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全髋关节置换术（THR）是严重髋关节疾病的一种有效的治疗手段，近年来取得了很大的进展，但术后假体的松动以及假体周围关节感染一直是困扰骨科医生的两大并发症，防治THR松动及感染的发生是目前人工关节外科最重要的课题。本文对上述两大并发症的病因、临床诊断要点及近年来防治上的最新进展综述如下。
1 THR术后松动研究进展
1.1 松动原因 发生松动的生物力学原理在于:假体插入股骨髓腔，改变了股骨近端的正常应力分布，原由股骨近端承受的应力部分经髓内假体直接传至股骨远端，造成股骨近端应力遮挡。异常应力引起骨组织自我调节，重新塑形以使局部骨组织应力场恢复到正常水平，构成了假体松动的力学启动因素 ［1］ 。目前认为，假体的松动主要与假体的界面应力和假体界面结合强度两方面有关。界面应力主要包括体重、活动度、摩擦扭力矩和假体撞击等。界面结合强度则与固定方式及骨结构本身有关。非骨水泥固定型假体的界面结合强度，取决于假体固定的范围、分布及与其结合的周围骨组织的完好情况。而骨水泥固定者，还受周围骨水泥强度、骨水泥与周围骨组织的均匀接触程度等影响。尽管应力遮挡等力学因素可引起假体周围骨组织的重新塑型，但并不是引起松动的直接原因。假体与骨之间的摩擦产生的磨损微粒激活巨噬细胞，从而产生各种骨吸收因子导致骨吸收才是假体松动的最直接原因。出于对骨水泥或假体的一种组织反应，在假体周围常形成一种纤维组织界膜 ［2］ 。这种纤维组织产生的原因与骨水泥等异物刺激以及骨与假体之间的微动有关 ［3］ 。有研究发现，界膜由纤维组织基质和大量的巨噬细胞及巨细胞组成 ［4］ 。也有学者认为，骨水泥界膜由致密结缔组织组成，同时伴随慢性炎症反应 ［5］ 。进一步研究发现，界膜中的组织细胞和巨噬细胞中含有大量骨水泥和聚乙烯微粒 ［6］ 。Amstutz等 ［7］ 提出由于材料性能、关节面以及界面的活动，都会不同程度产生磨损微粒，原始关节面之间磨损是产生微粒的主要形式。Huo等 ［8］ 在12个翻修术中，发现所有界膜中均含骨水泥颗粒，11个界膜中含有聚乙烯颗粒，仅4例界膜含有金属颗粒，并认为骨水泥技术不佳是导致界面活动、产生微粒的主要原因。目前认为骨水泥-骨界面的后期松动与界面内的骨水泥颗粒有密切关系。在长期固定的人工关节中，骨水泥可发生疲劳碎裂，而且长久的关节微动可导致骨水泥磨损并产生许多颗粒。这些骨水泥颗粒可导致主要由巨噬细胞和巨细胞参与的异物反应。虽然这些细胞不直接进行骨吸收，但它们在吞噬骨水泥颗粒后可释放某些介质，最后导致界膜增厚、假体松动。利用免疫组化和组织培养技术，发现界膜中含有诸多骨吸收因子。Goodman等 ［6］ 报道，松动后的界膜与未松界膜比较，含有较高的PGE2，胶原酶无明显差别，在界膜中未发现IL-1。Kim等 ［9］ 报道，界膜中均含有较高的PGE2、IL-1和胶原酶。巨噬细胞激活后，可释放多种细胞因子，其中既有骨吸收激活因子，也有骨吸收抑制因子，正常状态下这两类因子平衡，在某些特定条件下巨噬细胞被激活，释放的骨吸收因子增多，导致骨溶解及假体的松动。
1.2 松动的诊断与防治 无菌性松动在临床上最早表现为X线片上的假体周围透明带和骨溶解 ［10］ 。当患者出现髋关节疼痛，活动障碍时往往已在松动的晚期，甚至发生了假体的下沉、脱位。Galante ［11］ 等通过对HG非骨水泥假体术后至少5年的随访，发现在固定良好的股骨柄周围，局灶性骨溶解发生率约为8%，大部分出现在柄体Gruen分区的3、4区，病灶呈进展性，多在术后4年时发生，但患者一直未表现出任何临床症状。因此有必要让患者经常复查X线片，了解骨溶解的程度，而早期采取防治措施。髋关节翻修术中可发现与X线表现相对应的界膜和侵蚀性肉芽肿，有学者直接在术中提取了界膜中的微粒物质，进而对微粒的产生，微粒诱发的组织反应，以及所导致的临床结果进行了深入研究。但目前的研究结果表明，由于关节摩擦和微动，必然会产生微粒，而微粒的产生，又会在假体周围产生异物反应，激活细胞因子，加剧微动和关节摩擦，二者相互促进，最终导致假体松动 ［12］ 。因此，如何解决无菌性松动的手段，增加固定的稳定性，提高材料的耐磨性，以及如何应用抗骨吸收因子药物，均有可能成为解决无菌性松动的有效方法。
