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深入了解人工髋关节与骨头的结合方式

发表时间: 2025-01-06 07:47

深入了解人工髋关节与骨头的结合方式

  人工髋关节置换手术越来越常见,例如晚期的关节炎‫,股骨头坏死,老年头下型股骨颈骨折等等。

多数人听完医生的手术描述后总会问一个问题,这个人工假体是如何固定到骨头上的。

金属和骨头是怎么能连结在一起的呢?

事实上要解决‬这个问题的确很难,但是经过数代科学家的努力,在材料学上的突破进步‏,目前较完​美地解决了这个问题⁢。

人工髋关节假体一般分为生物型假体,骨水泥型假体。通俗来说是两种固定方式,目前都在临床上应用。但生物型假体因其应用方便,远期效果好,成为了目前国内主流的应用方式。

今天,我们主要来介绍生物型人工髋关节假体的固定方式。

假体刚植入时,髋臼侧的假体早期固定原理有两种:

一种类似膨胀钉原理。例如48mm空间,要放置49mm的髋臼假体,通过这1mm的挤压效应达到稳定。

图1:膨胀钉原理,利用膨胀挤压效应达到一种稳定


其二是螺钉固定。这个一般好理解,通过螺钉提供一种初始稳定。有些医生不习惯用螺钉,但多数还是采用螺钉固定。根据臼杯的初始稳定,提供1枚,或者多枚螺钉固定。

图2:左侧全髋关节置换术,单枚螺钉固定

图3:双侧全髋关节置换术,髋臼侧均采用两枚螺钉固定

但初始稳定是临时的,要想长期固定是远远不够的。

人工关节假体的长期稳定性依靠的是生物学技术,“骨长上”和“骨长入”。

骨长上:指的是骨头长在假体的表面。

骨长入:指的是骨头长到假体的里面。

要能长上或长入,结实无缝的假体表面就要镀上一层金属涂层,而且涂层必需有合适的微孔方便骨长上,骨长入。

这一切随着生物材料学的进步,已经解决。

通过骨长上,骨长入,人工关节假体和骨头融为一体,真的是长在骨头上了,达到了长期稳定。

图4:生物型臼杯表面密集的微孔,臼杯植入体内后,人体的骨头正是通过这些微孔长入假体中,同假体融为一体

图5:电镜下的微孔,涂层表面的微孔具有同人体骨头中骨小梁类似的微孔结构


图6:因为感染,取出的臼杯,可见臼杯表面长满了骨头,假体和人体骨头融为一体

下面我们来介绍一下股骨侧假体的固定方式。

股骨侧的初始稳定,类似于木匠用的木楔子原理。

目前最常用的是固定柄是楔形柄,一头大,一头小。这和我们木匠用的木楔子异曲同工。这种稳定也是提供临时稳定。

图7:图中红线所示,股骨侧假体近端宽,远端窄,像木楔子一样楔入,提供初始稳定

股骨侧的长期稳定也依赖于生物固定,同髋臼侧一样,通过假体表面的涂层,达到骨长上或骨长入,达到长期稳定。

图8:这是一款国产生物型柄,可以看到柄的近端表面是有微孔涂层的,通过微孔涂层骨长入达到柄的长期稳定


总而言之,生物型人工髋关节假体早期稳定依赖于初始稳定,初始稳定只提供临时稳定,长期稳定依赖于骨长上,骨长入。