科室: 骨科 副主任醫師 張敬東

  人工關節置換術是指採用金屬、高分子聚乙烯、陶瓷等材料,根據人體關節的形態、構造及功能製成人工關節假體,通過外科技術植入人體內,代替患病關節功能,達到緩解關節疼痛,恢復關節功能的目的。

  人工關節置換術是二十世紀最成功的骨科手術之一,它讓無數患有終末期骨關節疾病的病人重新恢復正常的生活。2007年權威醫學雜誌《Lancet》發表的評述性文章,甚至將人工髖關節置換術稱為“世紀性的手術”(The Operation of The Century)。

  儘管沒有準確的統計數字,但根據保守估計,全世界每年有超過150萬人接受人工關節置換術。而隨著社會人口老齡化、平均壽命的不斷延長以及生活質量的進一步提高,對人工關節置換術的醫療需求也在持續增長。我國這種需求則表現的更加突出。

  目前,膝關節置換和髖關節置換是人工關節置換術中最常見的兩類手術,其十年的成功率已經超過90%,更有80%以上的患者可以正常使用植入的假體長達20年以上,甚至伴隨其終生。除此以外,肩關節、肘關節、踝關節等關節置換也在不斷髮展,取得了良好的中、長期結果。隨著生物材料與外科技術的進步,陸續出現了腕關節、指間關節、跖趾關節等小關節置換術,為患有嚴重小關節疾病的患者帶來了希望。

  歷史

  在出現人工關節置換術之前,醫學家們從未停止過對關節疾病治療的探索。毀損關節面切除術(Resection),關節融合術(Arthrodesis),截骨術(Osteotomy),關節成形術(Arthroplasty),以及截肢術(Amputation)等,這些治療方式曾被廣泛用於關節疾病的治療中,有些至今仍在特定的患者中使用,但是這些術式多以犧牲關節功能,降低患者生活質量來達到解決關節疼痛,治療關節疾病的目的。

  十九世紀末,德國柏林的Themistocles Gluck醫生經過了一系列的動物實驗,證實人體可以接受外來的植入物後,首先在一些關節結核的患者中,採用象牙(Ivory)製成膝關節假體,然後用樹脂(Resin)和石膏(Plaster of Paris)混合後將假體固定在膝關節部位。以現代的觀念來看,顯然這種關節不會獲得成功,但在人工關節置換髮展史中,無疑是一個閃亮的起點。

  下一個值得紀念的時間是1938年,來自英國倫敦的Philp Wiles醫生在他治療的六例Still病的患者中植入了由不鏽鋼(Stainless Steel)製造的髖臼和股骨假體,髖臼用螺釘固定,股骨頭連線有柄和輔助的鋼板螺釘固定。儘管由於二戰和其它的原因,Wiles醫生並沒有繼續他的工作,但這已經成為人工髖關節置換的完整雛形。

  隨後的幾十年間,美國的Smith Pertersen,Moore,F. R. Thompson,Haboush,法國的Judet兄弟等醫生在人工關節置換方面都做出了有益的探索。但是,直到1962年,英國的John Charnley醫生提出了低摩擦人工髖關節置換理論,人工關節置換術,特別是人工髖關節置換進入到了嶄新的紀元。Charnley醫生設計了頭直徑為22.5mm的不鏽鋼股骨假體,經過多次實踐最終採用耐磨的高分子聚乙烯製成髖臼,並使用聚甲基丙烯酸甲酯(即骨水泥)固定假體,這三項革新奠定了低摩擦人工關節置換術的基礎。這種低摩擦人工髖關節較少發生鬆動,遠期結果優異,至今Charnley型人工髖關節置換術仍為衡量其它髖關節置換術的金標準。而Charnley醫生也不斷的改進他的假體設計和手術技術,使得人工髖關節置換術的結果變得可以預期,很快數以千計的患者因Charnley醫生的治療髖關節疾病得以痊癒,來自世界各地的醫生也紛紛來到Charnley所在的醫院學習此項技術並加以推廣。英國女王為感謝Charnley醫生對醫學做出的貢獻,授予其爵士頭銜的榮譽。因此,Sir John Charnley也被譽為“人工關節之父”。

  金屬、聚乙烯、骨水泥等材料在人工髖關節置換中大獲成功後,世界各地學者開始設計更多型別的人工關節假體,將其拓展到膝關節、肩關節、肘關節、以及手、足的小關節置換中。

  二十世紀七十年代,美國的John N Insall醫生成為另一位人工關節的巨匠。他致力於研發的全髁型人工膝關節(Total Condylar Prosthesis)成為膝關節假體設計的經典及里程碑。受全髁型人工膝關節理論及設計啟發,發展出許多成功的人工膝關節假體,使得膝關節置換成為一種常規手術,為數以百萬計的患者帶來了健康的生活。由於膝、髖關節退行性骨關節病發病率的不同,膝關節置換的需求要遠大於髖關節。在北京、上海等主要城市的人工關節置換中心,膝關節置換的患者比例已經超過70%。

