人工髋关节置换假体知识

人工髋关节置换假体知识第1页，共47页，2023年，2月20日，星期三人工髋关节置换假体知识通常来说，完整的人工髋关节由3-4部分组成：髋臼杯----髋臼杯内衬----股骨头----股骨柄半髋关节由3-4部分组成（根据产品的不同）：双动头外杯----聚乙烯内衬----股骨头----股骨柄第2页，共47页，2023年，2月20日，星期三人工髋关节置换假体知识根据固定方式的不同可分为：生物全髋，生物半髋水泥全髋，水泥半髋混合髋第3页，共47页，2023年，2月20日，星期三人工髋关节置换假体知识根据关节界面的不同可分为：金-金(MOM)：金属头对金属衬。金-聚乙烯（MPE)：钴铬钼头对高分子聚乙烯（高交联）衬陶-陶(COC)：陶瓷头对陶瓷衬陶-聚乙烯(CPE)（半陶）：陶瓷头对高分子聚乙烯衬第4页，共47页，2023年，2月20日，星期三最早使用的材料：木材，象牙，金箔，猪膀胱，玻璃等人工髋关节界面及材料学人工髋关节置换假体知识第5页，共47页，2023年，2月20日，星期三

人工髋关节界面及材料学THA开始时采用金属-金属（MOM):最早使用不锈钢，后被更好的钴-铬（Co-Cr)合金（1955-1965）和钛合金所替代。钴-铬合金是目前抗磨损能力最强的金属，是股骨头假体和膝关节股骨部件的首选。现使用钴-铬-钼合金。人工髋关节置换假体知识第6页，共47页，2023年，2月20日，星期三1791年，Gregor发现金属钛，但直到1910年，才制备出高纯钛。商用纯钛分为4级，常用于制作金属丝和附着于关节假体表面利于骨长入的纤维网钛-6铝-4钒合金良好的生物相容性及机械性能使之成为植入物材料的新选择。人工髋关节界面及材料学人工髋关节置换假体知识第7页，共47页，2023年，2月20日，星期三1962年，Charnley爵士将聚乙烯用于人工髋关节手术，但是聚乙烯磨损引发的骨溶解，最终造成假体松动是主要的问题。如何解决这个问题也成为各制造商努力地方向。在聚乙烯的磨损中，髋关节的磨损机制主要是颗粒磨损，而膝关节的磨损机制主要是撞击、挤压和疲劳分层磨损基于此，首先对树脂材料进行选择：目前多使用GUR1020和1050，

它们的区别在于分子量的大小，1020的分子量更小。使得分子链结构较紧密，更易抵抗冲击和抗疲劳，所以GUR1020只用于膝关节，而髋关节采用GUR1050为原料。人工髋关节界面及材料学人工髋关节置换假体知识第8页，共47页，2023年，2月20日，星期三此外，各制造商也对聚乙烯的制造方法和加工工艺进行了改进，例如，采用射线照射以获取高交联聚乙烯增加抗磨损性能，无氧或低氧包装以延缓氧化，以及Biomet专利的维生素E处理解决高交联的氧化问题。人工髋关节界面及材料学人工髋关节置换假体知识第9页，共47页，2023年，2月20日，星期三生物陶瓷：1970年，Boutin植入第一例氧化铝髋关节，主要问题：碎裂和移位松动。氧化锆具有很好的抗碎裂强度和刚度，克服了氧化铝的易碎问题。1995年高纯氧化铝陶瓷BioloxForte（第三代）2003年纳米复合陶瓷（含二氧化锆）BioloxDelta（第四代）人工髋关节界面及材料学人工髋关节置换假体知识第10页，共47页，2023年，2月20日，星期三人工髋关节界面及材料学关节面潜在优点潜在缺点COC高生物相容性，一般磨损率极低假体碎裂，弹响，造价高，手术技术要求高MOM可自我修复表面划痕，一般磨损率极低金属碎屑和、或离子造成局部和、或全身长期反应CPE磨损低于MPE假体碎裂，翻修困难MPE普遍接受磨损人工髋关节置换假体知识第11页，共47页，2023年，2月20日，星期三Primary初次手术臼杯:Cemented（骨水泥杯）Bio-Clad

