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醫用髖臼假體是用于全髖關節置換術(THA)的重要組成部分,主要用于替換磨損或損壞的髖臼,恢復髖關節的正常功能。
1.生物相容性
材料選擇:髖臼假(jia)體通常采用(yong)生(sheng)物相(xiang)容性極高的(de)材料,如鈦合金、鈷鉻鉬合金、超高分子量聚乙烯(xi)(UHMWPE)和陶瓷(ci)材料。
無(wu)毒性:這(zhe)些材料(liao)經過嚴格篩選和測試,確保在人體內長期使用不會引(yin)起免疫(yi)反應(ying)(ying)或毒性反應(ying)(ying)。
耐腐(fu)蝕性:金(jin)屬材料(如鈦合(he)金(jin)和鈷鉻鉬合(he)金(jin))具有(you)良好的(de)耐腐(fu)蝕性,能夠在人體內長期穩定存在。
2.耐磨性
低(di)磨(mo)損(sun)(sun)率(lv):髖臼假體(ti)的內(nei)襯材料(liao)(如(ru)超高(gao)分子量聚乙烯、交聯聚乙烯和陶瓷)具(ju)有極低(di)的磨(mo)損(sun)(sun)率(lv),能(neng)夠有效減少磨(mo)損(sun)(sun)顆(ke)粒(li)的產(chan)生。
延長使用(yong)壽命:耐磨性高的材料可以顯著(zhu)延長假(jia)體(ti)的使用(yong)壽命,減少因磨損(sun)導致(zhi)的松動和失敗風險(xian)。
多種摩(mo)(mo)擦界面:根據不同的(de)(de)需求,髖臼(jiu)假(jia)體可以采用陶瓷(ci)-陶瓷(ci)、陶瓷(ci)-聚乙烯(xi)、金屬-聚乙烯(xi)等多種摩(mo)(mo)擦界面,滿足不同患者(zhe)的(de)(de)需求。
3.固定方式
骨水泥固定型:
即刻穩(wen)定(ding)性(xing):通過骨水泥與骨組織的微交鎖,提供即刻穩(wen)定(ding)性(xing),患者術后可以快速負重。
適(shi)用人群(qun):特別適(shi)合骨(gu)質疏(shu)松(song)嚴重的高齡患者。
生物固定型:
長期(qi)穩(wen)定(ding)性:依靠假體表(biao)面的微孔設計、噴(pen)砂處理或(huo)涂層(如(ru)羥基磷灰(hui)石),促進(jin)骨組織生長,實現長期(qi)穩(wen)定(ding)。
適用人群(qun):適合骨質條件較好、活動量大的年輕患者(zhe)。
混合固定:部分患者可(ke)能采用髖臼(jiu)側骨水泥固定、股骨側生物(wu)固定的混合方式,兼顧即刻穩定性和長期(qi)穩定性。
4.解剖適配性
個體化設計(ji):髖臼假(jia)體的形狀(zhuang)和尺寸多樣,能夠適應不同患者(zhe)的解剖(pou)結構。
模塊(kuai)(kuai)化設(she)計:部分假(jia)體采用模塊(kuai)(kuai)化設(she)計,允許術(shu)中根據患者的具體情況進行調(diao)整,提高手術(shu)的精準性。
3D打印(yin)(yin)技(ji)術:隨著(zhu)3D打印(yin)(yin)技(ji)術的(de)發展,定制化假(jia)體可以(yi)根據患者的(de)CT掃描數據進行個性(xing)化制造,進一步提升適配性(xing)。
5.力學性能
高強度(du):髖(kuan)臼假體的(de)金屬部分(如鈦合金和鈷鉻鉬(mu)合金)具有高強度(du)和良好的(de)抗(kang)疲勞性能,能夠承受人體日常(chang)活動的(de)負荷。
減(jian)震功能:髖臼(jiu)內(nei)襯材料(如聚乙烯)具(ju)有(you)一定(ding)的彈性,能夠緩沖(chong)關(guan)節活動(dong)時(shi)的沖(chong)擊(ji)力,減(jian)少對(dui)骨(gu)組織(zhi)的壓力。
6.使用壽命
