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研究背景 在过去的二十年中，与全髋关节置换术（THA）相关的并发症发生率显著降低。预防性抗生素治疗降低了THA术后感染率，抗凝剂降低了深静脉血栓形成的发生率。 然而，全髋关节置换术后的骨丢失（假体周围骨溶解或无菌性松动）仍然是一个严重的问题，高居THA术后翻修原因的第一位。在全髋关节置换的共识会议上，它被确定为与THA术后的影响最显著的远期并发症。 在许多研究中，假体周围骨溶解的发生率高于所有其他复杂并发症的总和。在瑞典全髋关节置换登记系统中，因骨溶解而接受翻修的患者占到总数的75%以上。据报道，在随访时间超过10年的大多数研究中，无菌松动的发生率在32～62%之间，发生率的差异与所使用的假体的类型存在相关关系。 在假体和骨之间形成“滑膜”是大多数无菌松动理论的基础。对髋关节置换术后松动假体周围的组织学分析显示，存在三层不同的结构：
正常的骨维持依赖于骨形成和骨吸收的平衡，主要涉及成骨细胞和破骨细胞的协同作用。全髋关节置换后可能发生骨丢失的机制有多种。包括：自然老化、骨重塑或应力遮挡、机械因素、关节内液压、颗粒反应。 骨丢失可能是自然老化的结果。女性一生中可能丢失多达三分之一的皮质骨和一半的骨小梁，而男性损失的约60%。然而，老化过程造成的骨丢失并未被证明对假体的机械稳定性构成重大威胁。适应性骨重塑或应力屏蔽可以发生于髋关节置换后改变的机械环境。 这是因为当股骨头被全髋关节置换的股骨假体替换时，负荷和应力会重新分配。因此，股骨近端皮质的应力减少，因为大部分负荷绕过了这个区域，并在金属柄中传递到股骨远端。 研究表明，与近端部分羟基磷灰石涂层的假体柄相比，羟基磷灰石完全涂层的假体柄增加了皮质骨的应力遮挡。今天大多数股骨柄上的涂层仍然增加了应力遮挡的发生，其参数仍大于引起股骨近端的应力遮挡的最低量。然而，减少多孔涂层以降低应力屏蔽必须与提供足够的涂层以确保假体固定相平衡。 假体的下沉被定义为假体和（或）骨水泥鞘发生变化，并被定义为提示植入物的失败和假体松动。一旦下沉开始，假体固定界面的稳定性就丧失，假体周围因早期松动产生的颗粒可能主导了松动的后期阶段。假体下沉发生的机制可能是由于假体周围松质骨的疲劳破坏，导致稳定假体的骨整合丢失，也可能是由于外科技术的缺陷引起，例如，扩髓干扰假体周围骨组织的毛细血管循环，导致坏死。 第一代骨水泥技术的不足之处在于，骨水泥鞘可能出现缺陷和应力集中，从而导致骨–水泥界面变弱，并且存在较严重的聚乙烯磨损颗粒，因此容易导致松动。通过改进的骨水泥技术，包括使用髓腔塞、骨水泥枪、导管灌洗、加压、中置器，结果是水泥中的孔隙率减少，骨水泥鞘均匀，股骨骨水泥鞘裂解的发生率已经较第一代骨水泥技术的减少。 一旦形成滑膜样膜，关节内的滑膜流体压力可能会导致骨溶解。随着假体上的负荷，膜内流体的压力可能会显著上升。持续升高的压力最终会干扰骨的正常灌注和氧合，当传递到骨膜–骨界面时，会导致骨细胞破坏和骨坏死。 与此同时，也可能是假体产生的微粒碎片引起的生物反应导致骨溶解。聚乙烯微粒被认为是引起最多组织反应的物质，在THA术后微粒中占比高达90%。 与骨溶解有关的其他微粒包括超微尺寸超高分子量聚乙烯（UHMWPE）、聚甲基丙烯酸甲酯（骨水泥）、金属碎片（如钴钛合金、硅酸盐和不锈钢）。这些粒子可能通过促进聚乙烯的磨损而发挥作用，而超高分子量聚乙烯(UHMWPE)微粒则可触发细胞反应；或者，它们引起炎症介质的释放，导致慢性炎症和组织损伤，并伴随着植入假体松动而侵蚀周围支撑骨组织。 磨损的定义是，由于运动而导致的假体材料从表面上的损失。学界认为聚乙烯–金属界面磨损的主要形式是粘合磨损（当两个轴承表面在载荷作用下结合在一起，而较弱的轴承表面在相对运动时转移到较硬的轴承表面）和粗糙磨损（由于轴承表面较硬的表面粗糙，在较软的材料表面产生凹槽，从而导致材料的磨损）。 