新型无柄人工髋关节生物固定的实验研究
作者：钱齐荣 苟三怀 吴宇黎 高远健 刘会敏 施鲁孙 黄国富
单位：钱齐荣(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；苟三怀(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；吴宇黎(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；高远健(第二军医大学长征医院病理科)；刘会敏(第二军医大学长征医院病理科)；施鲁孙(上海市复升医疗器械公司)；黄国富(天津市天津医院骨科)
关键词：假体设计；全髋关节置换；金钟罩形无柄人工髋关节
第二军医大学学报000728 [摘要] 目的：检验新型无柄人工髋关节的早期骨长入情况，以评价金钟罩的生物固定效果。方法：以钴铬钼合金材料制成山羊用股骨金钟罩形无柄人工髋关节假体及固定螺丝钉，以高分子聚乙烯制成山羊用人工股骨头假体。选取12只山羊，体质量38～48 kg，雌雄各半，随机分成3组行人工髋关节置换术。切除股骨头近段2/3，套上金钟罩，拧入固定螺丝钉，经假体窗口钻孔植骨。于手术后1，2，3个月宰杀山羊，取股骨近端标本，常规处理，显微镜观察。结果：11只山羊手术后功能恢复好，1只山羊人工关节感染。11只标本假体周围大量组织增生，并包绕假体，窗口有质硬之凸起生长，具有将假体紧密固定于股骨颈上的作用。显微镜观察发现，术后3个月假体窗口区可见大量成骨细胞、骨细胞和新生骨板生成，并凸向窗口外。结论：股骨假体的窗口内有大量的新生骨形成，部分结缔组织已经包绕于假体外周，可望在一段时间后对金钟罩假体实现接近自然的生物固定，从而有效地固定假体和延长假体的使用寿命。
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[中图分类号] R 318.17 [文献标识码] A
[文章编号] 0258-879X(2000)07-0689-04
Experimental study on the biological fixation of a new non-stem hip prothesis
QIAN Qi-Rong GOU San-Huai WU Yu-Li
(Department of Orthopaedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)
GAO Yuan-Jian LIU Hui-Min
, http://www.100md.com
(Department of Pathology)
SHI Lu-Sun
(Shanghai Fixon Medical Instrument Inc)
HUANG Guo-Fu
(Department of Orthopaedics, Tianjin Hospital)
[ABSTRACT] Objective： To study the biological fixation effect of a new non-stem hip prothesis. Methods： A new set of femoral prothesis for goat was made of Co-Cr-Mo alloy and the cup was made of polyethylene. Twelve goats (body mass 38-48 kg) were randomly divided into 3 groups to do the total hip replacement with this new prothesis. The proximal 2/3 of the femoral head was cut off. Then the femoral prothesis was put on to the residual proximal part of femur, the distal end of the prothesis attached on the lesser and great trochanter, and then a screw was used to fix the prothesis and the femur. Holes were drilled through the windows of the prothesis and bone graphs were put into the holes. The goats were killed at 1, 2 or 3 months postoperation and samples were taken from the proximal femur for microscope observation. Results: Eleven goats recovered well after operation, one suffered from hip infection. Samples from the 11 goats were found proliferated around the prothesis and hard prominence from the windows of the prothesis. Microscope observation found that osteoblasts, bone cells and new osseous lamella grew up at the windows area 3 months postoperation and protruded outside the windows. Conclusion: Bone proliferation through the windows with connective tissues surrounding the prothesis may give the femoral prothesis a kind of biological fixation and prolong its live time.
