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【摘要】 ［目的］介绍陶瓷对陶瓷髋关节置换的手术方法，分析2种陶瓷髋假体的特点。［方法］自2001年11月～2006年6月间行101例123髋初次全髋置换手术，分别使用Osteonics ABC型和Option陶瓷对陶瓷人工髋关节系统。术中严格控制假体位置，并遵循安放陶瓷假体的特殊技巧。取2款陶瓷髋假体进行体外实验：测量理论最大活动范围，测量不同的臼杯位置对发生撞击的影响。［结果］临床和影像学结果令人满意。无骨溶解，无陶瓷碎裂和感染等严重并发症。1例陶瓷部件术中发生边缘崩裂现象，2例出现一过性髂腰肌刺激症状。实验结果：髋臼假体位置直接影响关节活动度。超半径设计对髋关节活动范围影响明显，理论活动范围和臼杯安放位置允许区间均较小。［结论］人工全髋置换术使用陶瓷对陶瓷型假体，需要掌握特殊的手术技巧，超半径设计假体安放要求适当增加髋臼假体前倾角。
【关键词】 髋关节； 人工假体； 人工全髋关节置换术； 陶瓷； 手术技巧
人工全髋关节置换术是一种治疗晚期髋关节病变的有效方法，但假体的磨损和松动问题始终没有得到完全解决。对于年轻病例，聚乙烯与金属关节面的磨损问题仍然严峻［1，2］。为此，关节外科医生进行了不同关节界面的尝试。由于陶瓷假体的安放在手术技巧方面与传统聚乙烯假体不尽相同，因此有必要总结手术要点，防止因操作失误引起的并发症。此外，作者还针对2款陶瓷假体的设计特点进行了体外实验，结果如下。
1 资料与方法
1.1 临床资料
本科2001年11月～2006年6月间行101例123全髋置换手术，男78例99髋，女23例24髋，年龄19～68岁，平均43岁。其中左髋62例，右髋61例，22例双髋同期置换。随访时间超过24个月的有67例76髋。术前诊断：股骨头缺血坏死78例，强直性脊柱炎10例，髋臼发育不良继发骨性关节炎8例，创伤性髋关节炎1例，原发性骨关节炎2例，髋关节陈旧感染1例，骨骺发育不良1例。
108髋采用Stryker公司的Osteonics ABC型陶瓷对陶瓷生物型固定的全髋系统；15髋采用Depuy公司的Option陶瓷髋系统。陶瓷部件均选用BIOLOX forte陶瓷球头和陶瓷内衬，髋臼侧采用CereLock的组合式髋臼假体，其陶瓷内衬与金属外杯形成锥形嵌合固定(图2)。
所有手术均采用侧卧位，后外侧入路，其中8例手术为了改善髋臼骨性覆盖行髋臼内壁截骨术。术前仔细模板测量。手术中控制髋臼假体于外倾40°±5°，前倾20°±5°位。注意去除假体周围骨赘或多余覆盖。安放假体前使用试模复位。安装内衬前应彻底清洗植入物和金属床，拇指沿金属杯一侧推入，并检查是否同心圆到位，最后进行敲击。股骨侧手术方法与普通全髋置换手术相同。
1.2 实验方法
取得ABC型和Option陶瓷对陶瓷髋关节系统样品。针对二者颈部形状的不同和2种球头直径的配伍选择，体外测量假体在冠状面和矢状面上的最大理论活动范围(tROM)，即柄颈在髋臼假体开口的正中垂面运动范围。再将髋臼假体固定于模拟器上，臼杯开口平面与水平面分别成角35°、45°、40°和55°，髋臼开口方向与冠状面分别成角-10°、0°、10°、15°和30°(图1)，记录撞击发生时股骨假体的屈曲、伸直、内收、外展的角度。为规避其他影响活动范围的因素：均配伍标准颈长股骨球头，股骨柄颈干角131°，前倾10°。根据正常髋关节活动范围计算髋臼假体的“安全区”。
2 结果
2.1 临床结果
髋臼假体外径最大56 mm,最小48 mm，髋臼倾斜角平均40°(35°～45°)，18髋(14.6％)辅助螺钉固定。34髋选用28 mm陶瓷球头，其余89髋(72.6％)均使用32 mm球头。
