假體在肘關(guān)節(jié)置換中的應(yīng)用

郁凱 王小龍 張殿英

?

·綜述·

假體在肘關(guān)節(jié)置換中的應(yīng)用

郁凱1王小龍1張殿英2

肘關(guān)節(jié)；假體；置換

肘關(guān)節(jié)腫瘤、肘關(guān)節(jié)損傷等肘關(guān)節(jié)疾病是關(guān)節(jié)外科所面臨的棘手問題，肘關(guān)節(jié)置換是治療此類疾病的選擇之一。近30年來，臨床醫(yī)師與設(shè)計師對肘關(guān)節(jié)假體的應(yīng)用做了很多創(chuàng)新研究，從單軸鉸鏈發(fā)展到復(fù)雜的無限制型或半限制型關(guān)節(jié)，但均存在不同適應(yīng)證[1]。

一、肘關(guān)節(jié)腫瘤與肘關(guān)節(jié)骨折的治療現(xiàn)狀

骨巨細胞瘤是一種侵襲性的潛在惡性病變，在我國占骨腫瘤的10%～15%，高于歐美國家3%～8%[2]。治療目的是去除病灶、減少局部復(fù)發(fā)機會和保留關(guān)節(jié)功能。治療大多采用刮除加植骨，但是病損內(nèi)刮除的復(fù)發(fā)率高，長骨的局部復(fù)發(fā)率為40%～60%[3]。侵襲性骨巨細胞瘤廣泛切除或整塊切除后復(fù)發(fā)率約為5%[4]，但通常需犧牲關(guān)節(jié)面，行關(guān)節(jié)重建。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)及骨科手術(shù)技術(shù)的進步，個體化人工假體置換治療骨巨細胞瘤已成為保肢趨勢[5]。近年來假體材料的耐磨性、強度、組織相容性等方面均已滿足了人體骨結(jié)構(gòu)的基本要求，且可按切除瘤體部位的尺寸，結(jié)合生物力學(xué)要求精心定制[6]。

肱骨髁間骨折屬于復(fù)雜的關(guān)節(jié)內(nèi)骨折之一,近年來提倡通過切開復(fù)位內(nèi)固定和早期的功能鍛煉進行治療,國內(nèi)學(xué)者姜保國等[7]采用全肘關(guān)節(jié)置換術(shù)治療肱骨遠端難治性骨折多例并取得良好效果。全肘關(guān)節(jié)置換術(shù)在國外已成為治療肱骨遠端難治性骨折的成熟技術(shù),尤其是半限制型Coonrad Morrey假體[8]。Cobb等[9]首先提倡應(yīng)用肘關(guān)節(jié)置換術(shù)治療新鮮骨質(zhì)疏松的肱骨髁間骨折。此后Garcia等[10]的報道中對16例61～95歲肱骨遠端粉碎骨折的患者直接行肘關(guān)節(jié)置換，術(shù)后肘關(guān)節(jié)平均屈伸角度為24°～125°，前臂平均旋前角度90°，旋后70°，無肘關(guān)節(jié)不穩(wěn)定，有15例對治療效果滿意。Kamineni等[11]提出全肘關(guān)節(jié)置換治療肱骨遠端骨折的適應(yīng)證：年齡>65歲，基本上不做劇烈活動，骨質(zhì)疏松明顯，骨折粉碎難以復(fù)位和固定。符合上述標準的GustiloⅠ型開放骨折也可以行Ⅰ期肘關(guān)節(jié)置換。其禁忌證為:化膿性感染以及污染嚴重的GustiloⅡ、Ⅲ型開放骨折。全肘關(guān)節(jié)置換不失為治療肱骨遠端骨折的一種可接受的選擇[12]。

