人工髋关节置换世纪性手术.docx
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人工髋关节置换世纪性手术
人工髋关节置换——世纪性手术(柳叶刀翻译文献)
Theoperationofthecentury:
totalhipreplacement
世纪性手术:
全髋关节置换术
Palaeopathologistshavediagnosedosteoarthritisofthehipinancientskeletons,1andprevalenceanddistributionofthediseasethenseemsnodifferentfromtoday.2However,littlemorethan100yearsago,thefirstattemptwasmadetotreathiparthritissurgically.Interpositionalarthroplasty,offeredinthelate19thandearly20thcenturies,entailedreplacingvarioustissues—includingfascialata,skin,andeventhesubmucosaofpig’sbladder—betweenthearticulatingsurfacesofthehip.Interpositionofavitalliumcup,whichcoveredthereshapedfemoralhead,bySmith-Petersonin1938heraldedaneweraofarthroplasty.3
考古学家在古代尸体中就发现了髋关节骨性关节炎,其发病率和人群分布特征和现今一致。
但仅仅到100多年以前,才开始外科治疗髋关节关节炎。
植入关节成形术起始于19世纪末20世纪初,在髋关节表面使用了包括阔筋膜、皮肤甚至是猪膀胱的粘膜下层等各种替代物。
1938年Smith-Peterson在整形后的股骨头上植入金属杯,这开启了关节成形术的新纪元。
Wilesdevelopedthefirstprosthetictotalhipreplacementin1938,4andthisimplantisregardedastheprecedentofthemoderngenre.Subsequentattemptsatreconstructionofdestroyedarthriticjointsaretestimonytotheingenuityofsurgeonsofthattime.Theseearlyendeavourswerelargelybetrayedbypoordesign,inferiormaterials,andmechanicalfailure.Charnleyrevolutionisedmanagementofthearthritichipwiththeintroductionoflowfrictionarthroplasty(figure1).5Hemadethreemajorcontributionstotheevolutionoftotalhipreplacement:
1)theideaoflowfrictiontorquearthroplasty;2)useofacryliccementtofixcomponentstolivingbone;and3)introductionofhigh-densitypolyethyleneasabearingmaterial.Reviewingfirst-generationresultsofCharnley’slowfrictionarthroplasty,Berryandcolleagues6andCallaghanandco-workers7reported81%and77%survivorship,respectively,at25-yearfollow-up,withrevisionofanycomponentastheendpoint.Similardatahavebeenreportedbyotherresearchers.8–10ThesefindingslendsupporttoCoventry’sobservationin1991that“Totalhiparthroplasty,indeed,mightbetheorthopaedicoperationofthecentury”.11
1938年Wiles研究出第一个全髋置换假体,该假体被认为现代假体的先驱。
随后为重建病变严重的骨性关节炎关节进行的各种尝试无疑是当时外科医生智慧的体现。
早期的失败大部分归因于假体设计粗糙,材料本身的不足和力学的失败。
Charnley研究出的低摩擦关节成形术为治疗髋关节骨性关节炎带来***性的进展。
其为髋关节置换术带来了3个方面的主要进展:
1)低摩擦关节的理念;2)使用丙烯酸骨水泥将假体固定于宿主骨;3)使用高密度聚乙烯作为内衬材料。
回顾第一代Charnley低摩擦关节的25年生存率,以任一假体翻修为随访终点,Berry和Callaghan分别报道81%和77%的假体生存率,其他研究者也得到了类似的临床结果。
正如Coventry1991年所言,全髋置换术确实是骨科创世纪的手术。
Fenderandcolleaguesreviewed5-yearoutcomesof1198patientswhounderwentCharnley’slowfrictionarthroplastyacrossonehealthregioninEngland.12Theyrecordedafailurerateofnearly9%andnotedthatalthoughthisproportionwashigherthanthosepublishedfromspecialistcentres,itwasprobablymorerepresentativeofthenorm.Thesurgicaltechniqueinthisseriesdidnotadhereuniformlytocontemporarycementationphilosophy.Failuremechanismsofearlytotalhipreplacementincludedfractureoftheimplant,13asepticlooseningasaresultofmechanicalfailureofthefixationinterface,14infection,15polyethylenewear,16anddislocation.17Furthermore,highfailurerateswerereportedinyoungpatients.