本组病例术前Harris评分平均56.4分(17～79分)，术后(67例获得随访≥24个月)平均95.3分(86～100分)。使用2种假体的病例术后Harris评分差异没有统计学意义(P=0.875)。1例术中出现陶瓷内衬的边缘崩裂现象(chiping)，无术后陶瓷部件的破碎；有2例使用ABC髋臼的患者出现伸屈和外旋髋关节时腹股沟区的疼痛，抗阻力伸髋时加重。拍片显示假体无松动迹象，而髋臼前倾角较小，髋臼假体前侧边缘突出，考虑为髂腰肌刺激症状。保守治疗后2位病人都在术后1年内症状好转。随访无1例假体失败需要翻修，无1例发生感染。术后X线片显示假体位置满意，无可观察到的磨损迹象，亦未发现骨溶解表现和异位骨化。
2.2 实验结果
ABC型髋关节假体的撞击发生在金属杯边缘与柄颈之间；而Opdon型髋假体则发生在陶瓷内衬边缘与金属柄颈之间(图2)。不同的颈部设计和球头大小对髋关节的活动度是有影响的。2款假体的实测理论最大活动范围见表1。
作者测量不同的髋臼假体安放位置对关节活动度的影响。实验发现，髋臼假体的安放位置不同，髋关节的活动范围变化明显，见表2、3。视满足屈髋120°，伸髋20°，髋内收30°、外展45°时不发生撞击的位置为“安全区”(见表2)。臼杯外倾角为55°时(斜体字部分)虽满足关节活动度要求，但不符合关节稳定性和摩擦学的要求，故未划入“安全区”。
表1 2款假体的理论最大活动范围（略）
表2 ABC型髋关节系统实测活动角度(屈→伸)，阴影部分为“安全区”（略）
表3 Opition型髋关节系统实测活动角度，(屈→伸)，阴影部分为“安全区”（略）
3 讨论
陶瓷材料具有良好的生物相容性、出色的耐磨损性能和高强度。Sedel等报告陶瓷髋的临床平均磨损率是3 μm／年［3］，较金属对聚乙烯假体低近百倍。陶瓷部件磨损微粒表现出的生物学惰性也使其较少引起细胞反应和骨溶解。这些特性使得陶瓷髋对年轻、活跃程度高的病人具有巨大的优势。陶瓷髋的另一个优点是在不显著增加磨损量的前提下使大尺寸球头的应用成为可能，进而增加关节活动范围并降低脱位率［4］。本组病例中，72.6％的病例使用了32 mm的球头，无1例发生术后脱位。
人们对陶瓷髋的最大顾虑是陶瓷部件发生破碎。其实，陶瓷部件需要通过严格的破碎实验，平均破碎载荷达到46 kN，近5倍于人体的正常最大载荷。文献报道现代陶瓷假体的陶瓷崩裂的发生率为0.015％［5］。本组病例术中出现1例边缘崩裂，发生在调整髋臼假体位时，敲击金属杯边缘引起形变，发生了陶瓷内衬边缘的崩裂。
手术操作技巧对于陶瓷髋手术的成功至关重要。首先要强调的是假体的位置，即所谓“安全区”［6］。假体位置不但应保证关节的稳定性，满足摩擦学要求，还意味着在理想的活动范围内不会发生骨和软组织的撞击。从理论上讲，很难找到一个通用的假体安放标准，但陶瓷界面的使用给假体的安放确实提出了更高的要求。具体表现在：(1)减小髋臼外倾角，即使其<45°。这样做首先会有利于关节面应力的平均分布，和应力传导，进而减小陶瓷边缘碎裂的发生率［7］；(2)增加髋臼前倾角，随着髋臼外倾的减小，髋臼对股骨头的覆盖偏向上方，因此后方的覆盖相对变差；后方入路也增加了脱位的风险；还有陶瓷内衬缺少防脱位的唇边设计，这些问题都需要适当增加髋臼前倾角来解决。同时，这样作也会减少髂腰肌刺激症状的发生率。减小外倾和增大前倾是否会增加撞击的危险呢?作者带着问题进行实验，结论是肯定的(表2，3)，特别是超半径设计的假体设计，其安全区相对狭窄，更要求在减少外倾的同时增加前倾角度。
第二，采用保守性的股骨截骨，也就是说相比普通全髋手术的第一次截骨少一些。这是因为陶瓷髋假体提供头颈的配伍方案相对较少，比如作者还没有看到偏心设计的陶瓷内衬，陶瓷股骨头不能采用裙边设计也没有加长型号等等。当手术需要调整肢体长度和软组织张力时，可供选择的方案也相对少。因此作者认为，初次股骨截骨时适当的保守是必要的。试模复位后体会关节张力和稳定性之后，如有必要时再次截骨的方法不失为较安全的策略。
第三，试模的使用也十分必要。由于陶瓷与金属部件的组配界面往往只能使用1次，有些操作熟练的术者，依靠个人经验不使用试模，这在陶瓷髋的手术中是不值得推荐的。本组中的1例术中发生内衬崩裂病例就是因为没有使用试模，再次调整臼杯位置时将陶瓷内衬损坏。
