关节置换之髋关节界面的选择
髋关节假体材料要同时承受拉力、压力、扭转和界面剪切力以及反复疲劳、磨损的综合作用，每年要承受100万～300万循环的质量负荷，并且由于长期植入体内，还要经受体液的腐蚀作用。
在翻修病例中，假体松动及骨溶解是其主要原因，学者统计约50%，而人工关节的发展过程就是不断与磨损与松动抗争的过程，其中不少设计理念及材料经历了循环反复，螺旋上升。尤其是现今髋关节置换又面临另一项挑战——患者“年轻化”，那么界面的选择就显得尤为重要。需要根据患者的具体情况选择合适的界面组合（图11-2）。
图11-2 髋关节界面组合
（一）固定界面的选择
髋关节假体固定界面是决定人工髋关节远期疗效的最重要因素。不管何种原因引起的假体失败，最终结局都是假体固定界面的松动。目前可供选择的固定界面便是骨水泥固定界面及生物型固定界面，两者皆有其合适人群。
1.骨水泥固定界面
骨水泥固定界面远期生存率的增高有赖于骨水泥技术的进步，第1代骨水泥技术主要靠手工搅拌和指压填塞；第2代则开始应用髓腔冲洗、髓腔栓、骨水泥枪等技术；第3代包括第2代技术及真空搅拌、中位装置的应用和骨水泥的加压；而第4代骨水泥技术包括第3代技术及近端封堵加压技术。骨水泥不是粘合剂，因此必须做到大块填充和微交锁，术中应清洁骨松质面、减少渗血、加压充填等。骨水泥技术的优势在于提供即刻固定效果，允许患者早期负重。而劣势包括：①骨水泥植入综合征：急性低血压、低氧血症、心肺功能障碍、心脏骤停、猝死；②水泥颗粒可引起周围骨溶解，也可造成后期假体松动。
骨水泥固定界面假体的基底材料包括：钴铬钼、锻造高氮不锈钢、医用不锈钢、聚乙烯、高交联聚乙烯、骨水泥等，而股骨柄假体则由早期的粗糙柄逐渐发展为锥形抛光股骨柄。研究表明，粗糙柄（图11-3）翻修率约是表面光滑柄（图11-4）的5倍，一旦柄与骨水泥分离，则在运动中，粗糙面或有表面结构的柄将比光滑的表面抛光柄产生更多的碎屑。而厚的骨水泥壳植入光滑小柄效果较好。
图11-3 粗糙柄
图11-4 光滑柄
2.生物型固定界面
生物型固定界面兴起于20世纪70年代末80年代初，利用生物学既有的特性，依靠骨小梁的生长，进入假体表面的微孔表面，从而达到骨与假体的固定。其优势是靠自身骨长入，如需翻修则更简单，但是其早期固定缓慢，固定不可靠，术后易出现假体松动。
生物型固定界面的基底材料一般为钛合金、纯钛涂层、钽涂层等，为增加其与骨质的长入，现今假体大都有二次涂层材料，如羟基磷灰石（Ca/P：1.67/1，与骨组织的钙磷比一致）、β-磷酸三钙（β-TCP Ca/P∶1.5/1与骨组织的钙磷比接近）、二水磷酸氢钙（DCPD Ca/P∶1/1）等，近年来又出现了钽金属表面涂层的应用，其具有良好的抗腐蚀性、生物相容性及骨整合特性（图11-5）。(https://www.daowen.com)
图11-5 钽金属涂层髋臼杯
1.钽金属与人类骨质相类似的微型结构；2.钽金属涂层的锻造工艺；3.使用钽金属涂层髋臼杯，3年随访时获得良好的骨长入
对于股骨柄（图11-6）的选择，锥形方柄股骨假体得到广大医师的青睐；而且建议大家初次置换使用近端或者部分涂层，有利于避免应力遮挡。
图11-6 各式各样的生物型股骨柄假体
（二）摩擦界面的相关研究
人工关节的磨损已经成为制约假体远期疗效的最主要因素，其中关节摩擦界面的选择至关重要。磨损的增加即意味着无菌性松动的到来，这也使得我们对摩擦界面的要求越来越高，要求摩擦面具有最低的摩擦系数，产生最少的磨损颗粒，且产生的磨损颗粒的生物学反应良好，具有最低的骨溶解可能。而影响磨损颗粒产生的因素主要有患者的特点（活动量、年龄、体重）、关节摩擦面材料的特性、关节摩擦面的直径、表面粗糙度、第三体磨损的存在等。