线性磨损率定义为金属股骨头对聚乙烯衬垫的穿透。当线性磨损率超过0.1mm/年时，骨溶解的发生率显著增加，而磨损率低于0.1mm/年时，则骨溶解的发生率较低。 在X线片上，在松动的假体周围可以看到放射状的透亮带，最常见的是股骨的外侧和前部。放射性同位素扫描可以显示活动增加的松动区。在大多数病例中，影像学证据仅仅能显示假体植入后5年或更长时间的病理征象。 临床上，大多数患者无症状，仅在THA术后远期X线片上偶然发现才得以诊断。在少数病例中，患者有症状并伴有大腿疼痛（通常表明股骨假体松动）或腹股沟疼痛（通常表示髋臼松动）。 学界已尝试使用各种方法希望降低骨溶解的发生率，从而延长人工关节的寿命。例如，在假体设计、假体材料和假体固定方法等方面进行改进。 尽管如此，THA术后10年的翻修率仍保持在10%左右，骨水泥型假体的翻修率低于非骨水泥假体。因此，大多数无菌性松动的患者需要接受翻修手术。 此外，在平均预期寿命持续上升的情况下，越来越多年轻的患者进行关节置换手术。因此，可以预测，在不太久远的将来，髋关节置换的翻修手术需求将继续增加。目前，在英国进行的髋关节置换手术中，髋关节翻修术约占全部髋关节置换手术的15%。THA术后骨溶解的治疗方法包括：植骨术、骨替代物植入术、细胞生物学方法。 ➤➤ 植骨术 翻修手术的两个主要目的是实现即刻固定和获得长期稳定。然而，翻修手术的效果往往不如初次手术，这可能是由于可用于固定翻修假体的骨量减少，残存的骨强度往往不足以支持身体施加在假体上的载荷。 因此，骨移植和骨移植替代物被越来越多地用来补充随着松动而发生的骨丢失。骨移植有三个特性，这是骨移植成功愈合和融合所必需的。这三个特性包括成骨（骨组织自身生成新骨的能力）、骨诱导（从周围的宿主中吸收间充质干细胞的能力，然后分化为新骨）和骨传导（毛细血管进行内生长的过程，血管周围组织和骨祖细胞从宿主进入移植物结构，移植骨可作为新骨植入的支架）。 自体骨移植被认为是骨移植的金标准，因为它们具有成骨、骨诱导和骨传导的特性。自体骨移植通常是从患者的髂骨、股骨头或腓骨获取。然而，自体骨移植有以下几个限制：
由于自体骨移植存在上述的局限性，同种异体骨移植已成为一种可行的替代方法。这些异体骨通常是从接受全髋关节置换术治疗的其他患者的股骨头，或者从新鲜大体标本的股骨或胫骨中获取的。 虽然以颗粒状芯片的形式使用同种异体骨移植填补空洞性缺损取得了很好的临床效果，但在翻修手术中使用却显示出不一致的结果，其中可能的原因是异体骨只具有骨传导和有限的骨诱导特性，但缺乏成骨的特性。 使用同种异体移植物也有其他几个缺点。例如，多达五分之一的捐赠股骨头受到细菌污染。此外，已知移植物会将乙型肝炎、丙型肝炎和艾滋病毒等病原体传染给患者，而且它们可能含有朊病毒。因此，在同种异体移植骨保存之前，对其进行了激进的消毒处理。然而，保存过程可能会影响移植物的机械和生物学特性，而且可能难以使朊病毒失活。 与自体移植物相比，同种异体移植物通常具有更高的延迟愈合、不愈合和失败率。最后，由于同种异体移植物使用的增加，未来对异体松质骨的需求可能会供不应求。 ➤➤ 移植骨替代物 各种骨移植替代物，包括钛纤维、胶原蛋白、生物活性玻璃和由羟基磷灰石（HA）、磷酸三钙或两者组成的陶瓷，被用来克服植骨时出现的问题。 羟基磷灰石和磷酸钙已被证明能引起类似于骨的生物学反应，并显示出作为骨移植替代物的巨大潜力。特别是在有大范围骨缺损的情况下，它们可以很容易地根据骨缺损成型，满足缺损所需的尺寸和形状，这些材料的多孔性有利于骨骼的生长。 此外，这些材料具备骨传导特性、良好的生物相容性，易于消毒，不具有免疫原性，可用于需要修复大范围骨缺损。然而，它们的缺点包括缺乏成骨和骨诱导特性，以及它们提供直接结构支持的能力有限。 在临床实践中，在处理骨溶解患者时必须考虑几个因素。 