The research on metal on metal hip resurfacing arthroplasty
何志勇
HE Zhong-yong
关键词：关节成形术；置换；髋; Key words: arthroplasty; replacement ;hip
金属对金属全髋关节表面置换术（metal on metal hip resurfacing arthroplasty MOM-HRA）是从1948年Smith-Petersen首先介绍的髋关节表面术演变而来，经过50年的变革和发展，在上世纪70年代，由于当时的材料抗磨损性能差，磨屑颗粒诱导的骨溶解导致的失败以及高松动率使得第一代髋关节表面置换假体被放弃了，但在当时仍被认为是治疗年轻而活跃的患者的首选方法。MOM-HRA的回归是因为人们认识到金属对聚乙烯表面置换的失败不是因为概念的问题而是由于材料缺陷造成的。当代金属对金属假体的植入摩擦界面可以产生液膜润滑（fluid film lubrication）和低磨损，这是MOM-HRA复兴的一个重要因素，同时这种手术在初次置换时可以保留股骨骨量，符合关节外科的发展方向。
MOM-HRA在理论上有许多优点：骨量的保留，保留了股骨头、股骨颈等生物力学结构，关节功能获得改善[1]；降低了翻修手术的难度和死亡率[2]；减少了脱位率；减少了应力遮挡[3]；对于股骨近端轻度畸形只需简单的处理，即使对术后感染的处理也比全髋置换风险降低；由于没干扰股骨髓腔，降低了肺栓塞的发病率等[4]。
1 目前临床结果
MOM-HRA再次回归近十年，目前还缺乏长期临床结果报告。当代表面置换假体短期（2年）和中期（5年）临床结果存留率和并发症与传统的THA相仿。除了骨水泥型髋臼假体设计以外，当代的MOM-HRA假体（髋臼假体非骨水泥固定和股骨假体骨水泥混合固定型）已经获得了令人鼓舞的早中期结果[5]。Daniel等[6]报告了一组446髋平均3.3年99.8％存留率，患者小于55岁，诊断为骨性关节炎。最近Hing等[7]在一个前瞻性的研究中报告了一组230髋平均5年的累计存留率为99.13％。在1999年建立的澳大利亚的关节置换登记系统[8]中（同年MOM-HRA也在该国进入临床），包括了超过95％的所有植入和翻修的假体，到目前为止，共计登记了113，327 例初次THA，其中包括8945例MOM-HRA。其数据表明年龄小于65岁行MOM-HRA的男性四年翻修率和同年龄行传统THA——————————————————
作者单位： 宁波市第六医院关节外科，浙江，315040
作者简介：何志勇，男性，硕士，副主任医师，主要从事髋关节骨病和全髋表面置换术研究
的男性相同。而女性行MOM-HRA的4年翻修率是同条件行该手术的男性的两倍。
最初的病理条件可能影响翻修率，炎性关节病、骨坏死和髋关节发育性不良和早期高翻修率有关 [9]。处于进展期的骨坏死对于运用表面置换术特别具有挑战性。股骨头大面积的缺损以及持续运用皮质激素导致股骨骨质量下降和可供假体固定的骨面不足。Revell等[10]最近报告了一组连续73例股骨头坏死行MOM-HRA，平均6.1年存留率为93％。Mont等[11]报告了42例同样的诊断和手术，四年存留率94％，结果相近。这些结果说明对于这类诊断人群行MOM-HRA时必须谨慎小心。
目前对于MOM-HRA所获得的活动度仍有争议。Back等报告[12]MOM-HRA术后平均屈曲度达111.2°，这低于传统THA的结果，同时认为MOM-HRA术后功能结果和生活质量得分和传统THA相同。Lavigne等[13]的一个76例传统THA与80例MOM-HRA的前瞻性随机对照实验证实：所有平面的活动弧度而言两者没有区别。Vendittoli等[14]的随机前瞻性实验结果则是表面置换生活质量得分和活力水平轻度增高。最近，Mont等[11]进行步态分析后认为表面置换的结果优于传统THA（例如行走更快，髋关节运动更正常）。Vendittoli1等[15]的一项包括120例THA和103例MOM-HRA为期三年的随机对照研究结果表明：在WOMAC评分方面两者没有显著区别，但在UCLA 活动能力得分方面，后者得分显著提高，而且术后有更多的患者进行了中到重度的体力活动。
