1、人工髋关节聚乙烯内衬髋臼外杯陶瓷股骨球头股骨柄THA/THR 是最为成熟和有效的骨科手术之一 采用骨水泥或非骨水泥的方式固定髋臼外杯和股骨柄假体。髋关节解剖髋关节解剖正常髋关节正常髋关节关节间隙存在股骨头形态正常病变髋关节关节软骨被破坏，关节间隙变窄，股骨头变形在有氧环境中照射消毒时，氧化反应会使聚乙烯表面以下发生分层，从而使表面产生裂纹。不过全涂层的假体柄的确能够获得更大范围的坚强固定。钛合金表面硬度比其他合金差，因此更容易产生划痕并发生“第三体”摩擦磨损。因此理论上，非骨水泥型假体可获得较骨水泥型假体更牢固和长时间的固定。头柄偏心距：自股骨头中心到通过股骨柄远端轴线之间的距离。初次全髋置换
2、的目标是达到关节假体的基本弧度范围位于病人生理所需的功能活动范围的中心。太年轻的患者（活动量大，加速磨损导致置换失败）太年轻的患者（活动量大，加速磨损导致置换失败）尽管这种衬垫能够有效的增加后方稳定性，但在髋关节外展时，会产生假体撞击，减少关节的基本弧线范围。假体表面与皮质骨之间的物理距离超过50um，使得成骨细胞和成骨因子无法越过更宽的距离形成牢固的骨界面。第二代：股骨髓腔远端填塞；如果在含氧的环境里进行包装和储存，氧气可以进一步破坏降解聚乙烯。全周涂层的假体柄在术后松动、大腿痛和骨溶解等方面比半周涂层柄的表现要好得多。摩擦磨损发生在两个粗糙的表面接触后，硬度较低表面的一些不耐磨物质被磨掉形
3、成颗粒。这些压痕类似于假体表面凹凸不平的山峰和山谷，可以使骨组织长入到其表面的峰谷之上。能够导致组织细胞发生溶骨反应的微粒大小在0.或者从肩部到柄的末端的距离。使用这一技术固定髋臼时，常需要额外的固定措施如使用螺钉固定，以获得骨与假体间牢固坚硬的结合界面。不过降低了材料的固有特性，如杨氏（Young）弹性模量和屈服强度，更容易发生碎裂。尽管如此，聚乙烯碎屑仍被认为是刺激骨溶解发生的主要原因。病变髋关节的X光片（正位）关节间隙变窄，甚至消失，融合股骨头变形，变扁，边缘不齐置换过程示意图置换过程示意图置换完成后双侧全髋置换术后X光片（正位）人工关节的材料由于假体长期（预计寿命20年）置入体内，材料
4、应具有：良好的生物相容性，无毒副作用，耐体液的化学腐蚀和电化学腐蚀，密度低，弹性模量接近于人的皮质骨。人工关节的材料 不锈钢(316L)：耐腐蚀性和强度较差，现已基本不用。钴铬钼合金(CoCrMo)：耐磨性、耐腐蚀性和综合机械性能均较好。钛合金(Ti6AL4V)：表面易氧化生成致密的二氧化钛膜，耐腐蚀性好，优于钴合金。密度低，弹性模量与人皮质骨的弹性模量接近，生物兼容性好，但耐磨损性差。人工关节的材料 聚乙烯（PE）,超高分子量聚乙烯(UHMWPE):坚韧、化学惰性、生物相容性好，在体内耐降解性能好，有一定的粘弹性。超高分子量聚乙烯的分子量在200万600万。超高分子量聚乙烯不能使用高压高温灭
5、菌。环氧乙烷(ETO)灭菌穿透性差，假体表面完全灭菌，而深层则不肯定，当部件磨损后，材料深层可能外露。大多数采用钴60射线灭菌。线灭菌可引起超高分子聚乙烯氧化，致性能改变。材料变脆易降解。人工关节的材料 陶瓷：三氧化二铝、氧化锌、氧化钛。以氧化铝最为常用。这些陶瓷的脆性较高。破裂的原因与表面裂隙及结构缺陷有关。粉颗粒的大小也影响其机械性能。氧化铝陶瓷硬度及弹性模量均很高，有很好的耐磨性和化学稳定性，主要用于制造股骨头。人工关节的材料 骨水泥：化学名：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。髋关节产品的组成 髋臼：外杯和内衬 外杯一般是金属（钛合金）。内衬：金属、陶瓷、聚乙烯。球头：金属球头、陶瓷球头 股
