人工关节置换中的一些热点问题.ppt

人工关节置换中的一些热点问题,Hong Cai, MD Department of Orthopaedic Surgery Peking University Third Hospital Beijing, China,髋关节置换摩擦界面的选择? 膝关节置换如何获得高屈曲?,人工关节置换中的一些热点问题,髋关节置换摩擦界面的选择,金对金（Metal On Metal） 金对陶（Metal On Ceramic） 陶对陶 （Ceramic On Ceramic）,金属对聚乙烯（Metal On PE） 陶瓷对聚乙烯（Ceramic On PE ）,硬对硬（Hard On Hard）,硬对软（ Hard On Soft ）,磨损 稳定 活动度,髋关节置换摩擦界面的选择,需要考虑的问题,摩擦面的要求,产生最少的磨损颗粒 产生的磨损颗粒的生物学反应良好 具有最低的骨溶解可能 具有最低的摩擦系数,磨损,无菌性松动,影响磨损颗粒产生的因素,病人的特点 （活动量、年龄、体重） 关节摩擦面材料的特性 关节摩擦面的直径 表面粗糙度 第三体磨损的存在,关节摩擦面材料的特性,硬度,不同界面间的线性磨损,高分子聚乙烯（PE）,Sir John Charnley（19111982）,失败Teflon Early 60s HDPE（高密度聚乙烯）对22mm的不锈钢股骨头 Later 60s 钴铬合金股骨头，增大直径，使用超高分子聚乙烯,低磨损理论 Bone cement (PMMA) 高分子聚乙烯,高分子聚乙烯（PE）,内衬的加工（一次加工成型、从棒材切割） 更好的锁定机制（微动、背面磨损） 灭菌及储存 更耐磨的高交联聚乙烯 相对应摩擦界面的改进（陶瓷头）,现代改进,高分子聚乙烯（PE） 灭菌及储存,不能高温高压消毒（材料降解和永久变形） 环氧乙烷（ethylene oxide，ETO）消毒 （穿透力差，消毒可能不完全） 消毒 （降解、交联、形成自由基、氧化） 在惰性气体中使用特定放射剂量的线消毒，缩短“货架上时间”,高分子聚乙烯（PE） 更耐磨的高交联聚乙烯,Zimmer Longevity Depuy Marathon Smith&Nephew XLPE Stryker Crossfire,在髋关节中高交联聚乙烯表现出更优异的耐磨性，减小8090 膝关节更适用中等交联度的聚乙烯 国产？,更坚硬，磨损颗粒最小 减少骨溶解和假体松动 陶瓷颗粒的化学组成、大小和形状使其生物学活性很低，细胞毒性小于金属离子 适合金属超敏的患者,陶瓷（ceramic）,陶瓷（ceramic）,陶瓷（ceramic） 碎裂,陶瓷（ceramic） 锥度,金属对金属,稳定性 低磨损（0.005mm/y） 活动范围更大（头直径大）,金属对金属（第一代）,1960年第一代金对金假体 早期失败率高 * 表面处理 * 假体设计 * 赤道磨损 * 边界润滑 70年代被金属对聚乙烯取代,金属对金属（第二代）,表面处理：更光滑 润滑模式 边界润滑 全液膜润滑 混合性润滑,随着头直径，边界润滑，液膜润滑，当头直径36mm时，主要是液膜润滑或全液膜润滑，磨损率大大 公差，表面粗糙度，增加头直径,金属对金属（第二代）,假体设计 材料:高碳 Co-r :0.2%w/w （磨损率更低） 低碳: 0.05%w/w 锻造 和 铸造 减小公差（clearance）,如果公差（clearance）同时达到最合适值时金属表面为全液膜润滑，为最优假体,金属对金属,Ebeid通过对翻修时回收的MOM假体的研究发现：磨损率大约是5m/年，相当于1立方毫米/年 磨损颗粒较聚乙烯颗粒小至纳米级（10-120nm，平均40nm） 磨损低，但磨损颗粒数量不少 如果假体位置不良， MOM磨损明显增加,金属对金属 潜在问题,金属离子的毒性（ Co和Cr离子） 纳米级的金属磨损颗粒可在体内沉积数十年 钴离子主要存在于心、肝、头发 铬离子：肺、肾 Germain等体外实验：高浓度的纳米级金属离子对人的成纤维细胞和巨噬细胞有毒性作用 Visuri对北欧人群近30年的回顾性研究，肿瘤发生率没有明显区别 Grubl等对第一代MOM（McKee-Farrar关节）进行的10年随访，也没有发现肿瘤的发生率增高 在肾功能异常和育龄妇女中仍需慎重 金属过敏 局部淋巴细胞反应（ALVAL） 声响,陶瓷对金属,稳定性和活动度,磨损尽可能的耐磨，但需综合考虑预期、活动量、安装技术要求等 稳定越大越稳定 活动度头直径，头颈比，手术技术，术后因素等,髋关节置换摩擦界面的选择,需要考虑的问题,经济因素在我国可能最为突出,合理化的选择,老年、低需求患者 金属聚乙烯 较大球头减少脱位发生的风险 普通聚乙烯对比高交联聚乙烯 无离子释放的风险 很少发生碎裂 价格适中,合理化的选择,老年、需求中等或较高的患者 金属高交联聚乙烯 无离子释放的风险 很少发生碎裂 价格适中 磨损低,合理化的选择,年轻、活跃的育龄期女性患者 1、考虑陶瓷陶瓷或陶瓷/金属高交联聚乙烯 2、避免金属金属（金属离子对胎儿的影响尚未有定论）,合理化的选择,年轻、活跃的男性或非育龄期女性患者 金属/陶瓷高交联聚乙烯 VS 金属金属 VS 陶瓷陶瓷 VS 金属聚乙烯 金属离子释放的风险性低 金属金属可使用大头且无碎裂的风险 注意：金属金属可发生ALVAL反应，在女性更常见,合理化的选择,年轻、活跃的患者但有肾病或对金属过敏 1、考虑陶瓷陶瓷或陶瓷/金属高交联聚乙烯 2、避免使用金属金属 （离子释放的风险）,髋关节置换摩擦界面的选择? 