高交联聚乙烯内衬在中国年轻全髋关节置换患者中应用的6年随访结果

高交联聚乙烯内衬在中国年轻全髋关节置换患者中应用的6年随访结果 高交联聚乙烯内衬在中国年轻全髋关节置 换患者中应用的6年随访结果 . 36.{量节夕科杂志(电子版)2Ol1年lO月第5卷第5期ChinJJointSurg(ElectronicEdition),October2011,Vo1.5,No.5 高交联聚乙烯内衬在中国年轻全髋关节 置换患者中应用的6年随访结果 李冬松忻振凯曲广运吴富源 ? 临床论着? 【摘要】目的回顾性分析50岁或以下的中国年轻全髋关节置换术(THA)患者中应用高交联 聚乙烯内衬的临床效果和线性磨损率.对本中心应用Marathon高交联聚乙烯内衬和Duraloc 非骨水泥臼杯的38髋,29例THA患者的治疗结果进行了回顾性分析.通过Harris髓关节评分对临 床效果进行评估.在随访期间,测量每一年的x线片,对比分析臼杯内衬的线性磨损和周围的骨溶 解情况.结果患者手术时的平均年龄为(41.04-6.86)岁(29—50岁).所有股骨假体的球头直径 为28mm.26髋应用了非骨水泥假体柄,l2髋应用了骨水泥假体柄.平均随访时间 1.3)年 (7.2? (6—9.6年).平均Harris髋关节评分由术前的(45.3?18.0)分(12—73分)显着提高到术后的 (93.26?9.9)分(64—100分).末次随访x线片上未见髋臼周围骨溶解改变.高交联聚乙烯内衬的 第一年蠕变量为:(0.26?0.21)mm(0.01—0.911TIITt),聚乙烯内衬在术后2年的平 均累积线性磨损量 为:(0.31?0.19)mm(0.04,0.76rain),术后3年的平均累积线性磨损量为:(0.314-0.21)m/n(0.07, 0.93toni),术后4年的平均累积线性磨损量为:(O.34?0.31)ram(0.07,1.68nlln),术后5年和6年的 平均累积线性磨损量分别为:(0.38?0.22)mm(0.07—0.97mm)和(0.384-0.25)mm(0.08, 1.26ram).手术2年后的聚乙烯平均线性磨损率为:0.025mm/年.结论应用于中国年青患者 THA术中的高交联聚乙烯内衬具有低的线性磨损率,从而可以降低磨损和由此而引起的骨溶解的发 生.Marathon高交联聚乙烯内衬材料具有满意的临床应用效果. 【关键词】高交联聚乙烯;磨损;骨溶解;关节成形术,置换,髋 Anover-six-yearfollow-upofhighlycross-linkedpolyethyleneintotalhiparthroplastyfory oung ChinesepatientsL/Dong—song,?Chun—hoi,CHIUKwong—yll~n,NGFu—yuen.DivisionofJoint ReplacementSurgery,DepartmentofOrthopaedics&Traumatology,theUniversityof Hong昭,Hong , China Correspondingauthor:YANChun—hoi,E—maiZ:yanchoi@hku.hk 【Abstract】ObjectiveTostudytheclinicaloutcomesandlinearwearrateofhighlycross—linked polyethylenelinerinyoungChinesepatientsaged50yearsorbelow.MethodsWereviewedth eresultsof 38totalhiparthroplasty(THA)usingMarathonhighly—crosslinkedpolyethylenelinerandDuraloc cementlesscupin29patientsinourinstitute.ClinicaloutcomeswereevaluatedbyHarrisHip Score. AnnualX— raysweremeasuredforlinearwearandosteolysis.ResultsMeanageatoperationwas(41.0? 