一些提倡MOM-HRA的医生认为表面置换术术后患者可以恢复高撞击性的运动。金属对金属界面低摩擦界面、骨量保留、可靠的中期结果，这些都是那些爱好运动的患者的最好选择，但在大运动量的长期结果出来以前还是要谨慎鼓励进行高活动度运动。
2 手术技术
2.1 学习曲线 在开展全髋表面置换术之前，骨科医生必须知道该手术相关的学习曲线，正如这项技术的倡导者强调的那样MOM-HRA是一项技术要求更高的手术，必须获得额外的训练，包括指导课程、指导下的尸体操作、独立的尸体操作和参观经验经验丰富医生的手术操作。Siebel 等 [16]随访了300例采用ASR假体的MOM-HRA患者，共翻修8例(2.7%)，在前100例中有5例，第2个100例中降至2例，最后100例中降至1例，指出精确的手术操作和仔细选择患者是手术的关键。Amstutz等[8]都认为早期失败与学习曲线有关，并强调操作技术在手术成功中起到重要作用,合理的培训是表面置换术成功的保证。
2.2 手术入路 对于哪种入路最适合MOM-HRA目前未有定论。和最初的金属对聚乙烯的表面置换术使用股骨头前脱位相反，现在大多数作者都采用股骨头后脱位。后侧入路的优点包括关节囊环切后可以获得极好的暴露；保存了外展肌；多数医生比较容易开展。但是后旋肌群被切断后，就牺牲了股骨头支持带血管（内侧旋动脉升支）的主要血供。这可能会导致股骨头缺乏血供和坏死。这种去血管化对股骨侧失败的作用一直备受质疑[17]。Freeman在1978年提出骨性关节炎的出现反而有利于股骨头骨内供血的形成，因此这种去血管化可能导致的风险性降低了。但是目前一些对股骨头血流和氧分压的研究还没有证实这个观点[17，18]。尽管一些作者提倡提倡血管保留入路，但Campbell等[18，19]认为后侧入路虽然牺牲了骨外血供，并不是表面置换主要的临床问题。在保留股骨头的情况下，暴露髋臼具有一定的技术挑战性，Back等[20]提出所谓的学习曲线至少包括20例手术，同时提出在开展表面置换术之初最好使用术者本人最熟悉的入路。
2.3 生物力学重建 MOM-HRA目的之一就是尽可能重建股骨近端和髋关节的解剖结构，假体的位置对假体存留率和功能的影响要比在传统THA大得多。大多数作者建议股骨假体相对股骨颈外展5°～10°[21]，同时避免股骨颈外上方皮质切迹，特别要注意股骨颈本身天然处于明显的内翻位的情况。Freeman最早强调股骨假体的相对于天然股骨颈外翻定位的重要性，越来越多的最新研究也支持这一点[21]。
尽管外翻定位有利于假体的长期存留率，但也可能导致股骨偏心距的降低。 Loughead等[22]证实他们的偏心距平均降低了4.5～8mm，但该研究是回顾性的。Girard等[1]最新的前瞻性的随机的临床实验证实，和THA相比，表面置换术更有效地重建了患髋的偏心距，偏差在正常范围4mm以内。
3 患者的选择标准
行MOM-HRA的理想患者应是年轻、活跃、单独髋关节患病且具有良好的股骨近端骨量、形态和肾功能[23]。这种生理状态可以使患者术后一旦疼痛缓解即可恢复活跃的生活方式。一些可靠的调查数据表明对于低于65岁的男性和低于55岁的女性MOM-HRA是一个合适的选择[9]。相对禁忌症包括炎性关节病、严重的髋臼发育不良、股骨近端严重畸形（如股骨颈过短）、股骨头骨囊肿过大、孕龄妇女、下肢不等长大于2cm。绝对禁忌症包括股骨近端明显的骨质疏松（诸如老年患者或长期服用皮质激素），肾功能不全，已知金属过敏、及股骨近端肿瘤。