临床实践证实，通过提高骨水泥技术、改进假体材料及设计、注重手术技巧、个体选择及生物相容性，应用药物治疗等，松动是可以延期或预防的。近年来，研制了大量的非骨水泥假体，以直接避免骨水泥假体的高骨水泥松动发生。有许多改进以减少磨损颗粒，如减小股骨头的几何大小，各种近端假体表面的微空设计。临床已开始普遍使用第三代骨水泥技术，使骨与水泥之间达到一个稳定封闭的界面，使之引起炎性反应、骨溶解的磨损颗粒不能进入到界面之中。在手术技巧方面也逐渐在积累经验，不断完善。另外，疾病、药物及全身情况对假体长期稳定性的影响也十分重要。现已证实，老年性骨结构本身的衰变也是引起假体松动的一个原因。因此，针对不同类型患者，采用恰当的固定方法，应用新一代骨水泥技术或生物固定技术，对减少松动发生具有重要意义。
2 全髋关节置换术后假体周围关节感染研究进展
2.1 感染原因 微生物可通过三级细胞表面间相互作用而附结于假体表面。当假体被植入机体后，细菌与机体组织细胞竞争性的与生物材料表面相结合 ［13］ 。使一部分细菌由此粘附于假体表面，形成一层生物保护膜。该膜的细胞外粘多糖或蛋白多糖复合物可进一步保护细菌免受抗生素与宿主细胞的进攻而导致感染的发生。同时，临床上大量耐药菌株的出现也是术后并发感染的一个重要原因。并且从患病人群来看，THA患者多为老年人，免疫功能已不健全，对安放假体过程所造成的损伤，不能激发有效的免疫应激反应也是导致感染的一个关键因素。
2.2 感染的诊断与防治 感染的最常见的临床表现是患髋休息痛与渗液 ［14］ 。X线显示透光线、局限性溶骨破坏及骨膜成骨对诊断感染很有价值 ［15］ ，当然也存在一定的假阴性率。对可疑病例实施核素扫描会有所帮助 ［16］ 。如经过以上检查后仍不能确定是否感染，要进一步采取髋关节穿刺抽吸。有学者对连续270例THA后患者进行翻修前关节穿刺，有6个髋确诊为感染，而其中4个髋穿刺培养阳性，另外254个非感染髋，13%呈穿刺培养假阳性 ［15］ 。由此看来，当关节穿刺液培养阴性而其它临床指标十分可疑时，仍需要进行髋关节翻修，术中进行肉眼观察和病理学检测（革兰染色与速冻病理）。
使用抗生素对预防感染很有意义。但对于围手术期选用抗生素的种类和使用时间，尚存在很大争议。预防性使用抗生素及术中使用含抗生素的骨水泥都不失为一种预防感染发生的积极措施，但重视术中的培养结果则更为必要 ［17］ 。采集标本宜从术野的不同部位多采集几份，进行常规需氧、厌氧及真菌培养，再根据培养结果选用抗生素。值得一提的是，当已并发感染，假体无法保留时，可以在扩创、取出假体后立即进行假体再置换术并用含抗生素的骨水泥固定假体。也可以在取出假体数月后再置换。关键要根据术中所见的骨与软组织条件及患者身体状况决定。尽管前者有花费少，省去患者二次痛苦的优点，但临床资料显示，后者在防止感染再发生上似乎更具安全性 ［18］ 。
3 结束语
THR技术被认为是骨科领域20世纪最令人振奋的科研成果，它极大地改善了关节疾病患者的生存状态，但术后假体的松动及感染已成为手术失败的最重要原因。大量科研及临床事实证明，假体产生微粒与溶骨是无法克服的，后者与假体松动密切相关。在一定条件下，术后关节感染与 假体松动又是相互促进的，关节的摩擦和微动，必然会在假体周围形成界膜和微粒，这就为病原微生物提供了繁殖的温床;反之，关节周围的感染所造成的骨质破坏，也是关节松动下沉的一个原因。因此，要减少上述并发症的发生，必须考虑到各方面的因素的影响，选择合适的适应证，采用恰当的固定方法，应用新一代骨水泥技术或生物固定技术、正确的术前术后处理及增强患者免疫功能等，都将对延长假体使用寿命起到有益的作用。
参考文献
1 Sanchez-Sotelo J，Berry DJ.Epidemiology of instability after total hip replacement.Orthop Clin North Am，2001，32（4）:543-552，vii.