Fender回顾了英格兰同一卫生地区使用Charnley低摩擦关节的1198名患者,假体5年失败率接近9%,他们认为虽然该失败率较其他研究中心高,但其可能更接近正常水平。
由于不同时代骨水泥理念不同,该研究中手术技术并不完全相同。
THR早期失败原因包括假体骨折,由于固定失败造成的无菌性松动,感染,聚乙烯杯磨损和关节脱位。
此外,年轻患者失败率较高。
Indicationsfortotalhipreplacementwereinitiallylargelyrestrictedtoeitherelderlyandinfirmpeopleorindividualswithlocomotorlimitationsassociatedwithothercomorbidities.However,today,anunacceptablecompromiseinqualityoflifeconstitutesavalidindicationfortotalhipreplacement,andpatientsseekso-calledhigh-performancehipstodelivertheirexpectationsandaspirations.Developmentsintotalhiparthroplastyhavebeendirectedatreductionoftherateoffailurewhilelongevityofthemodernpatient.Componentsmust,therefore,providedurablefixationinthefaceofhighstresses,whereasbearingsurfacesneedtoberesilientandshowlowwear.ThisReviewdescribesdevelopmentsoftotalhiparthroplastydesignedtoprovideastableanddurableimplanttailoredtomeetspecificrequirementsoftheindividualpatient.
由于患者老龄和虚弱的体质或合并其他疾病,早期THR的指征受到极大的限制。
而现今,生活质量受到不可接受的限制就是THR的有效指征,患者需要更好的“髋关节”来满足其生活期望。
虽然现代患者年龄较大,但手术失败率明显减少,这是THR进步的表现。
关节假体必须在高应力下更持久的固定,摩擦界面要有良好的弹性和更低的磨损。
本问总结THR设计上的进步是如何为每个患者提供更稳定、更持久的假体,从而满足他们的个体要求。
Cementedtotalhipreplacement
Glück,aGermansurgeon,wasthefirstresearchertousecement“forabetterfixation”ofbothcomponentsofanivorytotalkneereplacementin1891.21However,Charnleyintroducedandpopulariseduseofpolymethylmethacrylatebonecementforfixationoftotalhipprosthesesinthelate1950s.22Althoughcementedfixationincludesbothbone-cementandcement-implantinterfaces,thebonecementsurfaceistheonethatprovidesthefoundationfordurablefixation.Cementedtotalhipreplacementishighlytechnique-dependentbecausethesurgeonmanufacturesthebone-cement-implantcompositeatthetimeofsurgery.
骨水泥THR
1891年,德国外科医生Glück为了更好的固定全膝关节象牙假体,首次使用了骨水泥。
Charnley于19世纪50年代晚期推广使用聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥固定全髋关节假体。
尽管骨水泥固定包括骨-骨水泥界面和骨水泥-假体界面,但骨-骨水泥界面才是假体持久固定的基础。
由于骨-骨水泥-假体复合物由外科医生在手术时制成,因此骨水泥THR是与手术技术高度相关的手术。
Althoughthechemicalcompositionofbonecementhasessentiallyremainedthesameovertheyears,thecementationtechniquehaschangedgreatly.Earlymethodsentailedlimited,ifany,preparationofthebonebed;cementwasintroducedantegrade;andlittleattemptwasmadeatpressurisationbeyondfinger-packing.Thistechniqueresultedinpoorpenetrationintocancellousbone,inadequatecementmantles,andlaminationofthecement.Cementisagroutnotaglue:
fixationisachievedbymechanicalinterlockratherthanadhesion.Twogroupsofresearchers23,24haveshownthatincreasedpressurisationofcementenhancedpenetrationintoboneinterstices,whichwasassociatedwithraisedtensileandshearstrengthsatthebone-cementinterface.Furthermore,intwoseparatereports,workersnotedthatcleaningtheendostealsurfacecontributedtoaugmentedcementintrusionintoboneandenhancedtheinterfaceshearstrength.25,26Contemporarycementationtechniquesincludecleaningoftheendostealbonewithpulsedlavage,retrogradeinsertion,andsustainedpressurisationtooptimisemicro-interlock.Proximalanddistalcentralisersfacilitatereproduciblecreationofacomplete,uniform,cementmantle.27ThebenefitsofcontemporarycementingtechniqueshavebeenshownintheSwedishhipregister,28andverygoodmid-to-long-termresultshavebeenpublished.