6、骨柄 双动头能够导致组织细胞发生溶骨反应的微粒大小在0.关节软骨被破坏，关节间隙变窄，股骨头变形目前认为，股骨柄假体周围骨水泥的厚度最好控制在2mm以上，而在股骨近端的内侧区域可以比2mm稍厚些。摩擦磨损发生在两个粗糙的表面接触后，硬度较低表面的一些不耐磨物质被磨掉形成颗粒。只有将微动范围尽量控制在不超过150um，才能形成一个牢固坚实的骨界面。双侧全髋置换术后X光片（正位）太年轻的患者（活动量大，加速磨损导致置换失败）关节间隙变窄，甚至消失，融合陶瓷内衬（需要特定的外杯）摩擦磨损发生在两个粗糙的表面接触后，硬度较低表面的一些不耐磨物质被磨掉形成颗粒。高龄伴内科疾病不能承受手术者骨水泥型股骨柄
7、及近端、远端中置器股骨柄内侧缘圆形而宽阔的设计可以降低内侧骨水泥环的应力集中，避免此处骨水泥破裂的发生。非骨水泥型柄周圈的涂层范围也影响临床效果，这种柄分为全周涂层设计和半周涂层设计，这种设计上的区别与有效关节间隙及骨溶解密切相关。非骨水泥型柄周圈的涂层范围也影响临床效果，这种柄分为全周涂层设计和半周涂层设计，这种设计上的区别与有效关节间隙及骨溶解密切相关。坚韧、化学惰性、生物相容性好，在体内耐降解性能好，有一定的粘弹性。柄的近端为灰色的涂层，是纯钛涂层。假体表面与皮质骨之间的物理距离超过50um，使得成骨细胞和成骨因子无法越过更宽的距离形成牢固的骨界面。钴铬钼合金(CoCrMo)：耐磨性、耐
8、腐蚀性和综合机械性能均较好。带领托的骨水泥型股骨柄即使没有上述情况，使用骨水泥固定的髋臼在术后1720年，失败率也达10%23%。非骨水泥型髋臼外杯非骨水泥型外杯（螺旋臼）非骨水泥型髋臼外杯及聚乙烯内衬外杯内衬陶瓷内衬（需要特定的外杯）聚乙烯髋臼杯，用骨水泥直接粘在髋臼上骨水泥型的髋臼，表面的规则凹槽利于骨水泥固定，显示丝用于术后拍片评估髋臼杯位置。骨水泥型股骨柄及近端、远端中置器近端中置器远端中置器无领骨水泥股骨柄和球头骨水泥柄表面骨水泥柄表面都是高抛光处都是高抛光处理的。理的。带领托的骨水泥型股骨柄领托非骨水泥型股骨柄柄的近端为灰色的涂柄的近端为灰色的涂层，是纯钛涂层。层，是纯钛涂层。带领
9、托的非骨水泥型股骨柄假体(LINK)心血管系统反应：单体吸收和周围血管扩张，引起反射性心动过缓。初次全髋置换的目标是达到关节假体的基本弧度范围位于病人生理所需的功能活动范围的中心。头柄偏心距：自股骨头中心到通过股骨柄远端轴线之间的距离。陶瓷：三氧化二铝、氧化锌、氧化钛。股骨假体：边缘锐利，内侧缘窄，不锈钢制造。近端全周涂层柄可以允许在近端股骨柄整个周圈的部分都形成骨长入，有效封闭了股骨干髓腔与有效关节间隙的通道。这种关节面被认为是硬对软组合。关节间隙变窄，甚至消失，融合不过全涂层的假体柄的确能够获得更大范围的坚强固定。手术入路方式也影响理想的假体安装角度。陶瓷内衬（需要特定的外杯）第二代：股骨
10、髓腔远端填塞；文献报道使用髋臼螺钉固定存在很多缺点：螺钉产生的钉道减少了髋臼表面骨长入的面积，同时骨道还成为容纳磨损碎屑的场所，增大了骨溶解的范围。提高骨水泥固定成功率的技术细节还包括避免股骨柄假体内翻位植入髓腔，防止骨水泥环出现间隙。号对号固定技术是指：髋臼或股骨柄打磨扩大的型号与所安装的假体型号完全一致。非骨水泥型外杯（螺旋臼）头柄偏心距：自股骨头中心到通过股骨柄远端轴线之间的距离。无领骨水泥股骨柄和球头指的是全髋关节结构中，聚乙烯磨损颗粒和巨噬细胞可以浸润到达的全部空间范围。这种腐蚀性的环境破坏了聚乙烯的耐磨损结构，导致在体内磨损加速并最终出现明显的骨溶解。髋臼安装垂直方向角度过大或者角