長壽命設計:現代髖臼假體通過優化材(cai)料和設計,使用(yong)壽命顯著延長。例如,陶瓷(ci)(ci)-陶瓷(ci)(ci)界面的髖臼假體使用(yong)壽命可達20年(nian)以上。
低失(shi)敗(bai)(bai)率:隨著(zhu)技(ji)術的(de)進步,髖臼(jiu)假(jia)體的(de)松動、磨(mo)損和脫位等失(shi)敗(bai)(bai)率顯著(zhu)降低。
7.手術適應性
手術操(cao)作簡便(bian):髖臼假體的設計(ji)考慮了手術操(cao)作的便(bian)利(li)性,能夠減少手術時間和并發癥的發生。
術后恢(hui)復(fu)快:現代髖臼(jiu)假體的設計和固定方(fang)式能(neng)夠(gou)幫助患(huan)者更快地恢(hui)復(fu)關(guan)節功(gong)能(neng),提高術后生(sheng)活質量。
8.可調節性
角度(du)和(he)(he)深度(du)調節:髖臼假體(ti)的(de)設(she)計允許在術中對(dui)假體(ti)的(de)安(an)裝角度(du)和(he)(he)深度(du)進(jin)行調節,確保(bao)最佳的(de)關節對(dui)合(he)和(he)(he)穩定性。
多種尺寸選擇:提(ti)供多種尺寸和形狀的假體,滿足(zu)不同(tong)患(huan)者的解(jie)剖需(xu)求。
9.降低脫位風險
解剖型設計:髖(kuan)臼假體的(de)形(xing)狀與人體髖(kuan)臼的(de)解剖結構高度匹配,能夠降低術后脫位的(de)風(feng)險。
髖臼(jiu)螺釘:部分假體(ti)設(she)計中包含髖臼(jiu)螺釘,用于增強假體(ti)的穩定性,進一(yi)步降低(di)脫位風險。
1. 髖臼外杯
髖(kuan)臼外(wai)(wai)杯是髖(kuan)臼假體的主體部分(fen),通常為(wei)半(ban)球形結構,用于(yu)替代患者原有(you)的髖(kuan)臼。其外(wai)(wai)表面根(gen)據固定方(fang)式不同,分(fen)為(wei)骨水(shui)泥型和生物型兩(liang)種:
骨水泥型(xing)髖臼外杯(bei):表面通常為光滑或(huo)帶有凹槽設(she)計,便于骨水泥的固定。
生(sheng)物型(xing)髖臼外杯:表面經過特殊處理,如噴砂(sha)、涂(tu)層或(huo)微孔設計(ji),以(yi)促進骨(gu)組織生(sheng)長(chang)(chang),實現(xian)長(chang)(chang)期穩定(ding)。
髖臼外(wai)杯的(de)材料(liao)(liao)通常為鈦合(he)金(jin)(jin)(如Ti6Al4V)或鈷鉻鉬合(he)金(jin)(jin)(CoCrMo),這些材料(liao)(liao)具有良好(hao)的(de)生物相容性和機(ji)械性能。
2. 髖臼內襯
髖臼(jiu)(jiu)內(nei)襯(chen)位(wei)于(yu)髖臼(jiu)(jiu)外(wai)杯內(nei)部,起(qi)到減震和緩(huan)沖(chong)作(zuo)用(yong),同(tong)時與股骨頭假體(ti)形成關節活動面。髖臼(jiu)(jiu)內(nei)襯(chen)的材(cai)料主要包括:
超高(gao)分子量聚(ju)乙烯(xi)(UHMWPE):具有良(liang)好的耐(nai)磨(mo)性和生物相容性。
交聯(lian)(lian)聚(ju)乙(yi)烯(xi)(X-linked UHMWPE):通過交聯(lian)(lian)技術進一步提高了(le)耐(nai)磨性。
陶(tao)瓷(ci)材料:部分(fen)高端假體采用陶(tao)瓷(ci)內襯,具有更低(di)的磨損率。
3. 固定裝置
髖臼假體(ti)的固定(ding)方式分(fen)為骨水泥(ni)固定(ding)和生物固定(ding):
骨(gu)水(shui)泥固定:通(tong)過骨(gu)水(shui)泥將髖(kuan)臼(jiu)(jiu)外杯固定在髖(kuan)臼(jiu)(jiu)內(nei),適用于骨(gu)質較(jiao)差的老年患者(zhe)。
