关节置换骨溶解 骨溶解：关节置换的「隐形杀手」

关节置换骨溶解 骨溶解：关节置换的「隐形杀手」

(原标题:关节置换骨溶解 骨溶解：关节置换的「隐形杀手」)

骨溶解是关节置换中长期存在的一个问题，最早由 Charnley 提出。他在调查 Teflon（PTFE）髋臼假体生计寿数体现时发现髋臼假体周围会呈现干酪样坏死和无菌窦道构成。然后聚乙烯作为外表耐磨系数较高的一种界面开端代替 Teflon 成为假体置换的一线资料。

前期学者在假体置入后发现，假体周围简单呈现骨溶解，他们将之归咎为骨水泥反响，因而引进「水泥病」这一概念，但后来非骨水泥型假体的临床运用并没有处理这一问题，经过很多的临床调查发现，或许是颗粒而非骨水泥造成了假体周围的骨溶解，所以又引进了「磨损颗粒病」这一概念。

对初度全膝关节置换术（TKA）而言，其失利的最常见原因是无菌性松动，而骨溶解是无菌性松动最杰出的生物学体现，骨溶解或许会被视为全膝关节置换术失利的最常见的原因。

为进一步论述骨溶解的原因，来自美国南伊利诺伊大学医学院的 Theodore J. Gilbert 等对此进行了文献回忆，文章近期宣布在 JBJS 杂志上。

骨溶解的机制

1. 生物学机制

假体磨损发作的碎片会引发巨噬细胞细胞因子的级联反响，如白细胞介素-1（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α），引起破骨细胞骨吸收，并终究导致骨溶解。Howie 研讨显现，磨损颗粒被巨噬细胞吞噬引起不同的反响取决于颗粒的巨细，小于 5 mm 的颗粒会引起激烈的单核巨噬细胞反响，而较大颗粒则或许引起巨噬细胞反响。

另一个潜在的溶骨性机制是发作胶原酶和前列腺素 E2 的膜的构成。Goldring 曾报导过，全髋关节置换术后，在骨-骨水泥界面将会构成一个发作胶原酶和前列腺素 E2 的滑膜样膜。因为假体周围支撑骨的缺失往往导致运动时在骨-假体界面发作反常应力和力的反常散布，或许导致假体周围骨折和植入物过早的失效。

2. 机械性进程

依据磨损的方位和类型，在人工膝关节内的碎片颗粒或许包含聚乙烯，骨水泥，或金属。常见的磨损碎片的发作方位包含胫骨-股骨关节外表，胫骨植入物的后外表（反面磨损），和植入物-骨界面。尽管磨损能够发作在所有的这些方位，但绝大多数的磨损颗粒是由聚乙烯构成的。

聚乙烯衬垫在多种活动下可呈现磨损，磨损颗粒粘附与骨外表，可导致骨外表溶解，腐蚀。假体周围安排液高渗状况也会添加周围炎症因子渗出，使得假体颗粒进入关节腔周围，诱导骨细胞逝世，构成骨溶解。

图 1 膝关节正位片

图 2 为膝关节侧位片，图 1、2 能够看到胫骨和股骨发作骨溶解 

潜在的危险要素

1. 患者相关危险要素

初度全膝关节置换术（TKA）后磨损颗粒和骨溶解的患者相关危险要素包含患者的年岁和性别。一项研讨标明：患者年岁每下降一岁因为磨损所造成的的假体失功率将会添加 5%。TKA 术后假体的磨损相关失效的危险，男性是女人的 2.8 倍。一项研讨标明，小于六十岁的患者比六十岁以上患者活动量添加 30%，男性的活动量比女人添加 28%，这些都会添加假体失效的危险。

2. 假体资料的类型

另一个与 TKA 术后发作骨溶解相关的要素是植入胫骨的聚乙烯资料的类型。三种用于全膝关节置换术的假体资料包含：惯例（非交联聚乙烯）聚乙烯，超高分子量聚乙烯（UHMWPE），和高度交联聚乙烯（HXLPE）。

传统的聚乙烯能够经过加工或紧缩成型制作，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是分子量为 2 至 600 万单位的聚乙烯资料，而 HXLPE 是由超高分子量聚乙烯经过 γ 辐射，打破碳氢长链，在非晶相内构成交联。交联赋予聚合物耐磨性的添加，一起也下降其拉伸强度和对疲惫裂纹扩展的抗性。