Cementless（生物杯）Universal2孔，单涂髋臼杯RegenerexRinloc+骨小梁杯

ExceedABT陶瓷髋臼杯Revision翻修手术臼杯:Cemented（骨水泥杯）无RecoveryCageCementless（生物杯）Universal多孔，单涂髋臼杯RegenerexConstruct骨小梁杯人工髋关节置换假体知识---髋臼杯第12页，共47页，2023年，2月20日，星期三BiometHipProductsBiomet臼杯设计原理第13页，共47页，2023年，2月20日，星期三AcetabularAnatomyIlium髂骨Pubis耻骨Ischium坐骨AnteriorRimPosteriorRim第14页，共47页，2023年，2月20日，星期三Anterior/PosteriorColumnFixation第15页，共47页，2023年，2月20日，星期三Anterior/PosteriorColumnFixation第16页，共47页，2023年，2月20日，星期三ShellDesign外杯设计第17页，共47页，2023年，2月20日，星期三ShellDesign外杯设计第18页，共47页，2023年，2月20日，星期三UniversalShellVSFullHemisphereShell（正半球型）UniversalRimFlareFullHemisphereUniversalReam=LinetoLine（双半径或多半径）FullHemisphereReam=Underream2mm（正半球形）第19页，共47页，2023年，2月20日，星期三锁定机制--

RingLoc®

RinglocAcetabularSeries•1992上市–超过19年的优异临床结果•可靠的卡环锁定装置.

•抗拔出强度660lbs.•抗撬出强度650lbs.•完美的内衬与外杯的匹配•内衬支撑面积达84.9%第20页，共47页，2023年，2月20日，星期三•6to8tabsontheShellRimcreateaninterferencefitwiththeliner.

杯缘6-8个限位突起可与内衬紧密配合•12to16NotchesonLinerprovideflexibilityinplacementoflinerandaddedrotationalstability.

衬缘12-16个凹槽将内衬与臼杯额外加强抗旋•采用ArCom™或ArComXL™聚乙烯内衬内衬厚度3.8mm-15.8mm，配28头(ArComXL™可以用到36mm头）•LowestamountofMicromotiononthemarket.

微动发生率最低锁定机制--

RingLoc®

RinglocAcetabularSeries第21页，共47页，2023年，2月20日，星期三DataderivedfromFehringTKetal.;ClinicalOrthopedicsandRelatedResearch,October1999锁定机制--

RingLoc®

RinglocAcetabularSeries第22页，共47页，2023年，2月20日，星期三DataderivedfromTradonskyS.,PostakP.D.,FroimsonA.I.andGreenwaldA.S,

OrthopaedicResearchLaboratoriesoftheMt.SinaiMedicalCenter.

锁定机制--

RingLoc®

RinglocAcetabularSeries第23页，共47页，2023年，2月20日，星期三Ilium髂骨Pubis耻骨Ischium坐骨AnteriorRimPosteriorRimA线B线后上后下前上前下A线：起自髂前上棘，经过髋臼中心平分髋臼B线：与第一条线垂直ScrewPlacement螺钉位置第24页，共47页，2023年，2月20日，星期三Posterior-SuperiorLocation，Between11:00&2:00IntoPosteriorColumnInlinewithResultantForce螺钉位于后上象限，11:0-2:00点之间应用合力打入后柱ScrewPlacement螺钉位置第25页，共47页，2023年，2月20日，星期三SizeofScrews：螺钉大小•RimScrews=5.0mm边缘螺钉：5.0mm（目前多不用）•DomeScrews=6.5mm顶部螺钉：6.5mmWhataboutscrews?螺钉选择第26页，共47页，2023年，2月20日，星期三 •DomeScrews：

顶部螺钉 6.5mmTitaniumLow-Profile，钛合金，低切迹 3.2mmDrillBit钻头 3.5mmHexScrewdriver螺丝起子

•RimScrews：边缘螺钉（目前不用，58mm以上） 5.0mmScrews 2.8mmDrillBit钻头 2.5mmHexScrewdriver螺丝起子Whataboutscrews?螺钉选择第27页，共47页，2023年，2月20日，星期三BiometHipProductsLiner&Head（衬&头）RinglocArcom：10°防脱位，高边ArcomXL:第二代超高交联聚乙烯（标准，高边）ExceedABT：第四代DELTA陶瓷衬金属头：I型22mm，28mm，32mm，36mm陶瓷头：I型Delta粉陶，(ExceedABT)双动头（金属）：RinglocBi-Polar，I型，22mm

28mm第28页，共47页，2023年，2月20日，星期三BiometHipProductsHead（股骨头）金属头：I型22mm，28mm，32mm，36mm陶瓷头：I型Delta粉陶，(ExceedABT)双动头（金属）：RinglocBi-Polar，I型，22mm

28mm第29页，共47页，2023年，2月20日，星期三BiometHipProductsLiner（衬）Arcom：22,28头ArcomXL:22,28,32,36头ABT陶瓷衬：28,32,36陶瓷头