一些常见的摩擦界面组合有：
1.金属—聚乙烯（MOP）1962年，Charnley设计出直径22.5mm的金属头和超高分子聚乙烯髋臼组合假体，骨水泥固定，开创了人工关节置换的新纪元。超过15年的随访结果显示假体生存率可达90%，且聚乙烯内衬可以做成各种特定的形状，如防脱位高边等，但不能降低假体撞击的风险。但后来研究发现聚乙烯与金属磨损导致的骨溶解是假体远期失败的主要原因。故70年代后期，出现了高交联聚乙烯，其具有更好的磨损性，磨损率比高分子聚乙烯有了降低，在髋关节中高交联聚乙烯表现出更优异的耐磨性，减小80%～90%。另外近年来已有5年疗效报道称加入维生素E形成的抗氧化聚乙烯衬垫表现出了优越的耐磨性，当然其疗效如何还需更长时间的随访观察。
2.陶瓷—聚乙烯（COP）COP组合磨损相比MoP界面降低了50%，有报道称10年与20年生存率分别为95%和79%，但CoP界面脱位率较高（6.4%），而MoP界面脱位率仅为0.9%，这可能与CoP界面的润湿性增高有关。
3.金属对金属（MOM）1960年第一代金对金假体出现后即表现出极高的早期失败率，赤道磨损极其严重，这可能和其假体设计及表面处理不当有关，故而70年代被金属对聚乙烯取代。但随着人们对抗磨损的要求越来越高，人们认为金属和金属的摩擦有着更低的磨损，更好的稳定性，于是出现了第二代金对金摩擦界面，其表面处理更光滑，且随着头直径增加，边界润滑下降，液膜润滑增加，当头直径＞36mm时，主要是液膜润滑或全液膜润滑，磨损率大大下降。由于其表现出如此良好的机械耐磨性及早期临床疗效，使得患者获得更大的活动度，曾一度广泛运用于临床，但随后的研究发现患者钴铬离子的血清浓度可达正常人的7倍。金属离子的毒性（Co和Cr离子）让我们不得不关注，研究表明纳米级的金属磨损颗粒可在体内沉积数十年，钴离子主要存在于心、肝、头发，铬离子主要存在于肺、肾。Germain等体外实验发现高浓度的纳米级金属离子对人的成纤维细胞和巨噬细胞有毒性作用，还好Visuri对北欧人群近30年的回顾性研究，肿瘤发生率没有明显区别，Grubl等对第一代MOM（McKee-Farrar关节）进行的10年随访，也没有发现肿瘤的发生率增高。但是在肾功能异常和育龄妇女中仍需慎重。
总体来说选择MoM需慎重，尤其是2010年8月，DEPUY公司在全球主动召回其两种金属对金属髋关节置换系统，即ASR XL髋臼系统和ASR髋关节表面置换系统。现使用该摩擦界面组合的学者越来越少，当然还可见一些学者对初期置换的随访报道。
4.陶瓷—陶瓷（COC）陶瓷相对其他摩擦界面来说更坚硬，磨损颗粒最小，由此可减少骨溶解和假体松动，而且陶瓷颗粒的化学组成、大小和形状使其生物学活性很低，细胞毒性小于金属离子，适合金属超敏的患者。在临床使用近40年中，早期的陶瓷因为材料学问题而失败率较高，但第三代、第四代陶瓷关节已表现出优越的临床效果。COC是目前已知摩擦最低的关节组合，而陶瓷耐磨性带来的是脆性增大，在临床上容易引起假体破损。Toni等报道，在3746例髋COC患者中，有4例发生股骨头破裂（但头直径≥32mm者无一例发生头破裂），10例发生髋臼边缘破裂。但第四代陶瓷的应用已大大减少了陶瓷破裂的发生率。
（三）小结及作者的建议
努力减少磨损和松动的产生，改进假体的设计和手术技术，避免假体碰撞和边缘负荷，寻找其他磨损性能更佳的材料，根据患者年龄，活动量及生活工作条件选择一款适合患者的关节，而不一定为最好的关节。