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2024年6月20日发(作者：网页界面设计历史)
人工髋关节置换的最新进展
广州医学院第一附属医院骨科 白波
人工髋关节置换术（total hip arthroplasty,THA）应用于临床已一个多世纪，是治疗
髋关节疾病的标准手术之一，能够很好地缓解疼痛，改善关节功能，恢复关节稳定和肢体
功能等，得到学界和患者的广泛认同。但由于自身材料和技术问题，术后也会出现松动、
脱位等并发症，因此THA一直是研究热点，新材料、新技术不断涌现，不断推动人工关节
的发展。现就其最新进展作一综述。
1、 假体材料的改进
用来制作人工股骨柄假体是种类繁多的各种合金，主要有不锈钢、钛基合
金和钴基合金等。20世纪70年代以来，钛合金有了很大发展，钛合金质轻、抗张强度、
屈服强度和疲劳强度高，生物相容性好，是目前作为假体柄最广泛使用的材料。但仍存在
种植体与骨弹性模量之间的不匹配, 使得载荷不能由种植体很好地传递到相邻骨组织,出现
“应力屏蔽”现象,从而导致种植体周围出现骨吸收,最终引起种植体松动、断裂或假体周围
骨折。因此,开发研究生物相容性更好、 弹性模量更低的新型医用β钛合金,成为生物医学金
属材料研究的重点。
人工股骨头的材料有不锈钢、钛合金、钴铬钼、陶瓷等，髋臼假体的材料有金属、超
高分子聚乙烯、陶瓷、碳素材料等，这两者构成了人工关节的承重面。如何减少承重面的
磨损和磨损颗粒导致的骨溶解是承重面设计的最重要考量因素。
金属股骨头-超高分子量聚乙烯（UHMWPE）髋臼是目前应用最广泛的假体组合。然
而，UHMWPE 仍然是各种组合式髋关节假体的最薄弱环节, 一方面磨损率高，磨损碎屑
的迁移与巨噬细胞反应会引起骨溶解, 从而导致置换失败；另一方面 UHMWPE 的硬度偏
低, 抗蠕变性能差, 长期使用会使人工关节产生精度偏差, 影响人工关节的装配性。研究人
员开发了多种表面改性方法改善 UHMWPE 的性能，如离子注入改性可以诱发UHMWPE
表面交联, 促使其发生剧烈的结构变化, 从而提高聚合物的表面硬度和弹性模量, 改善抗
磨损性能和生物力学性能。第二代高交联UHMWPE，采用了诸多新技术，如连续多循环
辐射退火可有效维持最佳结晶粒度和机械特性，加入抗氧化剂维生素E能在材料氧化水平改
善磨损特性。在全髋关节置换中高交联UHMWPE的磨损远远低于超高分子聚乙烯，与金
对金假体的耐磨水平接近
[1]
。
与传统的金属对聚乙烯人工假体相比，新一代金属对金属假体具有更好的耐磨损性能，
线性磨损率与容积磨损率较前者低100倍。同时，金对金大股骨头全髋假体的头/颈直径之
比增加，使颈与臼发生撞击前的活动范围增加，从而使得术后关节稳定性及活动度更好。
虽然金对金假体获得了良好的临床效果，但仍然存在问题，如金属离子浓度的增高导致的
Ⅳ型超敏反应、免疫介导反应、软组织假性肿瘤以及金属肾毒性等。现在人们致力于金属
材料的表面改性，不改变金属基体的性能而只提高其表面或表面层的耐磨性、生物相容性
及其它性能，进一步减少金属离子的产生。常用的处理方法有热喷涂法、离子注入法、离
子镀、离子溅射法、电化学法、激光熔敷法、化学气相沉积法等
[2]
。
陶瓷对陶瓷界面的人工髋关节使用的材料主要为氧化铝和氧化锆。氧化铝陶瓷具有化
学惰性及良好的抗腐蚀能力，但韧性较低，易碎裂。第三代陶瓷使用近十年来研制出的氧
化锆，主要优点是韧性比三氧化二铝好，可进一步降低陶瓷材料碎裂的发生率。近年研究
出的新型氧化铝基复合陶瓷为第四代，其材料密度、强度、韧性均较氧化铝和氧化锆更大，
生物相容性及耐磨损性等性能也更优异，这样就使陶瓷在设计加工上更加灵活，可以使用
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