作者的实验发现超半径设计明显地减小了假体的理论最大活动范围。ABC陶瓷髋系统的特点是金属杯的边缘高出内衬3 mm，因此柄颈部的撞击均发生在金属外杯上(图2)。这样陶瓷内衬被较好的保护起来，但髋关节的活动范围减少了。其次，ABC系统的股骨柄部截面为圆形，而Option系统为矩形，即矢状径<冠状径(图2示)，这使得相同球头直径的2种假体在矢状面上的活动范围亦有所差别(见表1)。这些都对ABC型假体的臼杯安放位置提出更高要求(如表2所示)，即应在满足外倾角≤45°的情况下，增加前倾角(>15°)。反之，采用旋转中心与髋臼开口重合的Option假体，其撞击发生在陶瓷内衬边缘，理论最大活动范围和“安全区”均较前者大。
在我国，有很多的活跃程度较高的年轻病人需要行人工全髋置换术。目前，国外已有很多陶瓷髋成功治疗年轻病例的中长期随访。基于本组病例的成功经验，作者认为在那些年轻、活跃程度较高的病例中使用陶瓷对陶瓷髋假体初期临床结果令人满意，远期的安全性有待临床的密切观察。使用陶瓷对陶瓷髋关节假体应该严格控制假体位置，熟练掌握特殊的手术技巧。
图1a 不同的髋臼倾斜角示意图（略）
图1b 前倾角示意图（略）
图2 ABC型髋假体(2a)的撞击发生在金属杯边缘与柄颈之间(箭头)；而Option型髋假体(2b)则发生在陶瓷内衬边缘与金属柄颈之间；同时颈部较小的前后直径也增加了该髋假体在矢状面上的活动度（略）
【参考文献】
［1］ Letitia B,Robert K,Meera S,et al.Early failure due to osteolysis associated with contemporary highly crosslinked ultrahigh molecular weight polyethylene.A case report［J］.J Bone Joint Surg（Am）,2004,86:1051-1056.
［2］ 高辉，寇伯龙，吕厚山.全髋置换治疗先天性髋臼发育不良临床疗效观察［J］.中国矫形外科杂志，2006，14（23）：1778-1780.
［3］ Sedel L.Evolution of aluminaonalumina implants: a review［J］.Clin Orthop，2000,379:48-54.
［4］ Heisel C,Silva M,Schmalzried TP.Beating surface options for total hip replacement in young patients［J］.J Bone Joint Surg(Am),2003,85:1365-1378.
［5］ Garino, JP.Ceramiconceramic total hip arthroplasty:the USA experience.Bioceramics and alternative bearings in joint arthroplasty［C］.Springer, Darmstadt,2005,95-100.
［6］ Widmer KH.Is there really a "safe zone" for the placement of total hip components?Bioceramics and altemative bearing in joint arthroplasty［C］.Springer:Darmstadt,2006,249-252.
［7］ Garino JP.Modem ceramiconceramic total hip systems in the United States early results［J］.Clin Orthop,2000,379:41-47.
作者单位：北京积水潭医院 矫形骨科，100035