二、肘關(guān)節(jié)成形術(shù)的類型

Aldridge等[13]回顧了肘關(guān)節(jié)成形術(shù)發(fā)展史的四個階段。(1)1885～1947年，主要進行肘關(guān)節(jié)切除成形術(shù)和肘關(guān)節(jié)解剖成形術(shù)，結(jié)合或不結(jié)合植入間隔材料。(2)1947～1970年，發(fā)展了限制性的、金屬對金屬的部分或全鉸鏈型肘關(guān)節(jié)成形術(shù)。(3)1970～1975年，產(chǎn)生了以骨水泥固定技術(shù)為特點的肘關(guān)節(jié)成形術(shù)。(4)自1975年以來，已發(fā)展了采用半限制性金屬和聚乙烯鉸鏈假體、咬合匹配型假體和非限制性金屬對聚乙烯表面置換假體的關(guān)節(jié)成形術(shù)。目前臨床采用兩種類型的肘關(guān)節(jié)成形術(shù)，即生物材料間置關(guān)節(jié)成形術(shù)和假體植入關(guān)節(jié)成形術(shù)。

(一)生物材料間置關(guān)節(jié)成形術(shù)

歷史上最早采用切除成形和關(guān)節(jié)內(nèi)墊充成形來緩解疼痛，并保留關(guān)節(jié)活動度，但手術(shù)效果不可預(yù)測。Fernandez-Palazzi等[14]于1971～1986年間施行的間置肘關(guān)節(jié)成形術(shù)12例，手術(shù)采用Vainio改良MacAusland技術(shù)，廣泛切除骨端，將肱骨遠端塑形成寬廣的V形，尺骨近端橫行切除。所有操作均在骨膜下進行，然后，將間置材料一整張置入，縫合于肱骨遠端和尺骨、橈骨切骨面。10例采用闊筋膜、1例采用皮膚、1例采用明膠海綿間置。術(shù)后在患者可耐受疼痛的條件下開始早期功能康復(fù)鍛練。術(shù)后隨訪25～32年，術(shù)前屈曲90°～120°，伸直30°～90°，術(shù)后屈曲90°～150°，5例術(shù)前肘關(guān)節(jié)完全僵直者達到屈曲90°～150°，伸直0°～70°。最終隨訪時總活動度為35°～150°，優(yōu)2例、良3例、可4例、差3例。Larson等[15]于1996～2003年，對69肘施行了同種異體跟腱間置肘關(guān)節(jié)成形術(shù)，其中38例平均隨訪6年。38例患者平均伸-屈活動度由術(shù)前51°改進為術(shù)后97°(P<0.001)。平均Mayo評分由術(shù)前41分進步為術(shù)后65分，優(yōu)良13例、可14例、差11例。他們認為肘關(guān)節(jié)間置成形術(shù)只是一種挽救性手術(shù)，既不能完全消除疼痛，也不能完全恢復(fù)功能，只適合于嚴重炎性或創(chuàng)傷后關(guān)節(jié)炎，特別是伴有關(guān)節(jié)活動受限的年輕患者。

(二)假體植入關(guān)節(jié)成形術(shù)

根據(jù)肱骨假體對尺骨假體之間是否允許除伸屈單軸活動以外的其他軸向活動，可將假體植入關(guān)節(jié)成形術(shù)分為限制性、半限制性與非限制性3類[16]。完全限制性假體包括Stanmore、Dee、McKee、GSBI及Mazas。完全限制性通常有金屬對金屬的鉸鏈，并用骨水泥固定。由于限制性假體容易發(fā)生松動和斷裂，現(xiàn)在極少被采用。但在肘關(guān)節(jié)補救手術(shù)中，由于有骨質(zhì)廣泛缺損，采用有穩(wěn)固肱尺關(guān)節(jié)連接的假體是比較合適的。

目前臨床上常用肘關(guān)節(jié)置換假體分為鉸鏈式和非鉸鏈式，鉸鏈式假體通常由2～3部分組成，由金屬對高分子聚乙烯材料構(gòu)成關(guān)節(jié)，其關(guān)節(jié)連接可通過鎖針或咬合匹配裝置而建立。鉸鏈式假體有內(nèi)在的外翻和內(nèi)翻松弛度，除伸屈活動外，還允許一定程度的內(nèi)收、外展和旋轉(zhuǎn)活動，更符合正常肘關(guān)節(jié)運動特點，有利于外力的消散，減少假體松動的發(fā)生。假體包括Coonrad Morrey、GSB Ⅲ、Solar等設(shè)計。