RinglocArcom：10°防脱位，高边ArcomXL:第二代超高交联聚乙烯（标准，高边）ExceedABT：第四代DELTA陶瓷衬第30页，共47页，2023年，2月20日，星期三BiometHipProductsLiner（衬）1955-1965年间：MOM关节滑面，70年代衰落；2000年后再次兴起，目前逐渐衰落

1963年：JohnCharnley：MPE，金属球头与骨水泥固定的聚乙烯髋臼，聚

乙烯材料引入人工关节，当时采用非交联聚乙烯。

在美国，现有60%的髋关节手术，100%的膝关节手术使用聚乙烯

产品1970年代起：COC关节滑面，也使CPE（陶瓷-聚乙烯）成为可能第31页，共47页，2023年，2月20日，星期三BiometHipProductsPolyLiner（聚乙烯内衬）聚乙烯内衬材料特性带来的临床问题：1、磨损率：硬度2、氧化度：自由基引起磨损---内衬变薄---内衬损坏---手术失败磨损---磨屑产生---骨溶解---手术失败氧化---内衬脆性增大，分层、碎裂等---手术失败第32页，共47页，2023年，2月20日，星期三BiometHipProductsPolyLiner（聚乙烯内衬）为了解决聚乙烯材料特性带来的临床问题，对非交联的聚乙烯材料进行交联处理（射线消毒），以增加其抗磨损特性，同时要平衡其抗氧化能力。因而出现了高交联聚乙烯，抗氧化的高交联聚乙烯E-poly等。第33页，共47页，2023年，2月20日，星期三Primary初次手术股骨柄:Cemented（骨水泥柄）Bi-Metric（UK）I型（3°）Cementless（生物柄）Bi-MetricX（US）EchoBi-Metric（US）I型Revision翻修手术股骨柄:Cemented（骨水泥柄）Bi-MetricHD/NK

Cementless（生物柄）Mallory-Head系列股骨矩替代型

ArcosModule系列人工髋关节置换假体知识---股骨柄第34页，共47页，2023年，2月20日，星期三人工髋关节置换假体知识---股骨柄水平偏心距颈长垂直偏心距柄长10cm柄的直径第35页，共47页，2023年，2月20日，星期三1892年，德国医学博士Wolff发表了著名的Wolff定律(骨转化定律)，这一法则得到了临床和实验的支持。骨的功能是承受活动期间骨组织的机械应变,骨骼具有适应这些功能需要的能力,称为Wolff定律。Wolff定律强调由于功能活动产生确定的骨骼形态。Wolff定律即骨的愈合总是沿着骨断端承受的生理压应力方向生长，简而言之，骨组织受到的应力或活动越多（合理范围），则骨的密度及强度越高。股骨柄设计理念—关于应力遮挡Wolff定律人工髋关节置换假体知识---股骨柄第36页，共47页，2023年，2月20日，星期三DesignedforUniformLoading

从远端负荷转为均衡负荷，

锥形设计避免了远端应力的集中

应力均匀分布在近端

DistalLoadingUniformLoading人工髋关节置换假体知识---股骨柄近端应力卸载设计：减少大腿痛减少应力遮挡股骨柄设计理念—关于应力遮挡第37页，共47页，2023年，2月20日，星期三

为什么采用3°双面几何锥度设计？

人工髋关节置换假体知识---股骨柄股骨柄设计理念—关于应力遮挡第38页，共47页，2023年，2月20日，星期三人工髋关节置换假体知识---股骨柄股骨柄设计理念—关于微孔涂层

为什么采用C-PPS涂层？

金属植入物与宿主骨之间不存在化学结合固定仅通过机械结合来达到微孔涂层的作用：是假体底层结构与松质骨接触的界面使假体达到充分的初始稳定性及长期固定第39页，共47页，2023年，2月20日，星期三钛珠烧结（Depuy）钛丝烧结（Zimmer）闭合微孔等离子匀浆喷涂金属蒸汽沉积法Regenerex2相加工技术人工髋关节置换假体知识---股骨柄第40页，共47页，2023年，2月20日，星期三钛闭合微孔等离子喷涂（C-PPS）源于美国Biomet，在钴铬钼材料上采用钛微孔等离子喷涂无需对底层结构进行加热，铸件保持精确的尺寸和强度骨在钛金属内的长入能力是钴铬钼合金的两倍–Hoffman1人工髋关节置换假体知识---股骨柄Randomporesizeanddistributionbetween100and1,000micronsinsizeSubstrate2.Mostporesaresmall:Initialfixatio