- 我国人工关节置技术的现状与未来
- 作者:艾进伟|发布时间:2011-01-04|浏览量:1267次
国际上最新的人工关节产品、设计理念、手术技术与方法、围手术期相关问题的新知识、新理论、新进展已经及时地在国内得到了传播与应用。在老一辈专家的带领下一大批年富力强的中青年骨科医师已经活跃在人工关节领域 ,国产人工关节产品也在迅速发展。河南省中医院创伤骨科艾进伟
中国初次髋膝置换、髋膝翻修手术、微创人工关节置换,计算机导航辅助下的人工关节置换肩、肘、踝关节置换、肿瘤假体置换、异体骨移植、人工关节相关基础研究等关节外科热点研究领域,进展迅速。应该说我国关节外科的整体水平虽与西方先进国家存在差距但这种差距正在缩小。
1、中国人工关节现状
虽然我国人工关节起步较晚,但是近年来随着进口人工关节技术不断引进。以及对外学术交流的日益增多,我国的人工关节水平取得了长足的进步和发展。
2005年,国家卫生部在全国范围内做了一项关于我国人工关节置换情况的调研。调研对象为全国31个省市1383家医院中的 1275家 (92.3%)。调研结果显示,近年我国的人工关节发展较为迅速,开展人工关节置换的例数在逐年增加从事人工关节外科的医生数量也不断扩大,并且更加专业化,人工关节置换术后的优良率也逐年提升。
2、新技术应用
2.1 全髋关节表面置换术
髋关节表面置换术是目前国际上发展最快的关节技术。其不切除股骨颈,不破坏股骨上段的骨髓腔,基本保留了股骨颈的自然形态, 应力通过股骨头假体传递到股骨颈,最大限度地保持髋关节的正常生物力学特性,减少应力遮挡,在人工关节的仿生学上具有无可比拟的优势。在手术中,基本不暴露骨髓腔,切除的骨组织少,创伤相对较小,手术后恢复较好。尤其是这种手术方式能够最大限度地保留股骨一侧的骨质,需要做翻修手术时,对采用有柄的股骨柄假体几乎没有影响,为手术失败以后的补救措施提供了回旋余地。手术后患者可以早期负重,比较早地恢复到工作生活中去,而且其术后并发症较普通关节置换少,较少发生脱位,肢体不等长,不会发生大腿痛等。基于上述优势,表面置换虽然在发展早期经历了挫折。但是随着假体材料的发展,制作工艺的改善和手术技术的改进,当前已经成功地在众多的治疗手段中占有一席之地。Amstutz等报道了400例患者,平均年龄48岁,73%为男性,66%的原发疾病是骨关节炎,平均随访3.5年后,有3%的患者需要接受关节翻修术,随访4年后,有56%的患者需要翻修。绝大多数患者对疼痛的缓解和功能的恢复表示满意。
髋关节表面置换术的适应症主要为骨关节炎早期、股骨头缺血性坏死(l一3周期),对比较年轻(≤ 55岁)活动量大,估计以后需要做翻修手术的患者尤其适合。Silva等分析了髋关节的生物力学后认为表面置换术后股骨头假体的位置略外翻是假体经久耐用的保证,因此。对于术前就有股骨颈干角过小,存在髋内翻畸形的患者不适宜用此手术。而且由于表面置换对肢体的短缩没有纠正的作用,对于术前存在明显的肢体不等长的患者,也不适用。
其并发症主要是股骨颈骨折、假体松动、下沉等。McMinn和Daniel报道一组2167例,平均随访5.8年,股骨颈骨折发生率为0.86%。Amstutz等报道的发生率为0.83%(5/600)。Mont服道其最初50例患者中,有22%发生股骨颈骨折。在后来的 250例患者中,只有 1例(0 .4%)发生骨折。因此,手术医生操作的熟练程度是影响术后并发症的一个重要困素。手术中产生股骨颈外侧骨皮质切迹、中心定位杯不在股骨颈轴线上、过多地切除股骨颈边缘的骨赘都是以后发生股骨颈骨折的危险因素。
2.2微创手术(Minimally Invasive Surgery)