生物(wu)固定(ding):依靠假體(ti)表面的微孔或涂層設計,促進骨(gu)組織(zhi)生長,實現長期(qi)穩定(ding)。
4. 其他組成
部分髖臼假(jia)(jia)(jia)體系統還包(bao)括髖臼螺釘,用(yong)(yong)于增強假(jia)(jia)(jia)體的(de)穩定(ding)性。此(ci)外(wai),一些新型假(jia)(jia)(jia)體還采用(yong)(yong)模塊化(hua)設計,可以(yi)根據(ju)患(huan)者的(de)解(jie)剖(pou)結構(gou)選擇合適的(de)髖臼外(wai)杯和內襯。
1. 固定方式分類
髖(kuan)臼假體根據固定(ding)方式可分(fen)為骨(gu)水泥(ni)固定(ding)型和生(sheng)物固定(ding)型兩大類:
(1)骨水泥固定型
特點:通過骨水泥(ni)與骨組織(zhi)的微交鎖提供即刻穩定(ding)性,術(shu)后患者可以立即負重活(huo)動。
適用人群:適用于(yu)骨質(zhi)較差、骨質(zhi)疏松嚴(yan)重(zhong)的(de)高齡患(huan)者(zhe)。
表面設(she)計:通常為光滑或帶有凹槽設(she)計,便(bian)于(yu)骨水泥的固(gu)定。
(2)生物固定型
特點(dian):依靠(kao)假體的形(xing)態(tai)、表(biao)面處理與骨組(zu)織形(xing)成(cheng)物(wu)理固定(ding),最終通過(guo)骨長(chang)入實現(xian)長(chang)期(qi)穩(wen)定(ding)。
適用人群:適用于(yu)骨質條件較(jiao)好、活動量較(jiao)大的年(nian)輕患者。
表面(mian)設計:常見多孔(kong)(kong)表面(mian)(如微孔(kong)(kong)、巨孔(kong)(kong)、復(fu)合(he)表面(mian))、噴(pen)砂表面(mian)或涂(tu)層表面(mian)(如羥基磷灰石)。
2. 材料設計分類
髖臼(jiu)假體的材料設(she)計主(zhu)要包括以下幾(ji)種:
(1)金屬材料
常(chang)用材料:鈷鉻(ge)鉬合(he)金(CoCrMo)和鈦合(he)金(Ti6Al4V)。
特點:具有良(liang)好的(de)生物(wu)相容(rong)性和機(ji)械(xie)強度,適用于髖臼(jiu)外杯(bei)。
(2)聚乙烯材料
常用材料:超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和(he)交聯聚乙烯(X-linked UHMWPE)。
特點(dian):用于髖(kuan)臼(jiu)內襯,具有良(liang)好的耐磨性和(he)生物相容(rong)性。
(3)陶瓷材料
特點:耐磨性高,適用于對耐磨性要(yao)求較高的髖(kuan)臼內襯。
適(shi)用人群:適(shi)合年輕(qing)、活動(dong)量(liang)大的患者(zhe)。
(4)鉭金屬
特(te)點:通過增材制(zhi)造(zao)技術(shu)(如選擇性激(ji)光熔化)制(zhi)造(zao)的多孔鉭(tan)假體(ti),具有良好的生物活性和力學性能。
優勢:多孔結構(gou)可減輕假(jia)體重(zhong)量,避免應力屏蔽,促進骨整合。
3. 摩擦界面分類
髖臼假體的摩(mo)擦界面主要(yao)分為以下幾種:
(1)陶瓷-陶瓷
特點(dian):耐(nai)磨性最(zui)高,使(shi)用壽命長(chang)。
適用人群:適合年輕、活動量大的患者。
(2)陶瓷-聚乙烯
特點:耐磨性較好(hao),使(shi)用(yong)壽命在(zai)20年左右。
(3)金屬-聚乙烯
特點(dian):耐磨性相(xiang)對較低,使用壽命在(zai)10-15年。