, http://www.100md.com
[KEY WORDS] prosthesis design; total hip replacement； non-stem hip prothesis
自Smith-Peterson用钴铬合金发明单杯髋关节手术后，开创了人工髋关节置换术的纪元。人工髋关节在经历了股骨髓腔插入型单极人工股骨头、双极人工股骨头置换术到全髋关节置换术的同时，也历经了单杯、双杯、骨长入型杯等无柄人工髋关节的发展历程。由于过去无柄人工髋关节不够完善，髓腔插入型人工髋关节置换术逐渐占据主导地位。但是经过多年的临床应用表明，插入型关节在设计上仍然不够满意，存在假体松动等较高的翻修率。为此，我们设计了新型的无柄人工髋关节，以期改善现有的人工髋关节置换术。
1 材料和方法
1.1 山羊用人工股骨头假体 通过测量山羊股骨标本与X线片，得到山羊髋关节的解剖数据，将人体所用金钟罩形无柄人工髋关节等比例缩小，以适应山羊的股骨头与股骨颈的大小及形态，以钴铬钼合金材料制成山羊用股骨假体及固定螺丝钉，以高分子聚乙烯制成山羊用人工股骨头假体(上海复升医疗器械公司制造，图1)。
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图 1 山羊用人工股骨头假体示意图
Fig 1 Illustration of the hip prothesis
for goat experiment
1.2 山羊人工髋关节置换术 选取12只健康山羊(上海市崇明县种羊研究所)，体质量38～48 kg，雌雄各半，随机分成3组进行人工髋关节置换术：A组，手术后1个月宰杀；B组，手术后2个月宰杀；C组，手术后3个月宰杀。在全麻下(20 mg/kg异戊巴比妥钠静脉滴注)将山羊固定于手术台上，侧卧位，手术肢体不固定，剃除手术区羊毛，以碘伏消毒。取后外侧切口，逐层切开皮肤、皮下筋膜，自肌肉间隙分离显露髋关节。切开关节囊，切断圆韧带，将髋关节脱位。切除股骨头近段2/3，切除股骨头表面关节软骨，将残端修成合适形状，击打套上特制的山羊用金钟罩形无柄人工髋关节股骨假体。自假体近端拧入固定螺丝钉，于假体窗口钻孔若干，深达股骨颈髓腔。将切除之股骨头修成火柴棒形，植入窗口孔内。植入人工股骨头。冲洗髋关节，复位髋关节，人工关节活动范围满意，检查伤口无异物存留、无活动性出血，缝合关节囊，逐层缝合。消毒切口，并以敷料暂时覆盖。待山羊苏醒后，送回羊舍，途中注意防止手术肢体脱位。手术后当日注意山羊保温，酌情给予止痛药片。未口服抗生素。分别于手术后1，2，3个月，各宰杀山羊4只，取出股骨近端(包括假体)，立即置入4%甲醛溶液中。观察大体形态后，沿股骨颈轴线剖开，标记假体窗口位置，并去除金属假体。常规脱水、脱钙、石蜡包埋、切片、H-E染色，显微镜观察(重点是假体窗口区)。
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2 结 果
2.1 一般情况 12只山羊手术后次日便恢复主动进食，手术肢体不负重行走。2～3周后恢复正常行走，但有1只山羊手术关节一直未能恢复正常行走。
2.2 肉眼观察 12只山羊标本显示：除1只未能正常行走的山羊(2个月后宰杀取出假体)标本有感染征象、股骨近端骨组织有破坏外，其余11只标本均可见假体周围组织增生，大量肉芽样结缔组织膜自假体与股骨颈基底部界面间和假体窗口内生出，并紧密包绕于假体周围。而且随手术后时间的延长，软组织膜越厚、越坚韧。切除此膜，可见假体的窗口有凸起长出，质硬。沿股骨颈轴线剖开假体，自股骨颈外小心拆除假体(假体与股骨颈紧密相合，难以分离)，可见股骨颈外表面于假体窗口处，有质硬之凸起生长，这些凸起在取出假体时有损伤，提示这些凸起具有将假体紧密固定于股骨颈上的作用，使得两者分离十分困难。
2.3 显微镜观察 11只未感染的股骨近端经过脱水、脱钙处理的假体周围软组织膜和股骨假体窗口区域组织标本在显微镜下观察，发现：(1)假体周围软组织膜为肉芽结缔组织，未见骨细胞或成骨细胞等骨化表现。(2)手术后1个月标本可见假体窗口内标本有大量成纤维细胞、血管内皮细胞，未见成骨细胞或骨细胞。(3)2个月后假体窗口区标本内开始出现部分成骨细胞、新生骨板，大量血管内皮细胞、成纤维细胞(图2A)。(4)3个月后假体窗口区标本内可见大量成骨细胞和骨细胞，以及新生骨板生成，并有凸向窗口外生长趋势(图2B)。
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3 讨 论