微创是所有外科手术追求的目标,是以最小的侵袭和最小的生理干扰达到最佳外科疗效的一种外科技术。它不仅仅是一个小切口,更强调在获得常规外科手术效果的前提下。减少手术对周围组织的创伤和对病人生理功能的干扰,更短的康复时间。其主要的原理是通过生理间隙入路,尽量减少对周围组织的干扰。关节置换的微创手术主要有两种方式采用原来的手术器械及假体,通过熟练的手术技巧和解剖入路,减小手术对周围组织的损伤。另一方式是采用全新的手术理念。在CAS等的辅助下,置入改良的或较小的关节假体,减少对周围组织的暴露和创伤。
微创手术能有效减小软组织的损伤。减少出血量,对机体内环境影响较小,增加关节活动度,所以患者可以比一般的关节置换手术康复所需时间缩短,减少痛苦与经济负担。但手术视野小,神经血管损伤的风险加大,安放假体的位置偏差的风险加大,需要有经验的医生使用特殊器械才能很好地完成。若采用微创结合CAS技术则可以有效提高植入假体的准确度。
2.2.1 微创人工髋关节置换术:髓关节置换的手术切口通常定义为小于 10cm 微创手术入路包括前外侧入路,后侧入路及前后双切口入路。通常采用最多的是后方单切口人路。Swanson TV总结了759例患者采用后方单切口微创入路。平均切口 8 .8cm , 95. 3%的患者的假体位置满意 ,6例髋臼假体出现骨溶解、松动。股骨假体没有1例发生松动,随访2年以上,放射透亮线局限在股骨上段。Harris评分从手术前的34分增加到手术后的92分。获得良好的临床效果,而且并发症和失败率都控制在可以接受的范围内。前后微创双切口入路是近年较为受到关注的人路。Berger RA等应用前后微创双切口技术行人工全髋关节置换术,完全从肌间解剖进入.无需切断任何肌肉,借助小切口技术的专用器械在C形臂X线机的监护下完成假体植入。这项微创技术对手术入路的解剖结构损伤最低化。病人术后康复迅速,而且手术切口的迷你化,让患者更加满意术后外观要求心理。与传统入路置换术比较,假体的安放位置及病人术后康复的结果均达到满意的结果。但是,这项技术对术者的操作技能要求颇高,术中操作较为复杂,术者接触X线过多,广泛推广应用较为困难。
人工髋关节置换术采用微创手术方式,应该恰当选择手术适应症,如严重关节畸形、先天性髓关节脱位.关节翻修术等术前估计手术难度大的患者不适宜采用微创手术。
2.2.2微创人工全膝关节置换术:微创人工全膝关节置换术(Minimally Invaslve Surgery Total Knee Arthropasty ,MIS TKA)的手术切口小于14cm 是一种全新的全膝关节置换的术式。不以任何方式扰乱和破坏伸膝装置是MIS TKA的根本。自从上世纪90年代早期Repicc进了微创技术行人工关节置换的概念,采用微创小切口行膝关节单髁置换取得成功以来。采用微创技术行膝关节单髁置换已经成为普遍流行的手术方法,并且推动了微创技术行人工全膝关节置换术的发展。随着MIS TKA 专用手术器械的开发与发展。计算机辅助定位技术的应用,手术者操作技术的标准化,以及借助机器人进行手术操作技术的出现,MIS TKA技术日臻成熟,代表了在这一领域里的最新技术。MIS TKA与传统TKA相比较。具有其独特的优势手术切口小,剥离创伤范围小,对重要的伸膝关节装置的解剖学结构作最小的创伤侵袭。术后膝关节更稳定,关节功能恢复得更好。②更减少了术中和术后的失血。③疼痛程度降低。④膝关节可以早期活动。⑤缩短了住院时间,减少了所需要的物理治疗时间。从而减低了医疗费用。③满足了患者的美容学上的要求,术后切口疤痕最小化。①早期疗效比较明显的,手术后遗症较少的优点。MIS TKA的技术方法大体包括以下几种① Tria手术方法:要点是不侵及股四头肌睦部 称之为QS法(quadriceps sparing)。Tria应用Nexgen LPS Flex Knee(ZimmerWarsaw。IN)系统进行MISTKA。该型膝关节假体可以在股骨后侧截骨时。比其他种类的假体多切骨2mm,使膝关节的屈曲间隙加大。方便施行微创技术操作。②BonuttJ手术方法,将患肢放在下肢支持架的MIS TKA的方法,具有小腿重量牵伸扩大膝关节间隙,手术者容易观察关节后部的软组织,从而进行软组织平衡比较容易的优点。③ Vince手术皮肤切口与其他的方法相似,关节囊切口是采用股四头肌下方入路。关节置换操作与传统TKA的操作大同小异。Vince法的优点是已经熟悉传统TKA操作的手术者,不必特别地专门学习截骨技术;缺点是对皮肤和软组织的牵拉过重。
