人工关节发展简史

人工关节发展简史 什么是人工关节 又称人工假体 人工关节是以各种不同生物材料制成的模拟人体解剖关节 如模拟肢体骨干某一部分或椎体 人工股骨干假体 人工肱骨干假体 人工椎体等 什么是人工关节置换术 去除关节的病损组织 在尽可能的解剖 生理状态下将人工关节植入人体关节缺损部位 以恢复原有关节的解剖和功能 目前它已成为关节成形术中最重要的一门技术 这门技术即称为人工关节置换术 什么是人工关节生物材料 具有耐磨性 耐腐蚀性 生物相容性 无毒性 无热源 无致癌 无过敏 不破坏周围组织 好的内植入材料 人工髋关节发展简史 人工关节置换术从早期的探索阶段至今较成熟发展阶段已有100余年历史 一 人工髋关节的早期探索阶段 1822年 1937年 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SmithPetersen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 二 人工髋关节的初步形成阶段 1938年 1957年 1938年SmithPetersen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假体 后来成了Muller Harris全髋股骨头假体的原形 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 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 三 现代人工髋关节的发展阶段 1958年 1970年 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 四 骨水泥型与非骨水泥型共同发展阶段 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 五 有关对磨部分 目前存在的形式有超高分子聚乙烯 高交链 臼对钴铬钼头 陶瓷头对超高分子聚乙烯臼 陶瓷头对陶瓷臼 金属头对金属臼 六 人工髋关节目前的发展状况 我国应用人工关节置换术已有30年历史 较国外晚20年 但技术水平已逐渐在接进 已积累起大量的经验 成功与失败的经验也可做一总结 所以应该说 自21世纪开始以来 在人工关节应用技术上进入了翻修时代 翻修的原因主要有感染 假体松动 假体磨损 假体断裂 由于我国在人工关节应用方面发展不平衡 技术水平参差不齐 如对适应症选择 手术置换技术水平 假体类型的选择 感染的预防措施 手术室的条件 都能直接影响人工关节的使用寿命 当前人们公认 手术技能的提高和改进是提高人工关节置换术效果的关键之一 很多专家认为 手术技术对置换技术成功占60 而假体优劣占40 目前 应该说人工关节置换术是最好的关节成形术 置换术给许多患者带来了生活希望 它保留了关节功能 解决了疼痛 改善了生活质量 今后