2 Bono JV.The role and results of proximal modularity in primary total hip replacement.Instr Course Lect，2002，51:75-80.
3 Goodmen SB，Fornasier VL，Kei J.The effects of bulk versus particulate polymethylmethacrylate on bone.Clin Orthop，1988，（232）:255-62.
4 Horikoshi M，Macaulay W，Booth RE，et al.Comparison of interface membranes obtained from failed cemented and cementless hip and knee prostheses.Clin Orthop，1994Dec，（309）:69-87.
5 Acklin YP，Berli BJ，Frick W.Nine-year results ofMuller cemented tiˉtanium Straight Stems in total hip eplacement.Arch Orthop Trauma Surg，2001，121（7）:391-398.
6 Goodman SB，Chin RC，Chiou SS，et al.A clinical-pathologic-bioˉchemical study of the membrane surrounding loosened and nonloosened total hip arthroplasties.Clin Orthop，1989，（244）:182-187.
7 Amstutz HC，campbell P，Kossovsky N，et al.Mechanism and clinical significance of wear debris-induced osteolysis.Clin Orthop，1992，（276）:7-18.
8 Huo MH，Salvati EA，Lieberman JR，et al.Metallic debris in femoral endosteolysis in failed cemented total hip arthroplasties.Clin Orthop，1992，（276）:157-168.
9 KimKJ，Chiba J，Rubash HE.In vivo and in vitro analysis of membranes from hipprostheses inserted without cement.Bone Joint Surg Am，1994，76（2）:172-180.
10 Jaroszynski G，Woodgate IG，Saleh KJTotal hip replacement for the dislocatedhip.Instr Course Lect，2001，50:307-316.
11 Galante JO.Causes of fractures of the femoral component in total hip replacement.J Bone Joint Surg Am，1980，62（4）:670-673.
12 Goodman SB.The effects of micromotion and particulate materials on tissue differentiation.Bone chamber studies in rabbits.Acta Orthop Scand Suppl，1994，258:1-43.
13 Gristina AG.Implant failure and the immuno-incompetent fibro-inˉflammatory zone.Clin Orthop，1994，（298）:106-118.
14 ElsonRA.Exchange arthroplasty for infection.Perspectives from the Uˉnited Kingdom.Orthop Clin North Am，1993，24（4）:761-767.
15 Barrack RL，Harris WH.The value of aspiration of the hip joint before revision total hip arthroplasty.Bone Joint Surg Am，1993，75（1）:66-76.
16 Lieberman JR，Huo MH，Schneider R，et al.Evaluation of painful hip arthroplasties.Are technetium bone scans ecessary?Bone Joint Surg Br，1993，75（3）:475-478.
17 Morscher EW.Failures and successes in total hip replacement-why good ideas may not work Scand Surg，2003，92（2）:113-120.
18 Langlais F.Can we improve the results of revision arthroplasty for inˉfected total hip replacement?Bone Joint Surg Br，2003，85（5）:637-640.
（收稿日期:2004-07-03） （编辑元 红）
作者单位: 110044辽宁省沈阳市骨科医院
110001中国医科大学附属一院骨科
110003中国医科大学附属二院骨科