非鉸鏈式假體沒有機械性連接，力圖模仿肘關(guān)節(jié)正常的解剖關(guān)系。其穩(wěn)定性主要依賴于負重表面的形態(tài)匹合、適當(dāng)?shù)墓莾α?，更重要的是存有或可重建關(guān)節(jié)囊和韌帶結(jié)構(gòu)的完整性，故又稱為表面置換。所有表面重建均要求具有完整的韌帶和前部關(guān)節(jié)囊結(jié)構(gòu)，以及靜態(tài)下正確的對線關(guān)系。關(guān)節(jié)表面置換肘關(guān)節(jié)成形術(shù)也可進一步分為兩組：一組是維持肱骨和前臂在額狀面正常關(guān)系的手術(shù)；另一組是重新恢復(fù)尺骨髓腔與肱骨髓腔對線關(guān)系的手術(shù)。這類假體包括Capitellocondylar、Souter Strathclyde、Kudo、Roper Tuke、Liverpool等設(shè)計。

Mackay等[17]分析了英國全肘關(guān)節(jié)置換的現(xiàn)狀，上市的肘關(guān)節(jié)假體有鉸鏈假體3種，非鉸鏈假體5種，Coonrad Morrey、Souter Strathclyde、Kudo使用頻率最高，分別占市場份額的20%以上，5～10年功能優(yōu)良率在90%左右。深部感染仍是最主要的并發(fā)癥，許多遠期全肘關(guān)節(jié)置換研究報道的感染發(fā)生率為4%，其他并發(fā)癥包括假體松動、聚乙烯磨損、假體折斷、假體組件匹合不良、肱三頭肌無力、關(guān)節(jié)不穩(wěn)、尺神經(jīng)病變和持續(xù)疼痛[18]。

三、目前臨床常用全肘關(guān)節(jié)置換假體

(一)Coonrad Morrey(Zimmer公司)

1981年在美國上市，1994年在英國上市，2000年左右在中國臨床應(yīng)用。為半限制鉸鏈，珍珠面柄帶翼肱骨假體，微孔面柄尺骨假體設(shè)計。1998年，Gill等[19]報道了該型假體全肘關(guān)節(jié)置換治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的遠期(10～15年)效果，功能優(yōu)良率88%，以需要翻修為終點的Kaplan-Meier分析表明，假體5年生存率為95%，10年生存率為92.4%，并發(fā)癥發(fā)生率13%，X線松動率8%。Cil等[20]回顧了91例(92肘)肱骨遠端骨不連半限制全肘關(guān)節(jié)置換，40肘發(fā)生并發(fā)癥，32肘需再手術(shù)，其中23肘涉及假體翻修或取出。Peden等[21]于1982～2004年對13例自發(fā)肘關(guān)節(jié)強直患者采用半限制鉸鏈非訂制全肘關(guān)節(jié)置換治療。

趙玉峰等[22]對5例嚴重肘關(guān)節(jié)創(chuàng)傷患者采用Coonrad Morrey關(guān)節(jié)置換術(shù)治療，隨訪14～56個月，1例術(shù)后28個月出現(xiàn)假體無菌性松動，其余4例至隨訪截止時無人工關(guān)節(jié)松動、感染等并發(fā)癥發(fā)生。術(shù)前評分平均44分(30～55分)，術(shù)后評分平均82分(65～90分)。張作君等[23]對21例肘部創(chuàng)傷性骨毀損患者行擇期半限制性全肘關(guān)節(jié)置換，隨訪時間1～3.5年。肘關(guān)節(jié)伸直平均144°，屈曲41°，平均活動105°，按照Mayo評分從35分恢復(fù)到97分。姜保國等[7]采用Coonrad Morrey肘關(guān)節(jié)置換術(shù)治療3例復(fù)雜肱骨髁間骨折患者。1例伴血友病關(guān)節(jié)炎，AO分型為C2型骨折，行一期肘關(guān)節(jié)置換，2例伴類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎，其中1例AO分型為C1型，行一期肘關(guān)節(jié)置換；另1例AO分型為C2型，行切開復(fù)位內(nèi)固定手術(shù)失敗后接受肘關(guān)節(jié)置換術(shù)。隨訪時間3～10個月，1例伴血友病關(guān)節(jié)炎的肱骨髁間骨折患者術(shù)后的Mayo評分為良(75分)，2例伴類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的肱骨髁間骨折患者中，內(nèi)固定手術(shù)失敗后接受肘關(guān)節(jié)置換的患者Mayo評分為良(85分)，另1例患者的Mayo評分為優(yōu)(95分)。