在无症状患者中，必须考虑患者的年龄、既往病史、骨丢失的程度和类型、骨溶解的进展速度、需要的翻修假体性能以及患者的活动水平等因素。如果骨丢失是广泛的或进行性的，则具备了手术指征。刮除和移植骨缺损时，对于无症状且有良好的骨干固定的患者，保留股骨柄并更换换股骨头是一种可行的选择。在全身条件差病人或老年人中，保守治疗和定期的随访亦是一种合理的、可取的方法。 在有症状的患者中，手术通常是必要的，并且根据上述宿主因素和股骨丢失程度制定手术方案。骨溶解主要的处理原则是辨别和清除磨损颗粒的来源，去除松散的骨成分和填充任何空洞性的骨缺损。在骨溶解最小的情况下，可以任意选择一种骨水泥型或非骨水泥型假体。对于中度骨溶解的患者，治疗方案包括骨水泥假体和近端或广泛多孔涂层的非骨水泥假体。在严重骨溶解或多次翻修的患者中，通常使用加长柄假体固定在股骨近端或远端异体骨中。 另一种治疗股骨近端空洞性缺损的方法是采用打压植骨术进行同种异体骨移植，将颗粒状的同种异体松质骨植入股骨近端以提供即刻的机械功能。 在结构性移植物中，骨内生长通常不超过2～3mm，而在打压植骨术的颗粒异体移植物中，骨生长距离大于这一距离（2～3mm），表明打压植骨术的骨生长距离可能优于结构性骨移植的骨生长距离。 此外，到目前为止，这是唯一种被证明能逆转骨溶解造成的骨量丢失的技术。然而，打压植骨术可能导致早期的股骨假体下沉，假体脱位和股骨骨折的发生率增高。 手术切除关节成形术（Girdlestone‘s手术）包括股骨头切除，并允许股骨近端和髋臼之间发生纤维连接。它将疼痛但稳定的关节转化为不稳定但不那么痛苦的关节。大多数患者术后需要助行器，仅在短距离内活动。在现代，这种手术只是作为一种抢救程序进行的，不适用于年轻的病人。 骨髓含有一群能够分化为骨、软骨、肌肉、肌腱和其他结缔组织的细胞，称为间充质干细胞（MSCs）。这些间充质干细胞(MSCs)是从人和动物的骨膜或骨髓中分离出来的。 此外，现已发展出将MSCs定向成骨细胞系，分化为成骨细胞从而形成新骨的技术。间充质干细胞在骨髓中仅有少量存在，在THA翻修术中，一种解决骨存量减少问题的可能方法是将同种异体骨基质和/或HA与MSCs形成复合移植物，从而提供骨诱导和成骨特性。 在大鼠股骨大段缺损中，MSCs与HA/磷酸三钙复合后可再生骨。在狗身上复制得出的类似结果证明，这种方法可以移植到较大的动物身上，将该技术应用于人类也许是可行的。 骨形态发生蛋白（BMPs）是一类骨诱导生长因子，可能通过刺激成骨细胞祖细胞和促进骨胶原合成而启动软骨内骨形成。重组人骨形态发生蛋白-2（rhBMP-2）在治疗骨折不愈合和脊柱融合手术中显示出良好的疗效。基因治疗技术的最新进展表明，病毒载体可能具有将抗炎细胞因子基因导入假体周围组织的能力。 利用逆转录病毒载体运送IL-1Ra和VIL-10基因在小鼠模型中被证明能抑制与假体周围骨溶解有关的炎症。此外，基因治疗也有可能减少继发炎症后的破骨细胞性骨吸收。但是学术界未获得足够的证据支持，尚需要进行大型动物研究，用定量的结果指标来评价这些载体。 在可预见的将来，髋关节翻修术的需求将继续增加。髋关节翻修手术的主要目的是实现即刻固定和长期稳定，并重建骨丢失。尽管使用骨移植或现有的骨移植替代物具有显著的骨再生和修复骨缺损的内在能力，但在实现最佳治疗方面仍存在一些不足之处。 现有技术的缺点限制、对松质骨移植的需求可能会超过未来的供应等原因，将促使人们寻找可行的骨移植替代物。随着分子生物学的进展，未来将从组织方法转向更多的细胞方法，以提供更有效的方法来重建骨存量。 本文仅代表作者个人观点，不代表骨今中外官方立场。希望大家理性判断，有针对性地应用。 |
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来自： martinbigbird > 《髋关节》
