广泛采用假 体柄近端设计为微孔，孔径直径100-500um。 70年代后期出现了一些根据严密紧压原则（full-fit，press- fit）设计的假体。假体与骨之间隙不大于1mm无颈领，柄上宽 下窄，使其更适合髓腔形状而紧密相贴，以达固定牢靠目的。在 臼的方面假体分旋入型和非旋入型。 近年来出现了混合型固定的全髋关节置换术，1994年美国发 展与共识会议正式提出，骨水泥型假体柄和非骨水泥臼。目前很 多专家都把混合型人工关节置换作为首选模式。60岁以上的患 者多用，可早期离床活动，近10年来，非骨水泥型应用较多， 优点常用于年轻病人。骨水泥型假体近年来又变热，由于骨水泥 技术的提高和进步，如Exeter假体长期随诊，最长者达33年， 最小年龄18岁。光面、无领、第三代骨水泥加压后中置。 人工关节的初期阶段 19381957 Smith Petersen Hip Molds 19381970s Judet-Type 19511960s McBride Prosthesis 1951unknow Moore-Type 1960Present 人工髋关节的“金标准” 1960s Sir John Charnley Charnley设计的低磨损全髋关节假体，是人工 髋关节置换术发展历程上的一个里程碑。 Charnley一生主要致力于髋关节研究，他的贡献 使人类受益永久，被誉为现代全髋关节置换术之 父。 Charnley设计出金属股骨头与高分子聚乙烯髋 臼组合的髋关节假体。由于其具有低摩擦、稳定 和松动率低等优点，使人工髋关节置换得到巨大 的发展。至今，Charnley人工髋关节仍被作为衡 量其他人工髋关节的“金标准” 人工髋关节的“金标准” 1970s Professor Maurice E Mller 瑞士骨科医生，在Charnley基础上，改进全髋 假体，同时 Maurice E Mller 是AO基金会创始 人。 由瑞士骨科医生Maurice E Mller 设计，用直 32MM的股骨头代替Charnley的22mm股骨头 骨水泥型经典假体 Charnley-Hip 19791980s Cemented CPT-Modular 1990Present Cemented 骨水泥型经典假体 Exeter 1993Present Cemented Integral Centralizer 1992Prsent Cemented 骨水泥型经典假体 CPCS 2000Present Cemented Elite Plus 1996Prsent Cemented 生物型经典假体 SL-Plus 1996Present Ongrowth Corail 1997Present Ongrowth 生物型经典假体 Summit-Tapered 2002Present Ingrowth Solution 1990Present Ingrowth 生物型经典假体 Accolade 2000Present Ingrowth Tri-Lock 1981Prsent Ingrowth 生物型经典假体 S-ROM 1984Present Ingrowth&Press-Fit Emperion 2006Prsent Ingrowth&Press-Fit 生物型经典假体 M/L Taper Kinectiv Neck 2007Present Ingrowth Wagner-Hip 1986Prsent Ongrowth 3D打印、陶瓷等技术的应用 3D打印金属骨小梁 HA涂层、陶瓷界面、高交联 Flat Wedge Taper 骨界面、摩擦界面是人工关节发展的重要依据，骨小梁技术、陶瓷高交 联聚乙烯界面的应用将引领关节行业发展的方向。 Cup UHMWPE 陶瓷球头和内衬 髋关节假体置换后的受力分析 有限元分析三维模型设计 疲劳性能分析 髋关节假体置换后的受力分析 文献参考 1吴淑玺，寇伯龙，人工髓关节的选择，现代医药卫生，2OO，420(:)l24一25. 2姚滨南，人工关节基本原理与材料，哈尔滨医药，2004，24(1):42一44. 3吕厚山，