(4)雙動全髖關節
特(te)點:由金屬髖臼杯+雙動內襯(超(chao)高(gao)分子聚乙烯)組成,具有超(chao)低磨(mo)損率,被譽(yu)為(wei)“最(zui)耐用(yong)的全髖產品”。
4. 其他分類
(1)混合固定
髖臼側(ce)和(he)股(gu)骨(gu)側(ce)可以分(fen)別采用骨(gu)水泥固定(ding)或(huo)生物(wu)固定(ding),這種混合固定(ding)方式在臨(lin)床(chuang)上也(ye)有應用。
(2)定制化假體
隨著3D打(da)印技術(shu)的(de)發展(zhan),定制化(hua)髖臼假體(ti)可以根(gen)據患(huan)者的(de)具體(ti)解剖結構進行設計(ji),滿足特殊需求。
1. 初(chu)次全(quan)髖關節置換術
髖(kuan)臼假(jia)體廣泛應用于(yu)初(chu)次(ci)全髖(kuan)關節置換術(THA),用于(yu)治療以下疾病(bing):
股(gu)(gu)骨(gu)(gu)頭壞死:如(ru)因(yin)股(gu)(gu)骨(gu)(gu)頭骨(gu)(gu)骺滑脫(tuo)導致的嚴重骨(gu)(gu)關(guan)節炎,通過髖臼假(jia)體和股(gu)(gu)骨(gu)(gu)假(jia)體的置(zhi)換(huan),可(ke)顯著改善患(huan)者(zhe)髖關(guan)節功能。
髖關(guan)節骨性關(guan)節炎:通過(guo)髖臼假體(ti)的安裝,恢復髖關(guan)節的解(jie)剖結構和功能(neng),緩解(jie)疼痛,提高(gao)生活質量(liang)。
股(gu)骨(gu)頸骨(gu)折:對于不適合保守(shou)治療的股(gu)骨(gu)頸骨(gu)折患者,髖(kuan)臼假(jia)體可作為全髖(kuan)關節置換的一(yi)部分,提供(gong)穩定的支撐。
2. 髖(kuan)臼假體(ti)的安裝與定位
髖臼假體的正確(que)安裝是手術(shu)成功(gong)的關鍵,其外展角(jiao)和(he)(he)前傾角(jiao)的準確(que)性直接影響術(shu)后(hou)功(gong)能(neng)和(he)(he)并發癥的發生率。研(yan)究表明(ming):
髖橫韌帶定位法:通過髖橫韌帶定位髖臼假(jia)體的(de)前傾角(jiao),可顯著提高安裝的(de)準(zhun)確性,減少手(shou)術時間和出(chu)血量。
機器(qi)人(ren)輔助手(shou)術(shu):與傳統手(shou)術(shu)相比,機器(qi)人(ren)輔助全髖(kuan)(kuan)關(guan)節置換術(shu)能(neng)(neng)夠更(geng)精(jing)準地定位髖(kuan)(kuan)臼假體,改善髖(kuan)(kuan)關(guan)節功能(neng)(neng)和平衡能(neng)(neng)力。
3. 復雜翻修手術
在初次手術失敗或假體松動的情況下,髖臼假體的翻修手術是(shi)常見的臨床(chuang)需求:
嚴重骨缺損的(de)翻修:對于髖臼假(jia)體(ti)(ti)松動導(dao)致(zhi)的(de)嚴重骨缺損,3D打印定制化(hua)假(jia)體(ti)(ti)可提供個體(ti)(ti)化(hua)的(de)解決方案,恢(hui)復髖關節(jie)的(de)力學支撐。
多孔(kong)鉭(tan)假(jia)體的(de)應用:多孔(kong)鉭(tan)假(jia)體因(yin)其良好的(de)骨整合能力和高孔(kong)隙率,適(shi)用于髖臼缺損的(de)重建,能夠顯著提高假(jia)體的(de)長(chang)期穩定(ding)性。
4. 術后(hou)恢復與(yu)效果(guo)
早期(qi)恢復:術后患者(zhe)通常(chang)在(zai)1-3天(tian)內即可(ke)下地行走,術后1個月內髖關節(jie)功能顯著(zhu)改(gai)善(shan)。