膝关节置换如何获得高屈曲?,人工关节置换中的一些热点问题,标准 TKA 良好的功能 缓解疼痛 功能重建 长期的满意度 90 95% 存活率 15 20Y,我们关心什么?,我们关心什么?,标准TKA的局限 从事剧烈的活动 体育, 职业, 信仰, 文化 跪地, 下蹲, 盘腿 屈曲 (135o) 寿命 越来越多的年轻患者的TKAs 磨损，松动,高屈曲TKA,两个目标 高度屈曲 从事更高要求的活动 高屈曲时的安全性 磨损 (边缘承载) 松动 (屈曲位的剪切力) 稳定性 (脱位),高屈曲 TKA,设计特征 重建膝关节正常的运动学 股骨后滚, 胫骨内旋 避免限制性的因素 后方撞击 前方撞击 髌股关节过度紧张 减少危害因素 边缘承载 (接触应力 ),一般设计特点,后稳定假体 (固定平台& 旋转平台) 确保股骨后滚 Post-Cam 几何学 第三关节 post & cam减少接触 旋转导向,一般设计特点,避免后缘撞击 & 边缘承载 股骨后髁半径 后髁的延伸 PE 后唇的斜切,一般设计特点,高屈曲PE的形状 PE 前唇的斜切 post更短&前方有斜面 髌股关节的改进 髌股沟加深&延长 前翼更薄,存在争论,并无显见的临床优势 患者无迫切的预期 能否增加患者满意度 是否都需要高屈曲 寿命 磨损 松动 ,高屈曲 TKA Systems,是否需要高屈曲TKA? 是否能够提供满意的屈曲? 是否能够提供足够的安全?,Pros：Mulholland (01, Int J Rehabil Res) 非西方文化的日常活动:通过全髋置换和全膝置换达到良好关节活动度的需求,在亚洲和中东国家生活中许多活动需要高屈曲 (下蹲, 跪地, 坐地) . 下蹲 & 坐地需要关节屈曲 111o 165o.,367例西方患者TKA 多数人的习惯: 肢体伸展 (73%), 腿部用力 (70%), 跪 (58%), 庭院维护 (57%) 主要的困难: 下蹲 (75%), 跪(72%), 庭院维护(54%) 最为重要: 肢体伸展 (56%), 跪 (52%), 庭院维护 (50%),Pros : Weiss et al (02, CORR) 对于膝关节置换的患者什么样的功能活动最为重要?,Pros: Meneghini et al (07, J Arthroplasty) 膝关节置换以后获得高屈曲是否对功能有益?,511 TKAs with NexGen (标准) FU 3.7Y, 平均活动度 119o Knees w 115o (67%) vs. 125o (12%) 在 疼痛, 膝关节, 功能评分无差异 如果 125o ，可获得更好的上楼功能 总体功能无优势, 但在攀登楼梯上有好的表现,Cons: Miner et al (03, J Arthroplasty) TKA置换后的活动度是否是一个重要的评判标准？,684 TKA 患者 1Y FU 活动度, WOMAC, 满意度, 生活质量的提高程度之间的关系 活动度 & WOMAC function (r = 0.34)只有中度的相关 患者活动度 95o， WOMAC的功能评分较差 与满意度以及生活质量提高程度相关的是WOMAC评分，而并非活动度,Cons: Park et al (07, CORR) 亚洲的女性患者进行TKA之前的功能障碍和关心的问题,97 例进行TKA术前的韩国女性 功能障碍: 下蹲, 畸形, 跪 自我认知的重要性: 行走, 疼痛, 跛行 关心的问题: 术后疼痛, 出院后的疼痛, 术后的持续疼痛 “高屈曲活动是最复杂的功能活动，但和其它项目相比，并非是韩国患者最关心的问题 ”,Pros & Cons: Park et al (07, JBJS b) 亚洲膝关节置换患者最大屈曲角度和临床结果之间的关系,333 例韩国TKAs患者一年随访 AKS, WOMAC, SF-36的关系 和临床结果只有很弱的相关性(cc 120o: SF-36的社会功能评分更好 135o: WOMAC 功能评分更好 “在真正的解决了和高屈曲活动相关的问题之前，需要特别谨慎的对待，对于亚洲患者努力的提高最大的屈曲角度并不能带来足够的好处”,Pros & Cons: Kim et al (in press, J Arthroplasty) 并不复杂的TKA术后患者不满意的原因和预测,438 例韩国患者TKAs 一年随访 有原因的不满意患者33例 (7.5%) Interview, PE, X-ray, Lab, Consultation 和置换膝相关 48.5% (16) 残留疼痛 7, 膝关节不适 6, 无法高屈曲 3 (9.1%) 和置换膝无关 51.5% (17) 脊柱问题 11 无特殊原因 6,部分东方国家（如韩国等）和西方患者比起来对高屈曲并无特殊的需求。