但是，辐射会构成自由基并引发聚合物的降解，这种氧化会导致假体前期的机械性失效，发作聚乙烯磨损颗粒和潜在的骨溶解。当聚乙烯假体在空气顶用 γ 辐射消毒时将会发作更多的自由基。因而，现在现已用气态氧化乙烯或在惰性气体中运用 γ 辐射进行消毒，这两种办法都会发作更少的自由基。现在，第二代的 HXLPE 含有维生素 E，这种抗氧化剂将会削减残留的自由基。

研讨发现与传统的聚乙烯和交联聚乙烯资料比较，膝关节置换术中 HXLPE 的体外磨损率和碎片出产状况更具优势，其磨损率更低。而与这种优势相冲突的是，HXLPE 磨损颗粒被以为更具有生物活性，发作更激烈的 TNF-α反响。另一个资料的挑选就是金属假体的类型，一项研讨标明钛铝钒比钴铬在开释 IL-1β、TNF-α和 IL-6 方面具有更大的免疫效应。

与假体规划相关的反面磨损

假体反面的磨损是因为胫骨渠道和聚乙烯衬垫之间在生理负荷下的微动。反面磨损也发作在弹性和塑性变形的进程中，往往在薄的聚乙烯假体植入时能够看到，因而主张植入的聚乙烯假体的最小厚度为 8 mm。尽管曾有研讨报导，关节外表是聚乙烯碎片的首要来历，但最近的研讨标明，假体反面磨损量与关节外表磨损的碎片量适当 ，关节外表的运动削减时，假体反面磨损添加。

TKA 术后骨溶解的确诊和监测

TKA 术后精确确诊和监测骨溶解的发展至关重要，如果能前期确诊的话，就能够经过 TKA 术后微创翻修处理问题。但因为缺少疾病前期的症状以及印象学查看的低灵敏度，完成这一方针仍有难度。当发现聚乙烯磨损时，骨溶解或许也现已发作并导致假体松动，现在有四种成像技能用于查看聚乙烯假体的磨损以及骨溶解：X 线、CT、MRI 以及断层组成技能。

研讨标明，在点评大的溶骨性病变时可挑选 CT 和 MRI，这有助于术前 TKA 翻修方案的拟定。一起，断层组成技能有作为前期发现小的溶骨性病变的筛查东西的潜力。针对较大的溶骨性病变，X 线的作用不如 CT 和 MRI，但因为其价格便宜，因而更常被作为筛查东西。

另一个有助于确诊溶骨性病变的潜在东西是生物标志物，像 CTX-1（I 型胶原羧基末端肽），骨维护素（OPG）、安排蛋白酶 K 等，能够经过评价代谢进程来进行确诊。一个确诊骨溶解的牢靠的生物标志物将会进步患者的医治作用，避免患者直到呈现很多骨丢掉才会有症状体现的状况发作，但生物标志物与骨溶解的联系还有待进一步研讨。

骨溶解的医治

1. 手术医治

人工膝关节周围骨溶解的手术医治往往取决于病灶的巨细，现有的关于修正初度 TKA 术后骨溶解的医治方法包含：金属假体的植入，运用骨移植物以及骨水泥。骨水泥可用于填充小的（≤ 10 mm）孤立的关节面残缺，但因为其聚合进程是放热的，或许会引起周围骨和血管安排的热坏死，导致无菌性松动然后约束了它的运用。

金属假体和骨移植物常常会用于直径＞10 mm 的骨残缺，关于年青患者，常常会运用骨移植物医治以维护骨安排，但是关于年岁较大平常活动不多的患者金属假体往往更适宜。最新呈现的 3D 打印技能能够作为一种潜在的代替医治方法，前期的体外试验标明，其有助于改进生物力学和水泥的成骨功能。

图 3 为骨移植的相关器械和资料

图 4 为胫骨骨丢掉的程度和规模 

图 5 为填充骨移植物后的胫骨 

图 6 为假体最终的摆放方位

图 7 为 TKA 翻修术后的前后位 X 线片 

药物医治

现在，美国食品药品监督管理机构并没有专门同意能够用于避免假体周围骨溶解的药物。而一个潜在的能够医治骨溶解的药物是抗炎剂 N-（2-羟丙基）甲基丙烯酰胺的共聚物（HPMA）地塞米松（p-dex）。每个月的打针医治标明其能够避免磨损导致的骨溶解一起不会发作激素的副作用。

总归，尽管改进膝关节假体的资料能够下降骨溶解发作的危险，骨溶解仍然是 TKA 术后失利的首要原因。尽管切当的机制还不清楚，但对首要的炎症因子和一般的生物学进程都进行了相关研讨。尽管 CT 和 MRI 并不能前期检测骨溶解，但最近的研讨标明，断层组成技能是一种潜在的前期筛查东西，生物标志物和印象学技能的结合将会有助于更早开端溶骨性病变的微创医治。