  進入二十一世紀,隨著醫用生物材料改進、外科手術技術進步、醫學工程技術的介入,人工關節置換術正在走向精確化、微創化,手術成功率得到極大的提升,假體的遠期生存率也在不斷改善,人工關節置換術正在走下神壇,成為骨科關節疾病治療領域的一個常規治療手段。

  適應症

  人工關節置換術用於治療終末期的關節疾患。

  (1) 嚴重的骨性關節炎;

  (2) 類風溼性關節炎,創傷性關節炎,強直性脊柱炎,先天性發育畸形導致的關節炎或關節疼痛、活動功能障礙,Paget病,以及骨關節的腫瘤等;

  (3) 出現以上疾病的患者尚需符合以下標準才適宜進行人工關節置換術:

  ①關節面骨和軟骨破壞的影像學改變;

  ②有中度到重度持續性疼痛;

  ③經過至少半年的保守治療,功能和疼痛無法改善。

  保守治療至少應包括:非甾體類抗炎藥物及其它型別的止疼藥物、理療、助行裝置(手杖、柺杖等)以及有意識的減少關節負荷的生活、工作習慣的改變;

  ④患者能夠積極配合醫生治療,有良好的依從性;

  (4) 年齡已非人工關節置換的決定性因素。最初,受限於早期的人工關節假體設計及材料磨損效能的限制,以及手術技術尚不成熟,一度認為人工關節置換隻適用於65歲以上人群。 但隨著更多的新型耐磨材料在人工關節中廣泛應用,手術技術特別是翻修技術的大幅度提高,各種翻修假體設計日趨完善,而人們對生活質量的要求也不斷提高,越來越多的高齡人群和年輕人因為嚴重的關節疾病接受人工關節置換術。

  成功的要素(4P要素)

  (1) (Patient Selection)必須選擇合適適應證的患者

  人工關節置換術儘管已經獲得很大的成功,但仍然難以滿足年輕患者大活動量,長期使用的要求;對於某些高齡患者,其伴隨有其它器官的嚴重疾患,或者難以配合醫生進行早期的關節功能康復,也不適於關節置換。保證患者安全永遠是人工關節置換術要考慮的第一位的問題。

  患者必須具備滿足手術要求的全身狀況及良好的精神狀態,同時要對人工關節置換術有合理的預期。

  (2) (Procedure)手術操作技術

  人工關節置換術對醫生的手術操作技術要求很高。

  首先人工關節置換術中除了要對關節的病灶進行切除以外,需要深刻理解關節的運動學原理,將人工關節的假體安裝在準確的位置,既能使假體獲得良好的穩定性,又能恢復關節的正常運動。

  其次,人工關節置換術中要使用到大量的工具器械。醫生必須掌握工具器械的設計原理,熟悉使用方法,這就需要大量的理論學習和臨床實踐。在我國,還有一個特點,即多數患者在尋求關節置換時,關節疾病已至晚期,存在嚴重的關節畸形和骨缺損等情況。這更需要醫生有紮實的理論基礎及豐富的臨床經驗,才能靈活的處理手術中出現的複雜情況。國外有研究表明,年手術量小於30例的醫生治療的患者更容易出現併發症。

  (3) (Prosthesis Selection)假體選擇

  許多患者簡單的理解為人工關節假體“越貴越好,越新越好”。

  其實不然,首先,人工關節假體需要在人體內長期發揮效能,而新的假體往往僅在實驗室內經過模擬測試。儘管實驗資料表明可以使用較長時間,但由於人體環境極其複雜,關節假體能否在人體內發揮長期效能則存在疑問,需要時間檢驗。

  其次,人工關節假體種類繁多,其設計的解剖學資料來自於不同種族的人群,初衷是針對不同型別疾病的患者,因此貴的假體、新的假體未必是最適合您的假體。

  再則,醫生對於假體的熟悉程度也在很大程度上決定了臨床的結果,一種新的假體,可能剛剛進入到臨床使用,醫生還缺乏實踐經驗,對於假體的特性可能還不熟悉,反而會延長手術時間,增加術後併發症。