Beaule 等[24]对一组 40岁以下行金属一金属表面置换术患者短期临床结果进行回顾后提出一项指数即表面置换危险指数(surface arthroplasty risk index，SARI)。这个风险指数是以患者始终面临的四个风险因素为基础的，它是一个总分6分的评分系统:股骨头囊肿>1cm＝2分；体重<82kg＝2分；既往曾行股骨近端手术＝1分；洛杉矶加州大学(UCLA)髋关节功能评分>6 ＝1分。若SARI评分>3，早期失败的危险性就增加12倍，或出现不利的影像学改变。这个指数不需考虑患者的诊断和假体的设计，但是否适用于亚洲人还有待临床研究。
4 并发症
4.1 股骨颈骨折 股骨颈骨折是髋表面置换术最常见的并发症。Steffen等[25]回顾了10位医生报告的骨折率，从0％到12％不等。澳大利亚国家统计结果为：在澳大利亚最初4年内进行的3429例MOM-HRA平均15.4周（0～56周）的骨折率是1.46％[26]。
股骨颈骨折风险因素包括：患者因素，技术因素和术后因素。患者相关因素包括性别和股骨近段骨质量。有报告认为女性的骨折率是男性的两倍[26]。女性的高骨折率可能是绝经后骨密度降低的结果或骨水泥过度渗透疏松骨增加了风险。和技术相关的因素包括：股骨颈上方的切迹和股骨假体相对于原股骨颈解剖形态内翻放置。股骨假体内翻定位，增加了股骨颈上外侧的张力，增加了假体头颈结合部的剪切力，增加了原本低压力区的压力。术中因素诸如较差的暴露，股骨假体安装未完全到位，假体打击方向不精确也会增加骨折的风险[19]。
Campbell等[19]对98套回收的金属对金属表面置换假体进行了研究，其中28套和股骨颈骨折有关。大部分骨折发生在术后两个月，大多发生在股骨颈修复活跃的头颈结合部。而在7例平均骨折时间为15个月的假体中发现，假体覆盖的股骨头内大部骨块完全无血管生长而坏死，骨折发生在坏死骨和有活力骨块界面。Morlock等[27]也报告了同样的结果，他们分析了55例失败的股骨表面置换术的骨折方式和组织学特征。其中许多失败是两阶段的，最初对骨的损伤是在手术中，然后开始愈合，但真正的失败发生在术后几周或几个月。这说明短期内骨折和患者选择、生物力学或技术因素有关，而中期以后发生的骨折可能和其他因素诸如愈合机制受损有关。
4.2 假体松动 股骨假体固定是当代MOM-HRA长期存留率最重要的相关因素。股骨假体非感染性松动很可能和最初不充分或不适当的固定有关，包括界面骨水泥疲劳断裂相关。在早期髋表面置换术时期，最初认为手术暴露和手术技术导致了股骨头坏死和失败。后来事实证明主要的失败原因还是糟糕的金属对聚乙烯匹配摩擦性能。Morlock等[19，27]组织学研究证实MOM-HRA假体和骨界面的骨坏死和骨愈合是并存的，界面骨通常是有活力的骨。不充分或不恰当的骨水泥固定也是第一代金属对聚乙烯髋表面置换术的一个问题。在一个中位数是10年的包括170例髋表面置换术系列中，较大型号的股骨假体（意味着固定面积更大）比较小型号的具有明显更好的存留率（59％比39％）。同样，当代MOM-HRA研究证实较高的身体指数以及没有股骨头大的缺损的患者具有更好的短期结果[28]。
Amstutz等[8]认为骨水泥渗透不充分可导致松动失败。而Campbell等[19]对回收的表面置换股骨头假体的研究中发现实际使用的骨水泥量的范围分布较大，骨水泥面积占股骨头面积的11％到89％。这45例失败的原因包括股骨颈骨折、股骨假体松动或非骨水泥原因（例如髋松动或位置不良）。其中松动失败的股骨假体固定的骨水泥量较大，达50％的股骨头面积，而股骨颈骨折的骨水泥量面积为36％，非股骨侧原因的为39.5％。与广泛的骨水泥相关的热坏死也已被关注，组织检查证实这在髋表面置换术中确实发生了，同时也发现即使使用了较多的骨水泥也可发生无界面伪膜的骨愈合[19]。
4.3 金属过敏和高敏反应 少数患者可能对一种或几种金属过敏，可以表现为早期原因不明的疼痛，尤其是腹股沟，滑囊增大或腹股沟渗出包块，以及术后2～3年假体周围的骨溶解等。因为罕见且诊断困难，这些金属过敏导致失败的发生率还不确定。目前还没有可靠的预先检查方法，此类筛选和诊断技术的正在研发。当排除了其他原因，同时组织学特点和免疫反应一致，这时取出钴－铬合金假体后症状通常获得了缓解。