3.1 金钟罩的特点 钴铬钼材料是目前公认的生物相容性较好，同时生物力学性能优良的材料。而金钟罩的假体设计的特点是：(1)尽可能多地保留了自然状态的股骨近端解剖结构：保留全部的股骨颈和部分的股骨头，从而在手术后的股骨近端的力学传导与分布上，比插入式人工股骨头更接近于自然状态下的生物力学状态，这已经为生物力学实验所证明。(2)即便是最终金钟罩下的骨质发生骨溶解和坏死，或者假体窗口内的新生骨质不能有效地固定假体，而发生假体的松动、骨折(这种可能性很小)，从而需要再次手术进行髋关节翻修术，但是由于股骨颈的绝大部分得到了保留，二次翻修手术依然可以用目前常用的插入式人工髋关节假体置换，因而翻修手术的操作将明显地简化，手术后的预期效果将比目前的常规髋关节置换术后翻修效果要好。(3)本实验的初步结果显示：股骨假体的窗口内有大量的新生骨形成，并突出于窗口内，部分结缔组织已经包绕于假体外周，可望在一段时间后对金钟罩假体实现接近自然的生物固定，从而有效地固定假体，有效地延长假体的使用寿命。(4)金钟罩不同于传统的单杯置换术：传统的单杯置换术是将单杯置于髋臼与股骨头之间，单杯与髋臼和股骨头之间为相互的滑动关系。而股骨头与髋臼的形态并非完全吻合的球面，因此在髋臼与单杯凸面之间、单杯凹面与股骨头关节面之间并未形成一种非常合理的、恰当的磨合关系，由于臼-杯、杯-头之间的异常摩擦，引起了诸如疼痛等一系列问题。而金钟罩的近端采用了目前公认的人工股骨头-髋臼的材料、形态设计，而充分吸收了经典髋关节设计的合理成分，摒弃了插入股骨髓腔式有柄假体对股骨近端力学分布的异常而造成的假体松动、折断和骨折。(5)在金钟罩的早期固定中，充分吸取了加压螺纹钉的有效固定作用，结合金钟罩假体内表面形态与股骨颈近端外部形态的吻合(以植骨填补可能存在的空腔)、假体远端在小粗隆和大粗隆部的3点支撑作用，从而有效地达到早期的生物力学稳定。Schmalzried等[1]研究发现,可靠的早期固定对于获得稳定的骨-假体界面、假体有骨长入具有极其重要的意义。(6)手术操作简单，所需特制工具较少，因此可以缩短手术时间、降低手术中出血量、减少感染的机会，有利于手术的推广应用。本组1例关节感染，其原因可能为手术中麻醉曾一度较浅，山羊躁动而致手术区污染，此山羊术后一直未能恢复正常行走。
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3.2 骨溶解与骨吸收 本研究的目的是验证股骨假体上的窗口内植骨的作用。股骨假体上的窗口的作用为：(1)植入假体时用于观察假体与股骨颈残端的贴合程度；(2)手术时在窗口中钻孔，并植入骨材，以利于新生骨生成，自骨窗内生长，并向外突出，从而达到对假体的固定作用。Pazzaglia等[2]的研究认为假体生物力学特性和形态特点对骨的再生具有重要意义，而假体植入区域所有骨的血管化则极其重要。金钟罩与传统的单杯不同，单杯置换术后的金属杯与股骨头之间相互活动，因此在单杯与股骨头之间形成一层假膜。而金钟罩是固定于股骨近端，即以一枚螺丝钉固定金钟罩和股骨近端，使金钟罩与股骨之间为一整体，无相对活动，而仅与髋臼构成活动关节。由于金钟罩与股骨近端之间紧密相贴，负载分布于股骨头残部、股骨颈、股骨大小粗隆上、内侧，股骨近端单位骨质所承受的载荷较小，有可能防止骨溶解的出现。Wagner等[3]对70例非骨水泥有柄全髋置换术和35例非骨水泥固定全金属表面置换术进行前瞻性研究,其中64例结果优良。无菌性松动是由于股骨假体的设计使得早期固定不足，而与金属负重面无关。Schmalzried等[1]研究显示，获得可靠的早期固定有利于骨长入并有稳定的界面。术后无股骨颈缺损或骨折。
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图 2 假体窗口区标本的显微镜观察
Fig 2 Microscope observation on the sample from the window of the hip prothesis (H-E，×200)
A: Two months after operation, some bone cells , new bone lamellae , lots of
endotheliocytes , fibroblasts and cartilages were found;