長期效果:通過精準的假體安裝和(he)個體化設計(ji),患者術后長期隨訪(fang)顯示良好(hao)的關節功(gong)能和(he)較低的并(bing)發(fa)(fa)癥發(fa)(fa)生率。
5. 臨床應用的挑戰與展望
盡管髖臼假(jia)體在臨(lin)床應用中取得(de)了顯(xian)著效果,但(dan)仍面臨(lin)一些挑戰:
復雜病例(li)的(de)處理:如髖(kuan)關節發(fa)育不(bu)良或嚴重(zhong)骨缺損(sun)的(de)患者(zhe),需要(yao)更精準的(de)術前規劃和個體(ti)化假體(ti)設(she)計。
技術(shu)(shu)的推廣(guang)(guang)與普及:如3D打印和(he)機器人輔助手術(shu)(shu)等新(xin)技術(shu)(shu),雖然效果(guo)顯著,但推廣(guang)(guang)和(he)應用仍需進一步加(jia)強(qiang)。
一、術前規劃
影像學評估(gu):通過X線、CT或MRI等(deng)影像學檢查,全面評估(gu)髖關節的解剖結構、骨質情況及病變程度。
個(ge)性化手術方案:根據(ju)患者的(de)具體(ti)情(qing)況,制定個(ge)體(ti)化的(de)手術方案,包括假體(ti)的(de)選擇、大小、植入角度及手術入路。
3D打印(yin)技(ji)術輔助:利用(yong)3D打印(yin)技(ji)術制作(zuo)患(huan)者(zhe)髖(kuan)關節的模(mo)型(xing),進(jin)行術前模(mo)擬操作(zuo),幫助醫(yi)生更(geng)好(hao)地(di)規劃手(shou)術步驟,提高手(shou)術精(jing)準(zhun)性。
二、手術操作要點
1. 髖臼顯露與準備
股骨頸截(jie)骨后(hou),徹底清理髖臼內的(de)軟組織、骨贅及盂唇,暴露出髖臼的(de)骨性(xing)邊緣。
使用Hohmann拉鉤(gou)妥善暴(bao)露髖臼,注(zhu)意保(bao)護周(zhou)圍神經和血管。
磨銼髖(kuan)臼時,從最小(xiao)號髖(kuan)臼銼開(kai)始,逐步擴大,直至達到術前規(gui)劃的深度和直徑。
2. 假體植入
非骨水泥型髖臼(jiu)假體:
假體(ti)的外(wai)展角應為40°±10°,前傾(qing)角為15°±10°。
術前(qian)通(tong)過試模確定假體(ti)型號,假體(ti)直(zhi)徑通(tong)常比髖臼銼(cuo)大1mm,以確保(bao)初始穩定性。
骨水泥型髖臼假體:
在髖(kuan)臼頂(ding)的髂骨、坐骨、恥(chi)骨上鉆(zhan)孔,以利于骨水(shui)泥的填充。
注入骨(gu)水泥后,將假體(ti)植(zhi)入并適當(dang)加壓,確(que)保骨(gu)水泥均勻分布。
3. 機器人輔助(zhu)手術
在機器人輔助手術(shu)中(zhong),通過術(shu)前規劃和術(shu)中(zhong)實時(shi)導航,精確(que)完成(cheng)股骨(gu)頸截骨(gu)、髖(kuan)臼磨銼及(ji)假體植入(ru)。
該(gai)技術顯(xian)著(zhu)提高了(le)手術的精準性,減少(shao)了(le)術后并發癥。
4. 3D打印定(ding)制化(hua)假(jia)體(ti)
對于(yu)復雜病(bing)例(li)(如嚴重骨缺損(sun)或翻修手(shou)術),3D打(da)印技術可定制與患者(zhe)解(jie)剖結構完全匹(pi)配的髖臼(jiu)假體。
術(shu)中(zhong)通過定(ding)制(zhi)化假體和(he)手(shou)術(shu)導板,實現精準重建(jian)和(he)穩定(ding)固定(ding)。
三、術后管理
術(shu)(shu)后康復(fu):術(shu)(shu)后早期進行康復(fu)訓練,鼓勵患者盡(jin)早下(xia)地活動,以促進關節功能恢(hui)復(fu)。