Witzleb等[29]在因怀疑金属过敏而进行翻修取出的假体周围组织中发现了广泛的B型和T型淋巴细胞在血管周围浸润或弥漫浸润，这是过敏反应典型特征。这些发现伴随大面积坏死，但并未发现假体明显的磨损。为了定义这些T-细胞主导的迟发性超敏反应，Willert 等[30]提出专用ALVAL（aseptic lymphocytic vasculitis associated lesions，非感染性淋巴细胞血管炎相关损伤）这个词来描述这类组织特征。
4.4 股骨撞击 THA术后撞击会限制关节活动度，甚至导致关节不稳。MOM-HRA由于保留了股骨头－颈，所以这种情况可能更严重，所以术中清除髋臼和股骨颈周围骨赘尤为重要。Ganz 等[31]报告了63例MOM-HRA中36例（57％）术前有偏心距异常。在股骨髋臼撞击症继发性关节炎中这种可能性更大。如果术前不发现这种病理状态，在表面置换术后患者仍会出现股骨和髋臼边缘或髋臼假体本身的撞击，严重限制活动范围。
5 目前的焦点
5.1 育龄妇女的MOM-HRA 最近Ladon等作者[32]提出―使用金属对金属或非金属对金属摩擦界面患者的DNA和染色体发生是否有发生改变的可能。金属对金属假体运用于育龄妇女，理论上可能和基因诱变或畸变有关。但是目前还没有确切的由于这种影响而出现缺陷的婴幼儿病例出现，目前已经有专门的研究开始进行这方面的探索。Ziaee等[33]最近证实了以前的报告 —— 钴和铬离子可通过胎盘。同时也证实胎盘对这些接触胎儿的金属离子的水平有一个调节（减少）机制。但在该实验所有的10个样本中，母体血清金属离子浓度都是处在正常水平的。因此，对于育龄妇女应该考虑理论上与暴露于金属离子相关的胎儿的风险。由于这些理论上风险，这些患者应该首先考虑选用传统的非金属对金属界面THA。他们推荐对于强烈要求行MOM-HRA的育龄妇女在手术两年后再考虑怀孕，这时过了磨合期（run-in wear phase）。
5.2 金属离子浓度 对血液进行化验，特别是用金属离子浓度测试来监测金属对金属磨损情况这存在争议。Jacobs等[34]提出精确的检测患者体内十亿分之一浓度的金属离子浓度可能对金属假体的表现有所洞察，但是在方法学上仍很困难，同时，结果的判读需要以大量和临床信息相关的数据库为基础。 由于很多数据正处于收集和准备中，因此这样的数据库目前仍处于建设中。在判读金属离子浓度结果报告时参考标准也不够统一，包括测量单位和样本（血浆、全血和红细胞，或尿液）的差异性等。目前主要的结果报告大多是血浆浓度为基础。Daniel等[35]最近对选用血浆的浓度标准提出质疑，推荐使用全血浓度来作为全身系统暴露于金属离子水平的监测。
6 展 望
虽然骨水泥固定已被广泛运用，但仍有人对非骨水泥固定感兴趣，特别是那些希望返回高水平对抗性运动中去的患者。回收假体分析表明骨水泥的渗透度是不同的，这意味着获得一个一致的骨水泥技术是困难的[19]。以往的运用非骨水泥固定股骨假体的金属对聚乙烯表面置换术的经验证实除了广泛的磨屑诱导的骨溶解以外，在患者和动物实验中股骨假体都可以获得良好的骨长入。2005年，Lilikakis等[36]报告了70例使用非骨水泥固定技术的MOM-HRA，平均随访28.5个月，无股骨假体相关的失败。
由于表面置换的金属离子仍存在一些不确定因素，因此也许可以使用陶瓷或其他合成材料来作为表面置换的摩擦界面，这样即可降低金属离子不确定的风险，又可降低摩擦系数，更有利于表面置换技术的推广。
尽管目前还有一些不确定性，但我们相信对于年轻的患者MOM-HRA是一个合理的选择。大量文献显示传统THA 20年存留率不佳，随着接受初次THA的患者的平均年龄的下降，MOM-HRA优良的长期结果更加令人期待。
参 考 文 献
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