11、较大都会增加关节上脱位的风险。研究表明对于后入路的病例，获得最佳稳定性的前倾角度大约在1520。由于假体长期（预计寿命20年）置入体内，材料应具有：Theta角是指髋臼假体垂直方向的角度或者外展角度。头柄偏心距：自股骨头中心到通过股骨柄远端轴线之间的距离。金属对聚乙烯的磨损率：75250um/年。骨与假体间距离：50um初次全髋置换的目标是达到关节假体的基本弧度范围位于病人生理所需的功能活动范围的中心。在有氧环境中照射消毒时，氧化反应会使聚乙烯表面以下发生分层，从而使表面产生裂纹。有氧环境能产生氧自由基，破坏聚乙烯结构。限制性衬垫的髋关节可以提供最佳的稳定性，这种假体髋臼几乎完全包裹股骨头，因
12、此也大大减少了关节的基本弧线活动。带领托的非骨水泥型股骨柄假体(LINK)指的是全髋关节结构中，聚乙烯磨损颗粒和巨噬细胞可以浸润到达的全部空间范围。假体表面与皮质骨之间的物理距离超过50um，使得成骨细胞和成骨因子无法越过更宽的距离形成牢固的骨界面。骨溶解可以发生在有效空间范围的任何部位。近端涂层的柄只能在股骨近端区域获得固定，这时应力的传导更加符合生理方式，主要通过近端传导，避免此处发生应力遮挡和骨缺失。股骨假体：边缘锐利，内侧缘窄，不锈钢制造。最佳孔隙大小：100400um聚乙烯（PE）,超高分子量聚乙烯(UHMWPE):超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在惰性环境中经射线照射，聚乙烯分钟可
13、以形成交联结构，从而产生新型高交联的UHMWPE，这种高交联的UHMWPE表面硬度更高，可以更好的抵抗磨擦磨损和黏附磨损。双侧全髋置换术后X光片（正位）关节间隙变窄，甚至消失，融合THA适应症 适应症：髋关节疼痛明显，活动受限，影像学显示明确的髋关节病变，同时保守治疗无效的病例。保守治疗主要包括：减肥、非甾体消炎镇痛药物(NSAIDs)、改变运动方式、关节内注射药物以及使用步行辅助支具。导致活动受限的病因：骨关节炎(OA)、类风湿关节炎(RA)、系统性红斑狼疮(SLE)、银屑病关节炎(PsA)、创伤性关节炎、股骨头缺血性坏死、髋关节发育不良(DDH)、强直性脊柱炎(AS)。禁忌症 高龄伴内科疾
14、病不能承受手术者 太年轻的患者（活动量大，加速磨损导致置换失败）髋关节局部活动感染 身体其他部位感染 髋关节疾病的影像学和客观检查不符者 精神、认知和行为异常者股骨柄的一些参数 颈长：自股骨头中心至颈领的基底。头柄偏心距：自股骨头中心到通过股骨柄远端轴线之间的距离。柄长：从内侧颈领基底水平到柄的末端距离。或者从肩部到柄的末端的距离。颈干角由两条相交线组成，一条为通过股骨头和股骨颈中心的直线，另一条为沿远端柄1/2处外侧缘的直线。柄长：柄长：A。柄长：柄长：B。偏心距：偏心距：C。颈长：颈长：D。颈干角：颈干角：E。假体的固定 骨水泥型？非骨水泥型（又称生物型）？骨水泥型假体的特点1.临床应用时