B: Three months after operation, a lot of osteoblast , bone cells and new bone lamellae were found
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3.3 骨水泥与非骨水泥型假体 骨水泥对骨的远期负面效应可能是骨水泥型关节表面置换术失败的原因。Morberg等[4]对3种股骨头表面置换假体标本以不脱钙保留金属的切片研究组织反应和骨的矿物质含量百分比，结果显示非骨水泥型内植物除与内植物邻接的骨外，其余骨的质量和数量均正常。而内植物-骨界面的应力太大可能是失败的主要机制。而vanRaay等[5]对40例失败的非骨水泥型Gerard 双杯关节成形术患者进行翻修术,并取股骨头残端、关节囊和髋臼膜进行研究后认为：坏死骨的吸收导致了关节成形术的失败，而可能引起骨溶解的磨损颗粒产生的肉芽肿反应则加剧了关节成形术的失败。今后的髋关节表面成形术的设计应关注抗磨损的材料结合。而非骨水泥型使骨长入假体之中，则是避免界面应力过大、减少界面区磨损颗粒来源的有效方法。
本研究提示：(1)铬镉钼合金生物相容性好，无明显组织反应；(2)金钟罩体部的窗口内可有大量的新生骨生长，并向罩外生长，从而起到固定金钟罩的作用，为一种生物固定。由于本实验观察时间仅3个月，尽管已经发现了在金钟罩体部的窗口内有新生骨质增生，但是最终这些新生骨将生成何种形态的骨，其对金钟罩的固定程度和效果有多大的作用，以及手术后在各种载荷作用下，股骨颈残端的骨质将出现怎样的变化、有无骨溶解的发生，尚需进一步的实验验证。但是，根据本实验的初期结果，预计新生骨对于金钟罩的固定作用将是有益的。
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作者简介：钱齐荣(1965-)，男(汉族)，博士，讲师，主治医师。
[参 考 文 献]
[1] Schmalzried TP, Fowble VA, Ure KJ, et al. Metal on metal surface replacement of the hip. Technique, fixation， and early results[J]. Clin Orthop, 1996, 329 (Suppl): S106-114.
[2] Pazzaglia UE, Brossa F, Zatti G, et al. The relevance of hydroxyapatite and spongious titanium coatings in fixation of cementless stems. An experimental comparative study in rat femur employing histological and microangiographic techniques[J]. Arch Orthop Trauma Surg， 1998，117(4-5): 279-285.
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[3] Wagner M, Wagner H. Preliminary results of uncemented metal on metal stemmed and resurfacing hip replacement arthroplasty[J]. Clin Orthop, 1996， 329 (Suppl): S78-88.
[4] Morberg P, Albrektsson T, Reigstad A, et al. A qualitative and quantitative study of retrieved femoral heads in three different types of resurface hip arthroplasties[J]. J Arthroplasty， 1993， 8(6): 617-624.
[5] vanRaay JJ, Rozing PM, Eulderink F. Tissue response to the failed Gerard double-cup. Histologic analysis of 40 uncemented hip arthroplasties[J]. Acta Orthop Scand， 1993， 64(3): 268-272.