目前。不同的学者持有不同的见解。反对者认为这一技术仅仅是对传统标准TKA的美容学方面的修饰而已。倡导者认为微创技术并不是仅仅基于手术切口的大小和美容学的结果,而是对所牵涉关节的解剖结构的最小的侵害。由于MISTKA仍然处在发展的前期阶段,是一个值得临床探讨的问题,其临床的效果有待长期的随访结果佐证。
2.3计算机导航手术(computer aided surgery,CAS)
CAS在骨科的应用先是在脊柱外科领域,逐渐推广到关节外科。人工关节置换,对假体放置的位置、倾斜和旋转的角度、力线的掌握、截骨位置的选择都需要精确的定位。长期以来都是靠医生的双眼。不可避免地会产生较大的误差。而在CAS的帮助下。可以达到控制误差在距离1毫米和角度1°的范围内,严格把握假体位置的准确性,使其精确匹配。从而减小松动、磨损和骨溶解发生的机会,延长人工关节的使用寿命、提供更好的关节功能。据报道,使用计算机导航辅助的人工膝关节置换术后发生角度偏差小于3°者,传统TKA约为75%,利用计算机导航辅助的MIS TKA可达84%。
目前的CAS主要有三种模式,图象依赖导航,是将CT、MRI、超声波等产生的二维图象进行处理后获得三维立体图象进行导航;术中X线导航,是在手术中运用C臂X光机定位导航;非图象依赖导航,是通过关节运动过程和关节的形态测定来进行导航。在关节置换术中应用的主要是非图象依赖导航系统。操作过程中注册定位的精确性很关键,如果注册登记不准确,可以导致显著误差。
目前CAS在膝关节置换中使用较多。在髋关节置换术中,精确的定位会为假体的长期使用创造良好条件。在微创手术的开展中配合CAS使用,可以弥补微创技术视野狭小的缺点。随着软件和硬件设施的改善、价格的下降、操作的熟练,具有良好的使用前景。在髋关节表面置换术中也开始进行了CAS的应用,对股骨头杯的精确安放提供了保障;但是由于目前CAS系统的限制,需要将股骨颈部周围软组织完全剥离可能对供应股骨头血供的血管损伤明显,使术者对应用CAS行股骨头表面置换怀有顾虑。据Clemens和Miehlke报道,使用计算机导航辅助的手术,术后发生4°以上角度偏差者的范围约是7%左右。Saragaglia报道,人工膝关节置换术后发生角度偏差小于3°者,计算机导航辅助的MIS TKA可达 84%,而传统的 TKA 仅约为 75%。
虽然在关节置换时CAS能够帮助手术医师更精确地进行手术操作,但其本身不能完全代替医生完成关节的暴露、骨面的准备、软组织的平衡调节,以及关节假体的精确安装等,而且由于患者个体的差异性及CAS系统的信息指导的有限性,最终的决定因素仍然是手术医师本人。因而,医生应该是利用CAS系统辅助提高手术的精确性,不能够完全依赖CAS系统操作手术。
2.4 机器人系统 (Robot System)
利用机器人系统进行手术操作,可以显著地提高手术的精确度、机器人系统是和导航系统共同发展起来的,现已应用于人工髋关节和膝关节的置换术中。有Robodoc和Caspar两个系统。其术前的三维有限元分析,设计简单明了,较导航系统具有明显的优越性。
机器人系统可以在手术者难以到达的部位进行操作,松解软组织,判断截骨部位的深度等,从而具有避免韧带、神经、血管系统损伤。操作不需要髓内定位导向装置。此外,机器人系统不用锯来切除骨面,而是用磨削的方法,其误差在0.25mm以内,保证截骨面保留更多的骨组织截骨面更加平整,这有利于非骨水泥固定关节假体的生物固定技术的应用。机器人的 MIS人工膝关节置换术后发生角度偏差小于3°者,则高达95%以上。显著优于传统的手术方法。