15、间较长，临床效果确切，有大量成功的病例。2.操作技术已经非常成熟。3.对手术操作要求相对较低。4.病人康复时间相对短。非骨水泥型假体特点1.采用生物固定，避免了骨水泥使用带来的副作用。2.对可能面临的翻修手术可以有更多的选择。3.对手术医生的操作要求相对较高。4.常见的并发症有大腿疼痛。选择的因素 年龄 骨质生长潜能 对生活质量的要求 对康复的配合程度 术者对不同类型假体的理解和操作技能骨水泥的副作用 心血管系统反应：单体吸收和周围血管扩张，引起反射性心动过缓。单体引起过敏反应。骨水泥填塞过程中由于压力的原因造成脂肪、空气等进入血循环造成栓塞。骨水泥对周围神经、血管等组织造成机械压迫或热损失。
16、骨水泥固定 采用骨水泥固定股骨柄和髋臼假体，并非基于骨水泥是一种黏合剂的理论。而在于骨水泥可以与骨组织紧密嵌合的原理：容积填塞和微观交锁。骨水泥的成分是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。骨水泥聚合反应过程经历了湿沙期、粘丝期、面团期、固化期四个阶段。骨水泥固定 理论上，使用骨水泥的缺点在于产生两个独立的界面：骨水泥-骨界面；骨水泥-假体界面。这两个界面间是静态的，没有重塑形的可能，任何区域的骨水泥环出现松动和失败都没有自身重塑的能力。骨水泥固定 手术时仔细准备骨水泥柄小心植入，是取得临床长期成功的关键。目前认为，股骨柄假体周围骨水泥的厚度最好控制在2mm以上，而在股骨近端的内侧区域可以比2mm稍厚
17、些。骨水泥厚度小于2mm容易出现断裂。骨水泥固定 提高骨水泥固定成功率的技术细节还包括避免股骨柄假体内翻位植入髓腔，防止骨水泥环出现间隙。内翻位植入假体柄会导致股骨近端内侧和远端外侧的骨水泥厚度变薄，这两个区域的骨水泥承受很高的应力，早期易于在此处发生骨水泥破裂和固定失败。各代骨水泥技术 骨水泥技术的发展分为“三代”，每一代技术都有其特定的核心原则。第一代：手指填塞；股骨髓腔不堵塞；股骨假体：边缘锐利，内侧缘窄，不锈钢制造。各代骨水泥技术 第二代：股骨髓腔远端填塞；脉冲冲洗股骨髓腔；使用骨水泥枪；合金制造假体；去除锐利的边缘；内侧缘宽大。脉冲的使用，对股骨髓腔的冲刷处理大大提高了骨水泥与骨组织
18、最初贴合的质量。股骨柄内侧缘圆形而宽阔的设计可以降低内侧骨水泥环的应力集中，避免此处骨水泥破裂的发生。超高分子量聚乙烯不能使用高压高温灭菌。骨与假体间距离：50um有氧环境能产生氧自由基，破坏聚乙烯结构。球头：金属球头、陶瓷球头髋臼安装垂直方向角度过大或者角较大都会增加关节上脱位的风险。关节软骨被破坏，关节间隙变窄，股骨头变形坚韧、化学惰性、生物相容性好，在体内耐降解性能好，有一定的粘弹性。只有将微动范围尽量控制在不超过150um，才能形成一个牢固坚实的骨界面。聚乙烯髋臼杯，用骨水泥直接粘在髋臼上超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在惰性环境中经射线照射，聚乙烯分钟可以形成交联结构，从而产生新型高
19、交联的UHMWPE，这种高交联的UHMWPE表面硬度更高，可以更好的抵抗磨擦磨损和黏附磨损。柄的近端为灰色的涂层，是纯钛涂层。指的是全髋关节结构中，聚乙烯磨损颗粒和巨噬细胞可以浸润到达的全部空间范围。太年轻的患者（活动量大，加速磨损导致置换失败）目前认为，股骨柄假体周围骨水泥的厚度最好控制在2mm以上，而在股骨近端的内侧区域可以比2mm稍厚些。非骨水泥型假体的固定技术有两种：是最为成熟和有效的骨科手术之一由于假体长期（预计寿命20年）置入体内，材料应具有：头柄偏心距：自股骨头中心到通过股骨柄远端轴线之间的距离。陶瓷：三氧化二铝、氧化锌、氧化钛。全周涂层的假体柄在术后松动、大腿痛和骨溶解等方面比