[收稿日期] 2000-01-05
[修回日期] 2000-06-06, 百拇医药
单位：钱齐荣(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；苟三怀(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；吴宇黎(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；高远健(第二军医大学长征医院病理科)；刘会敏(第二军医大学长征医院病理科)；施鲁孙(上海市复升医疗器械公司)；黄国富(天津市天津医院骨科)
关键词：假体设计；全髋关节置换；金钟罩形无柄人工髋关节
第二军医大学学报000728 [摘要] 目的：检验新型无柄人工髋关节的早期骨长入情况，以评价金钟罩的生物固定效果。方法：以钴铬钼合金材料制成山羊用股骨金钟罩形无柄人工髋关节假体及固定螺丝钉，以高分子聚乙烯制成山羊用人工股骨头假体。选取12只山羊，体质量38～48 kg，雌雄各半，随机分成3组行人工髋关节置换术。切除股骨头近段2/3，套上金钟罩，拧入固定螺丝钉，经假体窗口钻孔植骨。于手术后1，2，3个月宰杀山羊，取股骨近端标本，常规处理，显微镜观察。结果：11只山羊手术后功能恢复好，1只山羊人工关节感染。11只标本假体周围大量组织增生，并包绕假体，窗口有质硬之凸起生长，具有将假体紧密固定于股骨颈上的作用。显微镜观察发现，术后3个月假体窗口区可见大量成骨细胞、骨细胞和新生骨板生成，并凸向窗口外。结论：股骨假体的窗口内有大量的新生骨形成，部分结缔组织已经包绕于假体外周，可望在一段时间后对金钟罩假体实现接近自然的生物固定，从而有效地固定假体和延长假体的使用寿命。
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[中图分类号] R 318.17 [文献标识码] A
[文章编号] 0258-879X(2000)07-0689-04
Experimental study on the biological fixation of a new non-stem hip prothesis
QIAN Qi-Rong GOU San-Huai WU Yu-Li
(Department of Orthopaedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)
GAO Yuan-Jian LIU Hui-Min
, http://www.100md.com
(Department of Pathology)
SHI Lu-Sun
(Shanghai Fixon Medical Instrument Inc)
HUANG Guo-Fu
(Department of Orthopaedics, Tianjin Hospital)
[ABSTRACT] Objective： To study the biological fixation effect of a new non-stem hip prothesis. Methods： A new set of femoral prothesis for goat was made of Co-Cr-Mo alloy and the cup was made of polyethylene. Twelve goats (body mass 38-48 kg) were randomly divided into 3 groups to do the total hip replacement with this new prothesis. The proximal 2/3 of the femoral head was cut off. Then the femoral prothesis was put on to the residual proximal part of femur, the distal end of the prothesis attached on the lesser and great trochanter, and then a screw was used to fix the prothesis and the femur. Holes were drilled through the windows of the prothesis and bone graphs were put into the holes. The goats were killed at 1, 2 or 3 months postoperation and samples were taken from the proximal femur for microscope observation. Results: Eleven goats recovered well after operation, one suffered from hip infection. Samples from the 11 goats were found proliferated around the prothesis and hard prominence from the windows of the prothesis. Microscope observation found that osteoblasts, bone cells and new osseous lamella grew up at the windows area 3 months postoperation and protruded outside the windows. Conclusion: Bone proliferation through the windows with connective tissues surrounding the prothesis may give the femoral prothesis a kind of biological fixation and prolong its live time.