  因此,更為準確的理解是,“沒有最好的假體,只有最適合你的假體”。

  (4) (Peri-operation Management)圍手術期管理

  一例人工關節置換術的成功,是一個團隊共同努力的結果。手術醫生在其中扮演主要角色,而麻醉師、內科醫生、護士、康復師等同樣重要而不可或缺。西方發達國家的人工關節置換術已經非常成熟,因此在人工關節置換的醫療中心形成了一個穩定的團隊,對於需要進行人工關節置換的患者採用標準化的處理流程。這大大提高了手術的安全性和成功率,也縮短了患者的住院時間及降低了患者的醫療支出。

  圍手術期管理涉及患者術前全身狀況的評估,麻醉評估及操作,術中手術醫生及器械護士的熟練配合,術後止疼,抗感染,康復等諸多方面。

  成功的人工關節置換術以上四個要素缺一不可。

  效果

  人工關節置換術主要目的是:緩解關節疼痛,糾正關節畸形,恢復關節功能,提高患者生活質量。

  每一位將要進行人工關節置換的患者都非常關心“人工關節能夠使用多少年?”,也即人工關節的使用壽命問題。人工關節作為一種器官替代物,必然存在磨損與失敗的問題,但現代人工關節假體已經能夠達到良好的長期生存率。英國國立衛生院(NHS)提出了人工關節置換術的標準,即十年的成功率至少達到90%以上,稱為NICE標準。而在臨床實踐中,已有大量資料表明通過良好的手術技術,選擇合適的人工關節假體,在患者的充分配合下,人工關節置換,特別是膝、髖關節置換的20年的優良率可以達到90%以上。這可以從多個國家的人工關節登記系統中獲得證明。隨著人工關節假體設計及材料的改進,手術技術、康復措施等日趨完善,有理由相信人工關節置換會取得更加優異的結果。

  人工關節置換術後,患者可以重新恢復到正常的工作生活和社交活動中,除了醫生認為不能或者不建議從事的劇烈對抗性活動以外,患者可以進行諸如跑步、游泳、羽毛球、高爾夫球、自行車、騎馬、舞蹈、太極等各項運動。

  常見併發症

  人工關節置換術的常見併發症可分為幾個方面,其中有的併發症和患者的疾病和自身身體狀況有關,有的和醫生的手術技術操作有關,有的則和人工關節假體本身有關。而往往在臨床工作中出現的併發症和失敗是多種因素共同作用的結果。

  常見的併發症有:

  (1) 人工關節假體鬆動;

  (2) 人工關節機械性失敗,如脫位,磨損,鎖定機制失敗,假體斷裂等

  (3) 深靜脈血栓形成(Deep Venous Thrombosis)和肺動脈栓賽(Pulmonary Thrombosis);

  (4) 人工關節置換術後假體周圍感染;

  (5) 術後神經損傷,血管損傷,假體周圍骨折;

  (6) 人工關節置換術後關節不穩定,關節僵硬;

  (7) 人工關節置換術後疼痛。

  最新進展

  相對於醫學中其它領域而言,人工關節置換術還是一項比較新的技術,因此它的發展也相當迅速。人工關節置換術的特點是對高效能的材料,仿生的假體設計,精確易用的手術器械有很高的依賴性,所以相關學科的研究深入和新發現直接帶來人工關節置換的進步。近二十年,在人工關節置換領域出現了許多新的進展。

  新材料在人工關節假體中廣泛使用,降低了假體的磨損,延長了假體的使用壽命,同時又具有更好的生物學相容性。例如陶瓷(Ceramic)、高交聯聚乙烯(Higher Cross linked Polyethylene)、新型鈦合金(Titanium Alloy)、鉭金屬(Tantalum)等新材料正在人工關節假體的製造中佔據越來越重要的地位。

  人工關節假體的設計日趨完善,甚至向個性化的假體邁進。人工關節假體包括初次置換用假體和翻修手術用假體。翻修手術往往病情複雜,對假體的要求更高,需要許多輔助的元件,預先製造的假體在很多情況下不能滿足實際的需求。現在已有定製化的假體,根據病人術前的CT或MRI掃描,使用金屬3D列印技術(如電子束熔融技術 Electronic Beam Melting),快速精確的製造出患者個性化的假體。以往,向國外定製一個假體,需要耗時數月,耽誤患者治療,且費用及其昂貴,現在國內已可生產定製化假體,大大節約了時間和醫療費用。

  人工關節置換術更加精確化。計算機導航,機器人手術,術前導航等新技術正不斷被應用到人工關節置換中。國內已經出現數個年置換關節數量超過千例的醫學中心,除了使用常規的操作技術以外,以上新技術也被引入到臨床實踐中,在熟練的常規手術保障下,新技術的使用更加得心應手,使得關節置換的效果更加出色。

注:此資訊源于網路收集,如有健康問題請及時咨詢專業醫生。


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