机器人系统的弊端是手术耗时较多和手术费用较高;而且,操作者需要较长时间的专业训练,才能熟练操作系统。
3、我国人工关节发展存在的问题及其展望
在我国人工关节事业迅速发展的同时,也伴随存在着一些不容忽视的问题:
(1)人工关节置换开展的地域差别还较大。因为人工关节材料成本较高,使这项技术也是首先在经济较为发达的地区率先发展和应用,而在偏远落后的地区开展较为落后。(2)适应症的选择、围手术期处理有待进一步规范。由于对这一技术掌握和理解的不同,不同的术者对手术适应症的选择有差异,对围手术期的处理也不同,从而影响对手术质量的控制。⑶ 中国人工关节置换登记制度和随访制度尚未建立。目前我国还没有像发达欧美国家那样建立人工关节置换信息登记制度。对术后患者的随访制度不完善,这些均影响了对人工关节置换术后的质量控制和科研的发展。(4)人工关节置换的医疗硬件设备有待改善。由于人工关节置换术是一项高标准质量控制的技术,对医疗硬件设备要求较高。如手术室的环境要求,手术设备的要求。以及术后康复设施的要求等。(5)人工关节置换开展医院的增加当前还在上升的势头上。尤以2、1级医院突出。目前我国开展人工关节置换的医院级别没有明确的限制,因而各级医院均可开展这一手术。在开展医院增多的同时。不可忽视的是许多的医院并不具备人工关节置换手术的硬件条件,并且在低等级的医院,从业医生的专业培训得不到保证,从而不可避免的影响手术质量,产生对人工关节业界的不良影响,增多日后的翻修手术的数量。无论从经济上,还是人力资源上都造成巨大的浪费。(6)人工关节置换仍是一种比较昂贵的治疗手段。不可否认,由于人工关节假体材料的成本高昂,使很多的具备手术适应症的患者不得不放弃接受治疗。
由于目前存在的问题。直接影响我国关节事业的发展,所以我国的人工关节业界急需规范和培养:
(1)规范人工关节置换技术操作指南。使从事人工关节置换的医生均遵从统一规范的技术操作,从而提高手术质量。(2)建立人工关节置换技术准入制度,包括人工髋关节植入技术管理规范和人工膝关节植入技术管理规范,以及其他如肩,肘,腕,踝和各小关节的植入技术管理规范。(3)人工关节置换资质认定,包括对医院、科室、医师的资质认定。使人工关节置换更加专业化和高质量化。(4)培训基地认定:医院、师资、培训教材、培训大纲。通过培训基地认定,使人工关节的从业医生得到专业的培训。进一步提高关节医生的专业素质。(5)卫生部统一登记制度,术后及时输人卫生部信息网。这样可以使国家卫生部门掌握了解我国的人工关节置换术的发展情况,宏观调控地区间人工关节发展差异及促进关节事业的发展。(6)假体植入登记制度、建立档案。保证假体来源可追溯。(7)建立随访制度,进行随访、记录。可以及时监测人工关节置换患者的假体状态信息,提供及时准确的术后康复指导建议,并可以及时发现问题,从而及早采取措施解决,避免扩大化的翻修手术。随访记录,可以提高科研信息储备,总结分析后可以进行国际有影响力的报道和交流,从而可以提高我国人工关节界在国际上的影响。⑻ 加强培训与交流。可以提高人工关节医生的专业素质水平,加快我国人工关节外科的发展,逐步缩小与国际差距。⑼ 加快国产人工关节的研制及发展。人工关节由于机械摩擦的原因,具有一定的使用寿命,从而对假体材料的选择,制作工艺的要求较为严格,因而,当前更多的进口假体在我国人工关节置换中占主导地位,直接影响了假体的价格下降,所以,人工关节假体国产化,质量国际化是降低关节价格的一种方式。同时,由于当前我国进口的人工关节的形态设计都是基于欧美人种的骨骼关节形态设计的,这与我国人的骨骼形态有一定的差异,所以设计符合我国人骨骼关节形态的关节,更适合我国人工关节发展的要求。