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1、人工髋关节置换假体知识 LindaLi 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 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 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 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
2、材料学 人工髋关节置换假体知识 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 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 1962年 Charnley爵士将聚乙
3、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 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
4、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 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 人工髋关节界面及材料学 人工髋关节置换假体知识 Primary初次手术臼杯 Cemented 骨水泥杯 Bio CladCementless 生物杯 U
5、niversal2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 BiometHipProducts Biomet臼杯设计原理 AcetabularAnatomy Anterior PosteriorColumnFixation Anterior PosteriorColumnFixation ShellDesign外杯设计 Shell
6、Design外杯设计 UniversalShellVSFullHemisphereShell 正半球型 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 6to8tabsontheShellRimcreateaninterferencefitwiththeliner 杯缘6 8个限位突起可与内衬紧密配合 12to16NotchesonLinerprovideflexibilityinplacementoflinera
7、ndaddedrotationalstability 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 DataderivedfromFehringTKetal ClinicalOrthopedicsandRelatedResearch October1999 锁定机制 RingLoc RinglocAcetabu
8、larSeries DataderivedfromTradonskyS PostakP D FroimsonA I andGreenwaldA S OrthopaedicResearchLaboratoriesoftheMt SinaiMedicalCenter 锁定机制 RingLoc RinglocAcetabularSeries 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 Posterior SuperiorLocation Between11 00 2 00IntoPosteriorColumnInlinewithResultan
9、tForce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 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 5mm Whataboutscrews 螺钉选择 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 0mmScrews2 8mmDrillBit钻头2 5mmHex
10、Screwdriver螺丝起子 Whataboutscrews 螺钉选择 BiometHipProducts Liner 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 22mm28mm BiometHipProducts Head 股骨头 金属头 I型22mm 28mm 32mm 36mm陶瓷头 I型Delta粉陶 ExceedABT 双
11、动头 金属 RinglocBi Polar I型 22mm28mm BiometHipProducts Liner 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 BiometHipProducts Liner 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
12、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 BiometHipProducts PolyLiner 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 BiometHipProducts PolyLiner 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
13、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 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 NKCementless 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 人工髋关节置换假体知识 股骨柄 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
14、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 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 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 为什么采用
15、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 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 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 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
16、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 InitialfixationMixtureoflargeandsmallpores ContinuousfixationMostporesarelarge butafewaresmallforinitialfixation 钛等离子喷涂通过机械结合的方式黏附在底层结构上只有用于形成微孔结构的钛粉部分经过加热底层结构无需在熔融过程中经受直接的强烈高温底层结构上的等离子喷涂层仍能保持90 的抗疲劳强度 钛闭合微孔等离子喷涂 C PPS 人工髋关节置换假体知识 股骨柄 等离子喷涂层形成大小不等的孔隙 较小的小孔隙在微观水平促进早期固定 防止微动 较大的孔隙在宏观水平提供远期固定增加应力传导空隙间无内部连通 阻止聚乙烯碎屑的移动或流动 减少骨溶解的发生假体保持90 的疲劳强度 钛闭合微孔等离子喷涂 C PPS Biomet股