20、半周涂层柄的表现要好得多。不锈钢(316L)：耐腐蚀性和强度较差，现已基本不用。髋臼安装垂直方向角度过大或者角较大都会增加关节上脱位的风险。各代骨水泥技术 第三代：真空搅拌骨水泥（去除气泡）；假体表面特殊处理；应用聚甲基丙烯酸甲酯；假体柄近端及远端中心化（使用中置器）。关于股骨柄假体预涂的问题，有研究表明预先涂抹PMMA能够改善柄与骨水泥环之间的界面。然而与不预涂相比，预涂PMMA带来的机械状态的改善，在临床上并没有减少松动、感染和磨损的发生。骨水泥型髋臼 髋臼侧，采用非骨水泥固定方式较为普遍。研究发现对于年轻、类风湿关节炎、髋关节中心性脱位、髋关节发育不良和有易于出血体质的等病例，采用骨水泥
21、型髋臼的松动率较高。即使没有上述情况，使用骨水泥固定的髋臼在术后1720年，失败率也达10%23%。骨水泥型髋臼仅适用于高龄和活动量低的患者。术中骨组织与骨水泥结合界面的质量决定了术后是否发生松动。非骨水泥固定 非骨水泥型假体包括：表面微孔和喷砂处理两种。微孔涂层一词指的是通过加工处理在金属表面产生很多不同深度的微小孔隙，以便于骨长入其中。喷砂一词指的是使用微小粒子轰撞假体表面，产生无数压痕，骨组织可以长入其上。这些压痕类似于假体表面凹凸不平的山峰和山谷，可以使骨组织长入到其表面的峰谷之上。对于微孔涂层假体：表面空隙的特定尺寸和分布情况决定了骨长入的难易度。研究表明：最佳孔隙大小：100400
22、um 最佳的孔隙度：40%50%微动范围：150um 骨与假体间距离：50um 假体与骨组织之间形成坚硬、无微动的界面，也是利于骨组织长入空隙的重要条件。只有将微动范围尽量控制在不超过150um，才能形成一个牢固坚实的骨界面。如果超过，纤维软组织将长入孔隙中。假体表面与皮质骨之间的物理距离超过50um，使得成骨细胞和成骨因子无法越过更宽的距离形成牢固的骨界面。金属与骨组织的界面具有重新塑形的潜能，这点不同于骨水泥与骨组织界面。如果骨组织在生长嵌入金属表面时出现裂缝和破坏，骨组织能够重新塑形并重建一个坚硬的界面。因此理论上，非骨水泥型假体可获得较骨水泥型假体更牢固和长时间的固定。非骨水泥型假体的
23、固定技术有两种：号对号固定技术 压配固定技术 号对号固定技术是指：髋臼或股骨柄打磨扩大的型号与所安装的假体型号完全一致。使用这一技术固定髋臼时，常需要额外的固定措施如使用螺钉固定，以获得骨与假体间牢固坚硬的结合界面。文献报道使用髋臼螺钉固定存在很多缺点：螺钉产生的钉道减少了髋臼表面骨长入的面积，同时骨道还成为容纳磨损碎屑的场所，增大了骨溶解的范围。如果出现退钉，则会直接接触聚乙烯的非关节面，导致磨损发生。压配技术是指股骨或髋臼打磨的尺寸较最终植入的假体型号小1到2mm。该技术依靠环向应力获得坚强固定，常不需额外固定。非骨水泥髋臼假体 在各种非骨水泥型髋臼假体中，背面微孔涂层的臼杯临床效果最好，
24、而背面光滑的臼杯效果欠佳。非骨水泥型股骨柄假体 近年来在股骨柄假体设计上，重点分析了纵向涂层的范围对股骨骨质的作用和影响。股骨假体柄通常可获得全长范围的坚强固定，其中很大比例的固定发生在更远端部分。这种远端固定在影像学上表现为股骨干远端处的焊点。焊点是在X线平片上可见的皮质骨和股骨假体之间密度增加的骨长入的区域，提示远端固定，此时假体承受的应力可传导至股骨更远端的部位。这会导致股骨近端处发生应力遮挡，出现此区域的骨量减少和骨缺失。不过全涂层的假体柄的确能够获得更大范围的坚强固定。近端涂层的柄只能在股骨近端区域获得固定，这时应力的传导更加符合生理方式，主要通过近端传导，避免此处发生应力遮挡和骨缺