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[KEY WORDS] prosthesis design; total hip replacement； non-stem hip prothesis
自Smith-Peterson用钴铬合金发明单杯髋关节手术后，开创了人工髋关节置换术的纪元。人工髋关节在经历了股骨髓腔插入型单极人工股骨头、双极人工股骨头置换术到全髋关节置换术的同时，也历经了单杯、双杯、骨长入型杯等无柄人工髋关节的发展历程。由于过去无柄人工髋关节不够完善，髓腔插入型人工髋关节置换术逐渐占据主导地位。但是经过多年的临床应用表明，插入型关节在设计上仍然不够满意，存在假体松动等较高的翻修率。为此，我们设计了新型的无柄人工髋关节，以期改善现有的人工髋关节置换术。
1 材料和方法
1.1 山羊用人工股骨头假体 通过测量山羊股骨标本与X线片，得到山羊髋关节的解剖数据，将人体所用金钟罩形无柄人工髋关节等比例缩小，以适应山羊的股骨头与股骨颈的大小及形态，以钴铬钼合金材料制成山羊用股骨假体及固定螺丝钉，以高分子聚乙烯制成山羊用人工股骨头假体(上海复升医疗器械公司制造，图1)。
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图 1 山羊用人工股骨头假体示意图
Fig 1 Illustration of the hip prothesis
for goat experiment
1.2 山羊人工髋关节置换术 选取12只健康山羊(上海市崇明县种羊研究所)，体质量38～48 kg，雌雄各半，随机分成3组进行人工髋关节置换术：A组，手术后1个月宰杀；B组，手术后2个月宰杀；C组，手术后3个月宰杀。在全麻下(20 mg/kg异戊巴比妥钠静脉滴注)将山羊固定于手术台上，侧卧位，手术肢体不固定，剃除手术区羊毛，以碘伏消毒。取后外侧切口，逐层切开皮肤、皮下筋膜，自肌肉间隙分离显露髋关节。切开关节囊，切断圆韧带，将髋关节脱位。切除股骨头近段2/3，切除股骨头表面关节软骨，将残端修成合适形状，击打套上特制的山羊用金钟罩形无柄人工髋关节股骨假体。自假体近端拧入固定螺丝钉，于假体窗口钻孔若干，深达股骨颈髓腔。将切除之股骨头修成火柴棒形，植入窗口孔内。植入人工股骨头。冲洗髋关节，复位髋关节，人工关节活动范围满意，检查伤口无异物存留、无活动性出血，缝合关节囊，逐层缝合。消毒切口，并以敷料暂时覆盖。待山羊苏醒后，送回羊舍，途中注意防止手术肢体脱位。手术后当日注意山羊保温，酌情给予止痛药片。未口服抗生素。分别于手术后1，2，3个月，各宰杀山羊4只，取出股骨近端(包括假体)，立即置入4%甲醛溶液中。观察大体形态后，沿股骨颈轴线剖开，标记假体窗口位置，并去除金属假体。常规脱水、脱钙、石蜡包埋、切片、H-E染色，显微镜观察(重点是假体窗口区)。
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2 结 果
2.1 一般情况 12只山羊手术后次日便恢复主动进食，手术肢体不负重行走。2～3周后恢复正常行走，但有1只山羊手术关节一直未能恢复正常行走。
2.2 肉眼观察 12只山羊标本显示：除1只未能正常行走的山羊(2个月后宰杀取出假体)标本有感染征象、股骨近端骨组织有破坏外，其余11只标本均可见假体周围组织增生，大量肉芽样结缔组织膜自假体与股骨颈基底部界面间和假体窗口内生出，并紧密包绕于假体周围。而且随手术后时间的延长，软组织膜越厚、越坚韧。切除此膜，可见假体的窗口有凸起长出，质硬。沿股骨颈轴线剖开假体，自股骨颈外小心拆除假体(假体与股骨颈紧密相合，难以分离)，可见股骨颈外表面于假体窗口处，有质硬之凸起生长，这些凸起在取出假体时有损伤，提示这些凸起具有将假体紧密固定于股骨颈上的作用，使得两者分离十分困难。
2.3 显微镜观察 11只未感染的股骨近端经过脱水、脱钙处理的假体周围软组织膜和股骨假体窗口区域组织标本在显微镜下观察，发现：(1)假体周围软组织膜为肉芽结缔组织，未见骨细胞或成骨细胞等骨化表现。(2)手术后1个月标本可见假体窗口内标本有大量成纤维细胞、血管内皮细胞，未见成骨细胞或骨细胞。(3)2个月后假体窗口区标本内开始出现部分成骨细胞、新生骨板，大量血管内皮细胞、成纤维细胞(图2A)。(4)3个月后假体窗口区标本内可见大量成骨细胞和骨细胞，以及新生骨板生成，并有凸向窗口外生长趋势(图2B)。
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3 讨 论