6.86)years(29— 50years).Allfemoralheadswere28mmindiameter.26stemswereeementlessand theother12werecemented.Meandurationoffollow—upwas(7.24-1.3)years(6— 9.6years).Harris HipScoreimprovedsignificantlyfromameanof(45.3?l8.0)points(12—73points)atpre— operationtoa meanof(93.26?9.9)points(64—100points)atthelatestfollow— up(P<0.0001).ThelatestX—rays showednoosteolysis.Thecreepvalueofpolyethyleneoccurredinthefirstyearwas(Q26? n21)nltn (Q01一 n91ITlln).Themeancumulativelinearpenetrationforthesubsequentyearswas:(n31? a19)haiTI (n04一n76nlln)intwoyears,(n314-n21)mln(n07一n93mln)inthreeyears,(n34? Q31)Him (n07—1.68mm)infouryears,(0.38?n22)toni(n07一n97mm)infiveyearsand(0.38? n25)lTl/n DOI:10.3877/cma.j.issn.1674—134X.2011.05.009 作者单位:香港大学医学院矫形及创伤外科学系(其中李冬松为在该院进 修);130021吉林大学白求恩第一医院骨关节外科(李冬松) 通讯作者:忻振凯E—mail:yanchoi@hku.hk 中华关节外科杂志(电子版)2011年1O月第5卷第5期 ChinJJointSurg(ElectronicEdition),October201l,Vo1.5,No.5 (0.08— 1.26nlm)insixyearsrespectively.Theaveragelinearwearratewas0.025mmperyearsince thesecondyearafteroperation.ConclusionsXLPEhaslowlinearwearrateinyoungChinesep atients andmayreducethechanceofwearandsubsequentosteolysis.Clinicaloutcomesaresatisfact ory. 【Keywords】Highlycross—linkedpolyethylene;Wear;Osteolysis;Totalhipreplacement 金属对聚乙烯关节承重界面是全髋关节置换术 (totalhiparthroplast,THA)中最常选用的一种关节 界面?j.传统的聚乙烯材料抗磨损性能欠佳,因 此会产生磨损颗粒,导致骨溶解进而影响关节的使 用寿命.高交联聚乙烯材料在THA中的应用 始于1998年,其应用的目的是减少磨损和提高假体 的使用寿命.体内和体外实验明:高交联聚乙烯 具有良好的抗磨损特性且能够减较少骨溶解的发 生.与传统聚乙烯材料相比,高交联聚乙烯材 料的线性磨损率显着降低.本实验通过观测高交联 聚乙烯材料的线性磨损率,术后骨与假体的影像学 改变,尤其是假体周围的骨溶解发生情况,来研究在 5O岁及以下的中国年轻THA患者中应用高交联聚 乙烯内衬的临床效果. 资料与方法 一 ,一 般资料 经香港玛丽医院伦理委员会批准并获得患者本 人及家属知情同意后,对香港大学医学院矫形及创 伤外科学系在2001年4月至2005年6月期间收治 的29例(女14例,男15例)患者共38髋(左侧18 例,右侧20例),对50岁及以下年轻髋关节置换患者 的病情记录和影像资料进行了回顾性分析.患者的 平均年龄为(41.0?6.86)岁(29,50岁).所有患者 均无影响其活动能力的合并症存在(Charnley分类C 级).临床诊断包括:股骨头缺血坏死(15例),强直 性脊柱炎(5例),类风湿性关节炎(8例),骨性关节 炎(5例),髋关节发育不良(3例),少年性类风湿关 节炎(2例). 二,手术方法 所有手术均在传统的垂直层流手术室内进行, 患者接受常规术前预防性抗生素治疗,采用髋关节 后侧人路.所有患者髋臼假体内衬均为Marathon (DePuy,Warsaw,IN,USA),这一设计的内衬材料 是一种超高分子量的聚乙烯,通过50kGy的伽马 射线照射产生交联反应,随后聚乙烯材料在150oC 的温度下行退火处理,这一过程进一步加强了交联 作用并可减少材料内剩余的自由基.高交联聚乙烯 材料加工成型后经气体等离子体消毒,这是一种非 交联化学表面处理.这一生产过程主要是通过增加 聚乙烯材料的交联程度来提高内衬材料的抗磨损特 性,同时清除材料内剩余的自由基(自由基的存在 使得材料易于氧化退变),保持了材料的最大强度 和抗失效率等物理特性. 