25、失。非骨水泥型柄周圈的涂层范围也影响临床效果，这种柄分为全周涂层设计和半周涂层设计，这种设计上的区别与有效关节间隙及骨溶解密切相关。半周涂层设计的假体柄不能在近端股骨柄全周都形成骨长入，在此处留有一处通道，聚乙烯碎屑可以通过此通道进入股骨干，增加了有效关节间隙。当使用非全周涂层的假体柄时，聚乙烯碎屑会导致股骨干区域出现临床上明显的骨溶解。近端全周涂层柄可以允许在近端股骨柄整个周圈的部分都形成骨长入，有效封闭了股骨干髓腔与有效关节间隙的通道。全周涂层的假体柄在术后松动、大腿痛和骨溶解等方面比半周涂层柄的表现要好得多。假体柄的硬度也明显影响应力遮挡。通常假体柄的机械硬度越高在负重时应力遮挡的应力也
26、越多。由此可见，越硬的柄发生应力遮挡越明显。影响假体柄硬度的因素包括柄的半径、几何形状以及柄本身采用金属的硬度。假体柄的半径是最重要的一个因素，因为柄硬度与半径的四次方成正比例，柄半径的轻微增加就会导致硬度明显增大。柄的几何形状也影响硬度，带凹槽或者中空的柄其硬度降低。钴铬钼合金制造的柄就比钛合金柄硬得多。髋关节稳定性 髋关节活动的基本弧度范围(primary arcrange)和偏移距离。基本弧度范围的定义是：股骨假体颈部接触到髋臼假体之前人工关节的最大活动范围。超过基本活动范围，股骨颈将与髋臼发生撞击，因此可以看出选用大股骨头加窄股骨颈的匹配方式能够获得最大的基本弧度范围。基本弧度范围到达
27、后关节仍可进行的活动范围被定义为偏移距离。这一距离常为股骨头直径的一半。影响关节活动和稳定性的其他假体设计因素还包括使用增高的防脱位衬垫。术者可以选择使用后方防脱位衬垫以增加后方稳定性。尽管这种衬垫能够有效的增加后方稳定性，但在髋关节外展时，会产生假体撞击，减少关节的基本弧线范围。因此通过采用这种衬垫增加后方稳定性的方法也来之不易。限制性衬垫的髋关节可以提供最佳的稳定性，这种假体髋臼几乎完全包裹股骨头，因此也大大减少了关节的基本弧线活动。另外这种限制性假体会传递给金属髋臼和骨接触面巨大的应力，从而加速髋臼假体的机械性松动发生。髋关节假体的力线 髋关节假体在患者股骨和髋臼内的方位和角度是影响稳定
28、性的关键因素。髋臼假体安装的前倾角过小增大了后脱位的风险，而角度过大又可增加前脱位的风险。手术入路方式也影响理想的假体安装角度。采用后入路时，髋臼前倾角可以轻度增大以减少后脱位的可能。研究表明对于后入路的病例，获得最佳稳定性的前倾角度大约在1520。髋臼假体的垂直方向的角度，也影响关节的稳定性。髋臼安装垂直方向角度过大或者角较大都会增加关节上脱位的风险。Theta角是指髋臼假体垂直方向的角度或者外展角度。总之，尽管关于髋臼植入的最佳位置角度仍存在争议，研究表明外展角度应在3050之间，前倾角度随外科入路不同可选择015之间的角度。而股骨假体的前倾角也应在015之间。一个重要的概念是髋关节假体的
29、位置并不影响假体的基本弧度范围的绝对值。如前所述，基本弧度范围是由股骨头和髋臼关节面构成的力学现象，改变假体的位置和角度仅仅影响基本弧度范围的空间位置。初次全髋置换的目标是达到关节假体的基本弧度范围位于病人生理所需的功能活动范围的中心。这样的力线能够很好地减少脱位同时获得最大的活动范围。骨溶解和磨损碎屑 目前认为，聚乙烯髋臼内衬磨损产生的碎屑颗粒诱发巨噬细胞和组织细胞反应，最终导致骨溶解。不过，现已发现全髋关节假体部件中的其他磨损来源，如骨水泥中的PMMA颗粒，假体表面喷涂的羟基磷灰石，假体的金属成分，诸如钴、铬和钛。尽管如此，聚乙烯碎屑仍被认为是刺激骨溶解发生的主要原因。碎屑颗粒被巨噬细胞吞