尽管骨水泥化学成分数十年来没有变化,但骨水泥技术得到了极大的改进。
早期骨水泥技术有限,没有骨床的准备,骨水泥通过手指顺行挤入,很少得到加压。
结果骨水泥很少渗入松质骨,骨水泥套形成不充分,骨水泥分层明显。
该技术时,骨水泥是填充剂而非粘合剂,固定是通过机械内交锁而非粘附形成。
两组研究发现,增加骨水泥注入时压力能够促进骨水泥渗入松质骨间隙,从而提高骨-骨水泥界面的抗张力和抗剪力强度。
此外,两组独立研究发现,清洗骨床(骨内膜表面)能够促进骨水泥侵入骨间隙从而提高界面的抗剪力强度。
现代骨水泥技术包括脉压冲洗骨内膜界面,逆行注入骨水泥,持续加压以促进骨水泥微交锁作用。
近端和远端的中置器促进形成完全、均匀的骨水泥套。
瑞典髋关节登记系统显示,现代骨水泥技术有着极好的中、长期临床疗效。
Designofthecementedstemembracestwobroadideas:
ataper-sliporforce-closeddesign,andacomposite-beamorshape-closeddesign.Thetaperslipisahighlypolishedtaperedstemdesignedtosettlewithinthecementmantleandre-engagethetaper.Optimisationofloaddistributiontosurroundingboneandcementisachievedbyconversionofshearstressestoradial-hoopstresses.Bycontrast,fixationofthecompositebeamreliesontheshapeoftheimplantandthecompositefixationofstemtocementandcementtobone.IntheSwedishhipregister,98%survivorshipwasreportedforboththeSpectron(Smith&Nephew,Memphis,TN,USA)—ashape-closeddesign—andtheExeter(Stryker,Newbury,UK)—ataper-slipdesign—at9and7years,respectively.19Williamsandcolleaguesreported100%survivorshipoftheExeterstemat10-yearfollow-up,withasepticlooseningastheendpoint.30Afternotingthatgoodresultsoveralengthyfollow-upperiodwereneededtoidentifylong-termcomplications,WroblewskiintroducedathirdtaperfromlateraltomedialintheC-stem(DePuy,Leeds,UK)believingthatitwouldimproveloadingandthusbonepreservationinthecalcarovertime(figure2).Hereported100%survivorshipoftheC-stemat7-yearfollow-up,withasepticlooseningastheendpoint.
骨水泥型假体柄有两种设计理念,力学匹配型和形态匹配型。
力学匹配型设计为高抛光的锥形柄,允许假体柄在骨水泥套中下沉并再度获得稳定性。
通过将剪切应力转化为环形放射状的压应力,假体周围的骨质和骨水泥获得理想的应力分布。
与之不同的是,形态匹配型柄的固定依靠假体柄的形状以及假体-骨水泥和骨水泥-骨化合物的固定。
瑞典髋关节登记系统显示,7-9年随访时,无论是形态解剖型的Spectron柄(Smith&Nephew,Memphis,TN,USA)还是锥度减小型的Exeter柄(Stryker,Newbury,UK)的假体生存率都达到了98%。
Williams报道,以无菌性松动为随访终点,10年随访期内Exter柄无一例失败。
尽管注明需要长期随访来鉴定长期并发症的发生率,Wroblewski推荐使用第三代锥形柄——C型柄(自外向内形状),其认为该柄可以改善应力分布,保存股骨距骨量。
以无菌性松动为随访终点,7年随访时C型柄无一例失败。
Theabovetwofixationideasdemandanadequateandcompletecementmantle.InFrance,thenotionevolvedofinsertingthelargeststempossible,bywhichtherectangularcross-sectionwouldproviderotationalstabilityevenintheabsenceofcement.Thisstrategyresultedintheso-calledFrenchparadox,wherebygoodresultswerereportedwithoversizedstemswhenthecementmantlewasexcessivelythinordeficient
上述两种固定理念都需要适宜厚度和完整的骨水泥套。
但法国学者认为,应该尽可能地选用最大号股骨假体,即使是周边缺乏骨水泥套其矩形横截面可以提供旋转稳定性。
虽然骨水泥套过薄甚至缺失,这种过大号假体柄的临床疗效也很优越,这种被称为“法国式矛盾”。
Charnleywasconcernedatthefairlyhighrateoffractureofhisfirst-generationstems.Herecognisedthatthisriskwastheresultofcantileverbendingofadistallywell-fixedstem.33Changingthecross-sectionalgeometryanddimensionsnotonlyproducedamuchstifferstembutalsochangedthedesignfromatapersliptoacompositebeam.Thisalterationintroduceddifferentfailuremechanisms.34Althoughthefrequencyofstemfracturewasreduced,asepticlooseningrose,withanoverallincreaseinrateoffailure.
Charnley发现第一代假体柄有较高的假体骨折率。
其认为这是由于远端固定良好的假体,其未牢固固定的部分发生弯曲,导致假体断裂。
改变假体柄的几何横截面和大小不仅仅使假体刚度增加同时也将锥度柄改成了混合式柄。
这种设计的改变又导致了其他机械原因的失败。
尽管假体骨折率下降了,但松动率的增加导致整体的失败率增加。
Ideasshouldnotbeexportedfromoned
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