然而，确实存在部份患者对于高屈曲有实际的需求。,总结,高屈曲 TKA Systems,是否需要高屈曲TKA? 是否能够提供满意的屈曲? 是否能够提供足够的安全?,Pros: Huang et al (05, J Arthroplasty) 高屈曲TKA的早期结果. 最短 2Y 随访,NexGen-LPS-Flex 25 vs. Matched LPS 25 屈曲: 138o vs. 126o (p 0.05) 能够下蹲: 80% vs. 32% 无显著性差异 AKS 膝和功能评分 患者满意度 “对于高屈曲有要求的患者是一个好的选择。然而，对于无特殊要求的患者，并无显著的差异。”,Pros: Bin & Nam (07, KSSTA) 高屈曲TKA的早期结果. 比较研究 术后随访一年,LPS-Flex 90 vs. LPS 90 1Y FU 屈曲: 130o vs. 124o (p 0.05) HSS无差异 无并发症 (骨溶解, 松动，其它),Cons: Kim et al (05, JBJS a) 标准和高屈曲 TKA的活动度,LPS 50 vs. LPS-Flex 50 2.1Y FU 前瞻, 随机, 同时进行 屈曲 139o vs. 136o (p=0.41) LPS-flex的表现 后髁 offset 高屈曲时的接触面 AKS & HSS无差异,Cons: Seon et al (05, Orthopaedics) 高屈曲假体和活动平台假体 TKA的活动度比较,LPS-flex 50 vs. e.motion-FP 50 2Y FU 屈曲131o vs. 129o (p=0.527) 高屈曲假体在能力方面无差异 跪 40% vs. 36% (p=0.418) 坐地板 80% vs. 74% (p=0.318) HSS无差异,文献结果,现在的高屈曲TKA和标准的TKA可以提供更大的屈曲角度 (2o 12o ), 但是并不能为患者提供大于145o的角度.,总结,高屈曲 TKA Systems,是否需要高屈曲TKA? 是否能够提供满意的屈曲? 是否能够提供足够的安全?,20 LPS-Flex Mobile w clinical success 在体透视检查 在行走 & 极度屈曲 承重时的活动度125o,Pros: Argenson et al (05, J Biomech) 高屈曲 TKA 在体的运动学评估和相关设计问题,所有 20 膝都有后滚 平均 （外侧/内侧) 8 mm / 4 mm 平均胫骨内旋 5.4o ( 85%正常) 极少存在股骨髁抬起 伸直位10% , 高屈曲位时30%,Pros: Argenson et al (05, J Biomech) 高屈曲 TKA 在体的运动学评估和相关设计问题,5 尸体膝关节 NexGen CR vs. NexGen CR-flex 最大接触点& 接触面积 在高屈曲中前侧接触更多 在极度屈曲过程中接触面积更广,Pros: Most et al (06, CORR) 在高屈曲CR TKA中改变胫股接触面,LPS-flex (10) vs. CR-flex (10) 体内膝关节高屈曲时的荧光透视 接触面受力，面积&应力的数学模型 屈曲 受力，面积，应力 CR-flex: 内侧接触应力增加 接触应力 PE 的强度 (20MPa) 没有实现真正意义的高屈曲活动范围 最大 100o,Pros: Sharma et al (07, CORR) 高屈曲TKA设计接触机制是怎样的 ?,Cons: 理念问题,是否有必要用现有的材料来试图恢复原有的高屈曲动力学?,Akagi (2005),Li (2004),Cons: Han et al (07, JBJS b) 在Legacy高屈曲PS TKA中，股骨假体松动率较高,72 NexGen LPS-flex FU 32M (30-48) 无菌性松动 38% 翻修 21% 23M 松动 (27) vs. 固定很好 (45) 最大屈曲: 136o vs. 125o (p = 0.022) 高屈曲活动 (跪, 蹲, 坐地板): 85% vs. 49% (p = 0.001) XR: 假体位置呈屈曲位状态 vs. 假体位置正常,“这些假体