30、噬，吞噬后细胞分泌很多溶骨作用的细胞因子，激活了骨破坏和吸收。骨水泥技术的发展分为“三代”，每一代技术都有其特定的核心原则。提高骨水泥固定成功率的技术细节还包括避免股骨柄假体内翻位植入髓腔，防止骨水泥环出现间隙。无领骨水泥股骨柄和球头最佳孔隙大小：100400um关节间隙变窄，甚至消失，融合骨水泥对周围神经、血管等组织造成机械压迫或热损失。假体承重关节面指：球头与髋臼内衬的接触面。摩擦磨损发生在两个粗糙的表面接触后，硬度较低表面的一些不耐磨物质被磨掉形成颗粒。骨溶解可以发生在有效空间范围的任何部位。理论上，使用骨水泥的缺点在于产生两个独立的界面：这种磨损与假体设计有关，多见于臼杯和内衬之间的卡
31、锁机制不佳，二者之间存在较多的相对运动，从而在这一界面间产生磨损碎屑。尽管如此，聚乙烯碎屑仍被认为是刺激骨溶解发生的主要原因。第二种磨损机制为黏附磨损，发生在股骨头与聚乙烯组成的关节面内。因此改善包装过程的环境，也可以提高聚乙烯的耐磨性能。太年轻的患者（活动量大，加速磨损导致置换失败）对于微孔涂层假体：表面空隙的特定尺寸和分布情况决定了骨长入的难易度。限制性衬垫的髋关节可以提供最佳的稳定性，这种假体髋臼几乎完全包裹股骨头，因此也大大减少了关节的基本弧线活动。金属对金属的磨损率：2.太年轻的患者（活动量大，加速磨损导致置换失败）髋臼安装垂直方向角度过大或者角较大都会增加关节上脱位的风险。第二代：
32、股骨髓腔远端填塞；磨损碎屑的产生机制 髋关节发生磨损产生磨损碎屑的机制包括机制包括两种，分别是摩擦磨损(abrasive wear)和黏附磨损(abhesive wear)。摩擦磨损发生在两个粗糙的表面接触后，硬度较低表面的一些不耐磨物质被磨掉形成颗粒。这种机制与砂纸磨木头的效果很类似。三体物质颗粒挤压入两个紧密接触的表面之间后也可发生摩擦磨损。这种物质颗粒包括骨水泥、金属或骨碎屑等。第二种磨损机制为黏附磨损，发生在股骨头与聚乙烯组成的关节面内。当聚乙烯较大微粒被磨掉后，沉积在关节腔内，巨噬细胞开始包裹吞噬这些微粒，并触发了组织细胞发生溶骨反应。能够导致组织细胞发生溶骨反应的微粒大小在0.27
33、um。头-衬界面减少磨损的机制 关于头-衬界面减少黏附磨损的问题已经讨论很多，其中之一为改善聚乙烯的耐磨损特性。自80年代末以来，人们已经认识到聚乙烯消毒和包装技术处理能明显影响髋臼内衬的磨损率。多年来，髋臼聚乙烯一直采用在有氧环境中通过射线照射进行消毒。这种腐蚀性的环境破坏了聚乙烯的耐磨损结构，导致在体内磨损加速并最终出现明显的骨溶解。有氧环境能产生氧自由基，破坏聚乙烯结构。在聚乙烯进行照射消毒时，其最终的耐磨损材料特性取决于照射的环境。在有氧环境中照射消毒时，氧化反应会使聚乙烯表面以下发生分层，从而使表面产生裂纹。如果在惰性环境中照射，例如气体等离子环境中照射消毒时，氧化反应会使聚乙烯表面