根据患者髋臼的解剖形态确定髋臼假体大小, 髋臼的磨锉尺寸比假体臼杯尺寸小1mm以获得初 始的压配作用.手术医生根据臼杯植入后的初始稳 定性决定术中是否植入6.5mm的松质骨螺钉,臼 杯的平均直径是54mm(48,64mm).26例生物型 假体柄(19例Summit柄,I例Solution柄,6例 ReplicaA柄)和其余的l2例水泥柄假体((Elite plus柄)均由DePuy(Warsaw,IN,USA)公司生产. 股骨头假体材料为钴铬合金,直径为28mm.术后 患者进行的功能康复锻炼包括:术后即刻负重 ? 和物理治疗. 三,临床评估 术后6周,3个月,6个月,1年以及随后每年一 次对所有患者进行随访.应用Harris髋关节评分对 术后临床治疗效果进行评估,评估指标包括:术后疼 痛,关节功能,活动范围和畸形情况.不良结果和并 发症包括:术后血栓,感染,脱位,因任何原因导致的 再次手术以及死亡. 四,影像学评估 术后2周拍骨盆标准前后位x线片,以后随访 期间每年拍摄1次,测量髋臼假体的外翻角度,在x 线片上对出现的骨溶解,线性透亮区和假体位置的 改变进行观测.利用PolyWarePro3DRR5 (DraftwareDeveloperInc,Vevay,IN,USA)半自动 数字测量系统在前后位骨盆平片上测量股骨头假体 对聚乙烯内衬的二维线性磨损程度.PolyWare是一 种基于计算机数字算术开发的边缘识别系统, 对于线性磨损的检测具有良好的应用效果.应用结 果显示:与手动人工数据输人检测技术相比,其检测 的准确率提高了3倍,测量的可重复性提高了40 倍(图1).髋臼聚乙烯内衬的总体穿透率是聚 乙烯蠕变和材料磨损的总和.测量比较术后1年和 术后首次X线片上的磨损量来获得股骨头假体在 聚乙烯内衬上的初始蠕变情况,通过比较术后每年 . 38.史外科盘查皇)2011年l0旦箜5卷笫 5ChinJJointSurg(ElectronicEdition),October2011,Vo1.5,No.5 x线测量结果与第一年蠕变量的差异来计算随访时 聚乙烯的年磨损量. 应用SPSS17.0统计学软件(Chicago,IL, USA)对测量数据进行统计学处理.计算所有持续 变量的极差和标准差.应用配对t检验对患者人口 学特点和术前资料进行对比分析. 结果 一 ,临床结果 平均随访时间(7.2?1.3)年(6—9.6年).平 均Harris髋关节评分由术前的45.3?18.0分(12— 73分)显着提高到术后的(93.26?9.9)分(64,100 分)(配对t检验,P<0.01).Harris评分中的疼痛 部分评分由术前的平均(16.3-4-9.7)分(0—40分) 提高到末次随访时的平均(43.6?1.2)分(40,44 分)(P<0.01).髋关节各方向活动范围总和由术 前的平均(125.?40.3.)(25.,230.),提高到末次 随访时的(211.?42.2.)(130.,290.)(P<0.O1). 术后无血栓,感染及脱位事件发生.1例患者 在术后9.8年发生了水泥柄假体的无菌性松动,并 接受了非骨水泥假体柄和髋臼内衬的翻修置换手 术.该患者为50岁男性,临床诊断为强直性脊柱 炎.初次手术采用了杂交型髋关节置换,髋臼为 Duraloc非骨水泥臼杯,假体柄为Eliteplus骨水泥 柄.术后初次x线片显示股骨假体柄周围的骨水 泥为Barrack&HarrisA级表现.在其随后序列随 访的X线片上发现:在股骨柄骨水泥周围出现了快 速进展的透亮区,到随访的9.3年透亮线已充满了 所有的Gruen分区(图2).患者一直未出现临床症 状,在初次手术后9.8年接受了非骨水泥柄和髋臼 内衬的翻修置换手术.术中发现股骨假体柄在骨与 骨水泥界面出现了松动,臼杯假体固定良好,未对其 进行取出.翻修术后1年,患髋关节无痛且功能良 好,Harris评分满分. 二,影像学结果 1例患者在初次THA术后9.3年出现了股骨 假体周围的无菌I生松动.X线片显示在股骨假体柄 Gruen的所有分区中出现了线性透亮带,其余随访 患者在髋臼和股骨侧均无影像学松动和假体周围骨 溶解表现.所有患者髋臼假体均无松动,臼杯无移位,固定螺钉无断裂表现.平均髋臼假体的外翻角 为:(44.4.4-7.16.)(26.2.,60.).没有因为聚乙 烯磨损或内衬断裂而导致的翻修手术. 股骨头假体对聚乙烯内衬第1年的平均线性磨 损为:(0.26?0.21)ram(0.01—0.91Inin),主要表现为 聚乙烯内衬植人后的蠕变,].