定制式人工全髋假体设计制造及临床应用

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定制式人工全髋假体设计制造及临床应用

来源:骨科在线 编号 : #1179#
2007-04-05
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    临床观察表明,骨水泥对人工髋假体植入后的早期锚固有良好作用,早中期的失败率与翻修率都较低。但骨水泥存在机械性能差、易疲劳折断、充填技术常不正确等问题,以至假体晚期松动率较高。非骨水泥的生物固定型假体,其多孔表面固定主要由骨生长三维骨小梁网状交错生长固定假体,减少界面松动与失败,但由于应力集中仍有一定失败率,如假体周围骨溶解,大腿疼痛病例比骨水泥固定的发生率高,同时假体松动问题仍无法克服。
  通过对病人髓腔结构的三维重建,为每一位病人进行特殊设计和制造,提高了假体与病变骨骼的匹配度,提高了人工关节的长期稳定性,有效防止了关节松动,其优点日益被人们所认识。本文拟对定制式人工髋假体的设计、制造及临床应用做一综述。

                                        

 CAD/CAM定制式人工假体的优点
  延长人工关节的有效使用寿命是人工关节研究的关键。从股骨近端假体匹配度与负荷传递相关性研究发现,股骨近端前后方向上对假体的作用相当大,非骨水泥假体必须使这些力向股骨皮质骨传递,而只有在假体精确匹配的基础上才能出现这种负荷传递。同样,假体柄远端匹配度影响股骨近端负荷传递。髋假体柄远端过大过小都会使向股骨近端负荷传递显著改变。在应用无骨水泥假体时,往往因假体远端过紧而使股骨近端负荷传递减小,或因远端与髓腔呈点接触或柄过细而使股骨近端负荷传递过大。而高于正常的负荷传递会使骨受到破坏、骨改建和髋部疼痛,低于正常的负荷传递会使骨产生应力遮挡作用。由此可见,为达到假体与髓腔的精确匹配,CAD/CAM 定制式假体是理想而有效的途径。较之传统的标准人工髋假体,具有以下优点。 

1.微动很小
  普通假体柄不能适合每一个体髓腔,假体与骨之间留有较大空隙,假体与骨之间产生微动。
  Bowman等通过微动对牛骨小梁的作用说明微动可使骨小梁产生疲劳性损伤,对骨小梁产生破坏,使假体与骨间产生骨吸收,发生松动。为了减少微动,人们利用骨水泥充填假体与骨之间的空隙,但晚期松动仍时有发生。同时,骨水泥型假体亦不适用于对年轻病人的治疗。定制式人工髋假体能与髓腔高度吻合,大大减少假体与骨之间的空隙,减少了微动的发生,降低了假体松动的发生率。 

2.骨吸收少 
  假体与髓腔的高度吻合,使假体所受力均匀传至骨骼,减少应力遮挡作用产生的骨萎缩和骨吸收。定制式假体与骨的密切锁配减少或阻止了膜屑在假体和骨间的存在和移动,从而防止了骨的吸收和界膜形成。Martini等对个体化股骨柄周围骨密度进行测定,表明个体化假体周围骨吸收很少,与其它假体相比其丢失量可以忽略。 

3.良好的稳定性
  CAD/CAM 定制式假体最大限度占据了髓腔并在安装时损失的骨量很小,增加了其稳定性。Du jardin等通过对定制式假体柄与自锁非骨水泥柄、改良个体化假体柄的比较,表明个体化假体的微动最小,并占据髓腔的93%~ 100%,并大大增加了柄的轴向和旋转方向的稳定性,使其具有可靠的早期和远期稳定性,可显著延长假体的使用寿命和质量。  
  

CAD/CAM定制式人工髋假体的设计制造 

  传统的标准人工髋假体是标准系列式大批量生产。计算机断层扫描(CT) 技术和CAD/CAM 技术的发展为定制式假体的设计提供了技术保障。
  A ldinger等报告了应用计算机辅助定制人工髋假体。通过对一系列CT 二维数据的分析,重建股骨的髓腔结构,设计模拟人工关节的置换,经过7 年的研究证实这种方法是可取的,特别对年轻病人更为适用。在国内,连平等利用德国Zeiss 公司研制的VIDAS 图像分析系统进行三维图像重建。陈伟南等在小型计算机上进行三维CT 重建。在国外,美国克莱姆森(CLEM SON ) 大学化学与材料工程学院CAD/CAM 研究小组目前已利用人体解剖分析技术以及所得到的X 光片、CT 片及其它诊断工具所得的信息,进行分析处理并建立数据库,根据病人的具体情况进行设计、制造、加工人工骨或人工关节,利用数据库为临床医学提供一些必要的数据和信息。Dayton 大学正在进行一个称之为“虚拟现实”研究项目,是将医学上的CT 扫描技术与RP 快速成型技术联系起来,由CT 将病人的骨骼进行逐层扫描后,获得的层状图像传送给快速成型机,并可制造出与病入骨骼完全一致的模型,这个模型可以用来诊断、治疗以及指导手术过程的实施。时至今日,CAD/CAM 定

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