科室: 骨外科 副主任醫師 孫鵬飛

  陶瓷人工關節假體具有耐磨、生化惰性等特點,臨床上假體鬆動發生率較少,正備受關注。陶瓷人工關節經歷了四代工藝技術的改進,現日趨完善。第一代人工陶瓷關節從1974到1988 年,第二代從1988 年到1994 年,第三代陶瓷關節從1994 年至今,第四代陶瓷關節已於2003年開始應用臨床。人工陶瓷關節歷經變遷,在臨床治療上取得了長足發展。在各類假體中具有明顯優勢。上述這些,使陶瓷假體發生磨損和溶骨現象減少,假體使用壽命延長。這在年輕而富於運動的關節置換患者中特別有優勢。
  第四代陶瓷關節陶瓷耐磨性帶來的是脆性增大,在臨床上容易引起假體破損。第三代陶瓷假體存在裂紋擴充套件(crack  propagation),為發生破損的前兆。為此,第四代人工陶瓷關節複合了氧化鋯等數種氧化晶體材料,其組分為Al2O3(約82%)、ZrO2(約17%)、SrO 等(約1%),其效能已較大幅度地優越於第三代陶瓷關節,單斷裂韌性就從3.2 升至6.5 MPam1/2。之所以選擇氧化鋯,是因為其具有良好的韌性和強度,其抗牽引強度可達900-1200MPa,抗壓縮能力達2000MPa。
  複合這種特殊陶瓷材料後,晶體顆粒會更小。更重要的是,氧化鋯可以分散和吸收斷裂的能量,抑制裂紋擴充套件。第四代陶瓷關節已於2003年開始用於臨床,代表產品為Biolox@delta。其不但具有極強的抗碎裂效能,而且有極高的抗斷裂韌性。實驗室研究顯示,在Biolox delta 對Biolox delta 關節面,條狀磨損(stripewear)發生率比第三代陶瓷關節假體明顯減少[10]。通過對破損的Biolox®delta 球頭進一步研究,該條狀磨損面的粗糙高度僅為55nm,仍低於正常金屬球頭和同類假體的表面粗糙程度。據Chevalier報道,法國在過去5 年,已有250000例Biolox delta 人工關節相繼用於臨床。

  20 世紀70 年代,法國外科醫生Boutin 首次應用人工陶瓷關節。而後Mittelmeier 醫師於1974年設計出全陶瓷介面的人工關節,並於80年代開始應用於臨床。但第一代人工陶瓷關節存在很高的破損率。而後的第二代人工陶瓷關節破損率高達3.4%。因此,早期人工陶瓷關節假體未廣泛應用。通過對第三代陶瓷生產工藝進行嚴格的力學實驗和破損實驗,使其平均載荷達到46kN,接近5倍人體重的載荷,使假體破損率降至0.004% 。
  目前,使用最為廣泛的是由德國CeramTec 公司製造的第三代氧化鋁人工陶瓷關節(Biolox@forte)。而第四代陶瓷關節假體已於2003年用於臨床,臨床療效已有報道。對第四代陶瓷假體隨訪六年,65000 個球頭和40000 個植入物均未見破損。但是Hwang 報道了一例Biolox delta假體出現臼緣破損,此假體使用了forte 陶瓷球頭。
  臨床研究表明,使用32mm 或36mm的大直徑球頭,相對於28mm的球頭(4.63%),其關節半脫位、脫位及破損的總體發病率只有0.88%。這使關節活動度增大,關節脫位的風險降低,可使陶瓷關節假體耐用性和安全性提高。 隨著製作工藝和手術技術不斷改進,陶瓷人工關節破碎髮生率將進一步降低。一方面,需要進一步研究如何使晶體顆粒更小,顆粒硬度更大;另一方面,尋找研發新型複合材料和工藝途徑,以此進一步降低陶瓷破碎風險。隨著關節置換更多應用於年輕患者,追求假體更大的活動度以及避免溶骨反應將是另一個方向。同時具有良好生物活性或富含活性因子的生物性股骨柄和臼杯植入材料將受到進一步關注。

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