34、以下发生分层，从而使表面产生裂纹。如果在惰性环境中照射，例如气体等离子或环氧乙烷，聚乙烯可发生交联反应，更好的对抗摩擦磨损和黏附磨损。聚乙烯消毒后进行包装储存的环境也会影响髋臼内衬在体内的摩擦特性。如果在含氧的环境里进行包装和储存，氧气可以进一步破坏降解聚乙烯。因此改善包装过程的环境，也可以提高聚乙烯的耐磨性能。有效关节空间 指的是全髋关节结构中，聚乙烯磨损颗粒和巨噬细胞可以浸润到达的全部空间范围。骨溶解可以发生在有效空间范围的任何部位。该理论认为通过减少有效关节空间可以减少骨溶解的发生。目前认为使用骨螺钉固定金属髋臼杯会在髋臼骨质上产生新的孔洞，增大了有效关节空间，而去除髋臼假体上的骨螺钉可
35、以减少有效关节空间，能够降低骨溶解发生率。近端全周微孔涂层的股骨柄假体因为封闭了股骨髓腔内的骨干部分与有效关节空间的通道，被认为可以减少股骨近端骨溶解的发生。臼衬界面的磨损 近年来认为，金属臼杯与内衬之间也会产生聚乙烯磨损碎屑。磨损的发生机制在于臼杯与内衬之间存在相对的运动。这种磨损与假体设计有关，多见于臼杯和内衬之间的卡锁机制不佳，二者之间存在较多的相对运动，从而在这一界面间产生磨损碎屑。新近设计的卡锁机制更好的假体已很少出现这种磨损。这种磨损更容易发生在组装式髋臼假体，因为各组件之间卡锁机制并非最佳，导致活动相对增加，进而发生磨损。假体承重关节面 假体承重关节面指：球头与髋臼内衬的接触面。
36、关节面分类：硬对硬，硬对软 硬对硬：金属-金属(MOM)、陶瓷-陶瓷(COC)硬对软：金属-聚乙烯(MPE)、陶瓷-聚乙烯(CPE)假体承重关节面 传统的关节面组合是聚乙烯髋臼内衬对金属股骨头。这种关节面被认为是硬对软组合。在各种金属中，钛合金的股骨头因为有很高的容量磨损率，柄可产生“第三体”磨损颗粒从而临床效果最差。钛合金表面硬度比其他合金差，因此更容易产生划痕并发生“第三体”摩擦磨损。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)在惰性环境中经射线照射，聚乙烯分钟可以形成交联结构，从而产生新型高交联的UHMWPE，这种高交联的UHMWPE表面硬度更高，可以更好的抵抗磨擦磨损和黏附磨损。不过降低了材料的固
37、有特性，如杨氏（Young）弹性模量和屈服强度，更容易发生碎裂。金属对聚乙烯的磨损率：75250um/年。陶瓷对聚乙烯的磨损率：0150um/年。金属对金属的磨损率：2.55.0um/年。陶瓷对陶瓷的磨损率：0.52.5um/年。硬对硬关节面组合产生的磨损颗粒大小：0.0150.12um之间。金属对金属关节面产生的金属颗粒使血液和尿液中金属离子浓度增加，目前尚未证实与致癌有直接作用。人工髋关节聚乙烯内衬髋臼外杯陶瓷股骨球头股骨柄髋关节解剖置换过程示意图双侧全髋置换术后X光片（正位）骨水泥固定 提高骨水泥固定成功率的技术细节还包括避免股骨柄假体内翻位植入髓腔，防止骨水泥环出现间隙。内翻位植入假体
38、柄会导致股骨近端内侧和远端外侧的骨水泥厚度变薄，这两个区域的骨水泥承受很高的应力，早期易于在此处发生骨水泥破裂和固定失败。对于微孔涂层假体：表面空隙的特定尺寸和分布情况决定了骨长入的难易度。研究表明：最佳孔隙大小：100400um 最佳的孔隙度：40%50%微动范围：150um 骨与假体间距离：50um 不过全涂层的假体柄的确能够获得更大范围的坚强固定。近端涂层的柄只能在股骨近端区域获得固定，这时应力的传导更加符合生理方式，主要通过近端传导，避免此处发生应力遮挡和骨缺失。第二种磨损机制为黏附磨损，发生在股骨头与聚乙烯组成的关节面内。当聚乙烯较大微粒被磨掉后，沉积在关节腔内，巨噬细胞开始包裹吞噬这些微粒，并触发了组织细胞发生溶骨反应。能够导致组织细胞发生溶骨反应的微粒大小在0.27um。