3.1 金钟罩的特点 钴铬钼材料是目前公认的生物相容性较好，同时生物力学性能优良的材料。而金钟罩的假体设计的特点是：(1)尽可能多地保留了自然状态的股骨近端解剖结构：保留全部的股骨颈和部分的股骨头，从而在手术后的股骨近端的力学传导与分布上，比插入式人工股骨头更接近于自然状态下的生物力学状态，这已经为生物力学实验所证明。(2)即便是最终金钟罩下的骨质发生骨溶解和坏死，或者假体窗口内的新生骨质不能有效地固定假体，而发生假体的松动、骨折(这种可能性很小)，从而需要再次手术进行髋关节翻修术，但是由于股骨颈的绝大部分得到了保留，二次翻修手术依然可以用目前常用的插入式人工髋关节假体置换，因而翻修手术的操作将明显地简化，手术后的预期效果将比目前的常规髋关节置换术后翻修效果要好。(3)本实验的初步结果显示：股骨假体的窗口内有大量的新生骨形成，并突出于窗口内，部分结缔组织已经包绕于假体外周，可望在一段时间后对金钟罩假体实现接近自然的生物固定，从而有效地固定假体，有效地延长假体的使用寿命。(4)金钟罩不同于传统的单杯置换术：传统的单杯置换术是将单杯置于髋臼与股骨头之间，单杯与髋臼和股骨头之间为相互的滑动关系。而股骨头与髋臼的形态并非完全吻合的球面，因此在髋臼与单杯凸面之间、单杯凹面与股骨头关节面之间并未形成一种非常合理的、恰当的磨合关系，由于臼-杯、杯-头之间的异常摩擦，引起了诸如疼痛等一系列问题。而金钟罩的近端采用了目前公认的人工股骨头-髋臼的材料、形态设计，而充分吸收了经典髋关节设计的合理成分，摒弃了插入股骨髓腔式有柄假体对股骨近端力学分布的异常而造成的假体松动、折断和骨折。(5)在金钟罩的早期固定中，充分吸取了加压螺纹钉的有效固定作用，结合金钟罩假体内表面形态与股骨颈近端外部形态的吻合(以植骨填补可能存在的空腔)、假体远端在小粗隆和大粗隆部的3点支撑作用，从而有效地达到早期的生物力学稳定。Schmalzried等[1]研究发现,可靠的早期固定对于获得稳定的骨-假体界面、假体有骨长入具有极其重要的意义。(6)手术操作简单，所需特制工具较少，因此可以缩短手术时间、降低手术中出血量、减少感染的机会，有利于手术的推广应用。本组1例关节感染，其原因可能为手术中麻醉曾一度较浅，山羊躁动而致手术区污染，此山羊术后一直未能恢复正常行走。
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3.2 骨溶解与骨吸收 本研究的目的是验证股骨假体上的窗口内植骨的作用。股骨假体上的窗口的作用为：(1)植入假体时用于观察假体与股骨颈残端的贴合程度；(2)手术时在窗口中钻孔，并植入骨材，以利于新生骨生成，自骨窗内生长，并向外突出，从而达到对假体的固定作用。Pazzaglia等[2]的研究认为假体生物力学特性和形态特点对骨的再生具有重要意义，而假体植入区域所有骨的血管化则极其重要。金钟罩与传统的单杯不同，单杯置换术后的金属杯与股骨头之间相互活动，因此在单杯与股骨头之间形成一层假膜。而金钟罩是固定于股骨近端，即以一枚螺丝钉固定金钟罩和股骨近端，使金钟罩与股骨之间为一整体，无相对活动，而仅与髋臼构成活动关节。由于金钟罩与股骨近端之间紧密相贴，负载分布于股骨头残部、股骨颈、股骨大小粗隆上、内侧，股骨近端单位骨质所承受的载荷较小，有可能防止骨溶解的出现。Wagner等[3]对70例非骨水泥有柄全髋置换术和35例非骨水泥固定全金属表面置换术进行前瞻性研究,其中64例结果优良。无菌性松动是由于股骨假体的设计使得早期固定不足，而与金属负重面无关。Schmalzried等[1]研究显示，获得可靠的早期固定有利于骨长入并有稳定的界面。术后无股骨颈缺损或骨折。
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图 2 假体窗口区标本的显微镜观察
Fig 2 Microscope observation on the sample from the window of the hip prothesis (H-E，×200)
A: Two months after operation, some bone cells , new bone lamellae , lots of
endotheliocytes , fibroblasts and cartilages were found;
B: Three months after operation, a lot of osteoblast , bone cells and new bone lamellae were found