聚乙烯内衬在术 后2年的平均累积线性磨损量为:(o_31?0.19)lnnl (0.04,0.76inn),术后3年的平均累积线性磨损 量为:(0.31?0.21)mm(0.07,0.93mm),术后 4年的平均累积线性磨损量为:(0.34?0.31)mm (0.07—1.68ram),术后5年和6年的平均累积线性 磨损量分别为:(O.38-4-0.22)ram(0.07,0.97Inm) 和(0.38?0.25)ram(0.08,1.26mm)(图3).手术 2年以后的聚乙烯平均线性磨损率为0.025mm/年. 表1不同研究中高交联聚乙烯线性磨损率的文献回顾 中华关节外科杂志(电子版)2011年10月第5卷第5期 ChinJJointSurg(ElectronicEdition),October2011,Vo1.5,— U_5.39. 讨论 体内,体外多数实验研究已证实应用高交联聚 乙烯内衬对已发生磨损的聚乙烯内衬进行翻修置换 是一种可行的手术方法,临床研究显示钻铬股骨头 与高交联聚乙烯内衬间具有低的线性磨损 率?9.(表1).低磨损率意味着有较少聚乙烯 磨损颗粒的产生,从而会降低假体周围骨溶解和无 菌性松动的发生.Calvert等对59例应用 Marathon内衬的THA患者进行了4年的随访,患者 的平均年龄是63岁,平均髋臼内衬的线性磨损率为 0.024mm/年(95%CI:一0.008,0.056),假体无 松动发生.Bitsch等对32例应用Marathon内衬 的THA患者进行了平均5.8年的随访研究,患者的 平均年龄为60岁.聚乙烯内衬的线性磨损率为 (0.031?0,047)mm/年,x线片显示髋关节周围无 骨溶解发生.Engh等对应用Marathon内衬的 86例髋关节置换患者进行了平均5.7年的随访,患 者平均年龄63岁,经研究发现第一年的聚乙烯材料 的蠕变量为(0.22?0.31)mln,随后的线性磨损率 为(0.01?0.07)mm/年. 本实验的研究目的是测量高交联聚乙烯内衬在 中国年轻THA患者中的线性磨损率.影像学测量技 术不能区分聚乙烯的蠕变内陷现象(将内衬植人到臼 杯内时,聚乙烯材料发生的形变)和真正的磨损.许 多学者认为内衬材料的蠕变现象最主要发生在术后 的第一年n,培,9I.所以应从术后第2年之后测 量内衬材料的真正线性磨损率.根据这一理论,本研 究发现第1年的蠕变量为(0.26?0.21)nlm(0.01, 0.91mm),术后第2年之后的线性磨损率为:0.025 mm/年.这一测量结果与Calvert等和Bitsch 等刨的实验研究结果相接近.文献报道显示内衬 材料的线性磨损率为0.2mm/年是10年以上假体 周围发生骨溶解的一项危险因素.3.在本组所 有随访患者的x线片上均未观察到骨溶解的存在. 聚乙烯内衬的平均年线性磨损率大大低于磨损的极 限值0.2mm/年,因此,在术后长期内发生骨溶解的 危险率极低. 在其他实验研究中发现利用x线测量评估微 小的磨损具有局限性.尽管磨损的矢量应该为正 值,图1中显示的较宽范围的95%可信区间,但本 研究在某一时间点上却得到了负的磨损矢量测量结 果.从体内取出聚乙烯材料再对磨损程度进行测量 的做法是完全不可行的,但因影像资料的质量,拍片 时患者的体位和肌力情况所造成的测量偏差会导致 错误数据的收集,尽管在本实验中存在一些负的磨 损值,但笔者并没有在本组患者中发现任何过高的 磨损率.然而与其他的一些文献报道相比,本研究 测量到的磨损率偏高,这可能与两种原因有关.其 一 ,大多数文献随访的患者包括各个年龄段,将磨损 定义为功能依赖性的而不是时间依赖性的,通常的 理解是老年患者的活动量较少因此可能具有较低的 聚乙烯磨损率.结合所有年龄段患者的测量结 果往往会过低评估整体的线性磨损率.在本实验 中,仅对50岁及以下的THA患者进行了随访测量, 所有患者的日常活动量没有限制;其二,不同实验中 所测量的高交联聚乙烯材料的品牌不一样,这些高 交联聚乙烯内衬材料的成分,生产方法和辐射消毒 协议均不一致.对每一种产品都需要进行单独的评 估,因此直接比较两种不同品牌的聚乙烯内衬材料 的磨损率是不合适的. 交联技术提高了材料的抗磨损性能,但因该技 术同样会降低材料的弹性模量,韧性,抗张强度极 限,屈服强度和硬度从而会降低聚乙烯内衬材料的 机械性能-40].内衬材料的折断和失效已有报道, 尤其是当髋臼假体位置不良时.在本实验中, 除了1例患者股骨柄发生了无菌性松动外,其他患 者未发现任何高交联聚乙烯内衬机械性失效的情 况. 综上所述,本实验结果显示在活动量良好的中 国年轻THA患者中应用高交联聚乙烯内衬具有良 好的中期l临床效果和较低的线性磨损率.x线片随 访未发现骨溶解的存在,聚乙烯材料无机械性失效. 因此,高交联聚乙烯应作为现代THA材料的一种选 择. 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