并發癥預(yu)防(fang):密切觀察(cha)患者術后情況,預(yu)防(fang)感染、脫位及(ji)假體(ti)松動等并發癥。
四、新技術的應用
3D打印技術(shu):通過3D打印的患者(zhe)髖關節模型,醫生可在術(shu)前(qian)進行模擬操作,提高手術(shu)的成功率(lv)。
人(ren)工(gong)智(zhi)能輔助手(shou)術(shu):利用人(ren)工(gong)智(zhi)能技(ji)術(shu)進(jin)行術(shu)前(qian)規(gui)劃(hua)和(he)手(shou)術(shu)導航(hang),進(jin)一步(bu)提升手(shou)術(shu)的(de)精準性和(he)安(an)全(quan)性。
1.3D打印技術
3D打(da)印技術在(zai)髖(kuan)臼假(jia)體(ti)中(zhong)的(de)(de)應用越來(lai)越廣泛,尤其是在(zai)復雜髖(kuan)關節翻(fan)修手(shou)術中(zhong)。通過3D打(da)印,可以根據患者的(de)(de)個體(ti)解剖結(jie)構定制假(jia)體(ti),精準匹配骨缺損(sun)部位(wei),從(cong)而提(ti)高手(shou)術的(de)(de)成(cheng)功率和假(jia)體(ti)的(de)(de)長(chang)期穩定性。
應用案例:
四川(chuan)大(da)學華西(xi)醫院(yuan)通(tong)過3D打印定制化假體,成功為一名髖臼(jiu)假體突(tu)入(ru)盆腔的患(huan)者(zhe)(zhe)實施了(le)高(gao)難度翻修手術(shu)。術(shu)后患(huan)者(zhe)(zhe)恢復良好,術(shu)后3天即可(ke)下地行走。
同濟大學(xue)附(fu)屬同濟醫院利(li)用3D打印(yin)技術(shu),為(wei)髖(kuan)臼側嚴(yan)重(zhong)缺損的患者設計并(bing)制造了個體化假體,顯著改善了患者的髖(kuan)關節功能。
2.機器人輔助手術
機(ji)器人輔助手術(shu)系(xi)統(tong)(如Mako系(xi)統(tong))通過(guo)術(shu)前精(jing)確規(gui)劃(hua)和術(shu)中實(shi)時導航(hang),顯著提高了髖臼假體(ti)的(de)安裝精(jing)度。研(yan)究表明(ming),機(ji)器人輔助手術(shu)能夠更精(jing)準地放(fang)置髖臼杯,減少術(shu)后脫位(wei)和松動(dong)的(de)風險。
3.多孔結構設計
新型3D打印(yin)多(duo)孔結構(gou)(如泰(tai)森多(duo)邊形Voronoi結構(gou))被應用(yong)于髖臼假(jia)體的設計(ji)中。這種(zhong)結構(gou)不僅降(jiang)低了(le)假(jia)體的彈(dan)性模量,使(shi)其(qi)更接近(jin)人(ren)骨,還(huan)提高了(le)骨長入的效果,從而延長假(jia)體的使(shi)用(yong)壽命。
4.雙(shuang)動髖臼內(nei)襯技術
MDM假體(ti)(ti)采(cai)用(yong)雙動髖(kuan)臼內襯設計(ji),顯著擴展了假體(ti)(ti)的活(huo)動范(fan)圍,降低了假體(ti)(ti)與(yu)髖(kuan)臼之間的磨損率,從而提高了假體(ti)(ti)的長期穩(wen)定性。
5.組配式翻修技術
中國科學技術大(da)學附屬第(di)一醫(yi)院尚希福教授團隊在國內率先自主設計了高適形(xing)性髖臼骨(gu)缺損填(tian)充(chong)塊(kuai),結合(he)組配式翻修(xiu)技術,有(you)效解(jie)決(jue)了復雜髖關節翻修(xiu)中的骨(gu)缺損問題。該(gai)技術縮短了手術時間,降低了手術成本,且臨床效果(guo)良好(hao)。