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3.3 骨水泥与非骨水泥型假体 骨水泥对骨的远期负面效应可能是骨水泥型关节表面置换术失败的原因。Morberg等[4]对3种股骨头表面置换假体标本以不脱钙保留金属的切片研究组织反应和骨的矿物质含量百分比，结果显示非骨水泥型内植物除与内植物邻接的骨外，其余骨的质量和数量均正常。而内植物-骨界面的应力太大可能是失败的主要机制。而vanRaay等[5]对40例失败的非骨水泥型Gerard 双杯关节成形术患者进行翻修术,并取股骨头残端、关节囊和髋臼膜进行研究后认为：坏死骨的吸收导致了关节成形术的失败，而可能引起骨溶解的磨损颗粒产生的肉芽肿反应则加剧了关节成形术的失败。今后的髋关节表面成形术的设计应关注抗磨损的材料结合。而非骨水泥型使骨长入假体之中，则是避免界面应力过大、减少界面区磨损颗粒来源的有效方法。
本研究提示：(1)铬镉钼合金生物相容性好，无明显组织反应；(2)金钟罩体部的窗口内可有大量的新生骨生长，并向罩外生长，从而起到固定金钟罩的作用，为一种生物固定。由于本实验观察时间仅3个月，尽管已经发现了在金钟罩体部的窗口内有新生骨质增生，但是最终这些新生骨将生成何种形态的骨，其对金钟罩的固定程度和效果有多大的作用，以及手术后在各种载荷作用下，股骨颈残端的骨质将出现怎样的变化、有无骨溶解的发生，尚需进一步的实验验证。但是，根据本实验的初期结果，预计新生骨对于金钟罩的固定作用将是有益的。
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作者简介：钱齐荣(1965-)，男(汉族)，博士，讲师，主治医师。
[参 考 文 献]
[1] Schmalzried TP, Fowble VA, Ure KJ, et al. Metal on metal surface replacement of the hip. Technique, fixation， and early results[J]. Clin Orthop, 1996, 329 (Suppl): S106-114.
[2] Pazzaglia UE, Brossa F, Zatti G, et al. The relevance of hydroxyapatite and spongious titanium coatings in fixation of cementless stems. An experimental comparative study in rat femur employing histological and microangiographic techniques[J]. Arch Orthop Trauma Surg， 1998，117(4-5): 279-285.
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[3] Wagner M, Wagner H. Preliminary results of uncemented metal on metal stemmed and resurfacing hip replacement arthroplasty[J]. Clin Orthop, 1996， 329 (Suppl): S78-88.
[4] Morberg P, Albrektsson T, Reigstad A, et al. A qualitative and quantitative study of retrieved femoral heads in three different types of resurface hip arthroplasties[J]. J Arthroplasty， 1993， 8(6): 617-624.
[5] vanRaay JJ, Rozing PM, Eulderink F. Tissue response to the failed Gerard double-cup. Histologic analysis of 40 uncemented hip arthroplasties[J]. Acta Orthop Scand， 1993， 64(3): 268-272.
[收稿日期] 2000-01-05
[修回日期] 2000-06-06, 百拇医药