(二)GSBⅢ(Sulzer公司)

為半限制鉸鏈，有柄肱骨、尺骨假體設(shè)計。1999年Gschwend等[24]報道10年以上功能優(yōu)良率91%，13年生存率87%，并發(fā)癥發(fā)生率23%，X線松動率5%。Cesar等[25]于1993～2002年對45例類風(fēng)濕患者(58肘)施行了GSB Ⅲ全肘關(guān)節(jié)置換，5個肱骨假體和1個尺骨假體按影像標準為Ⅲ、Ⅳ型松動。44個假體中2肘(5%)翻修，1肘10年后為Ⅳ型肱骨松動，1肘為尺骨假體折斷，7肘術(shù)后尺神經(jīng)麻痹，5肘為一過性，2肘為永久性麻痹。他們認為盡管隨時間延長松動率增加，在類風(fēng)濕患者GSBⅢ假體置換術(shù)中期效果滿意。

(三)Capitellocondylar(Johnson & Johnson公司)

為非鉸鏈，有柄肱骨、尺骨加聚乙烯內(nèi)襯假體設(shè)計。1992年Ruth等[26]報道5～10年功能優(yōu)良率為85%，并發(fā)癥發(fā)生率29%，X線松動率9%。1993年Ewald等[27]報道5～10年功能優(yōu)良率90%，并發(fā)癥發(fā)生率19%，X線松動率5%。

(四)Souter-Strathclyde(Howmedica公司)

為非鉸鏈，帶柄或無柄肱骨假體，聚乙烯尺骨假體設(shè)計。Landor等[28]評估了49例58肘類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎行Souter Strathclyde全肘關(guān)節(jié)置換的遠期效果。術(shù)前Mayo評分30分(15～80分)，隨訪評分為82分(60～95分)?？傆嬘?3肘(22.4%)翻修，Kaplan Meier生存率分別為10年70%，16年53%。

(五)Kudo(Biomet公司)

為非鉸鏈，水泥鈷鉻合金或非水泥鈦微孔肱骨、尺骨柄，聚乙烯尺骨襯設(shè)計。1998年Verstreken等[29]報道5年以上功能優(yōu)良率88%，并發(fā)癥發(fā)生率19%，X線松動率13%。

(六)Liverpool(Corin公司)

為非鉸鏈，無柄肱骨假體，聚乙烯尺骨假體和固定鋼絲設(shè)計。1994年Dhar等[30]報道5～10年功能優(yōu)良率為70%，并發(fā)癥發(fā)生率24%，X線松動率35%。

(七)Roper Tuke(Corin公司)

為非鉸鏈，柄狀或無柄肱骨假體，水泥或非水泥聚乙烯尺骨假體設(shè)計。2000年Yanni等[31]報道4～10年功能優(yōu)良率84%，并發(fā)癥發(fā)生率33.9%。

由于各個報告中肢體功能評定、患者滿意評定和遠期X線分析的差異，將一個研究與另一個研究相對比是困難的。Little等[32]比較了Souter Strathclyde、Kudo、Coonrad Morrey假體置換治療類風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的效果，三組均為33肘，所有手術(shù)均由同一醫(yī)生完成或指導(dǎo)下完成。三組的年齡、性別、平均隨訪周期均具可比性，三種假體置換術(shù)均可明顯緩解疼痛，改善肘關(guān)節(jié)活動功能。10年假體生存率Souter Strathclyde為81%，Kudo為82%，Coonrad Morrey為86%，Coonrad Morrey的X線松動率較低。目前Coonrad Morrey假體最廣泛應(yīng)用于全肘關(guān)節(jié)置換?？傊^去30年間，全肘關(guān)節(jié)已經(jīng)經(jīng)受了長時間臨床檢驗，其假體生存率已接近全膝關(guān)節(jié)置換的水平，如果病例選擇和手術(shù)方法合適，近90%的患者可獲得令人滿意的療效。

四、三維打印技術(shù)在肘關(guān)節(jié)疾病中的應(yīng)用

三維打印技術(shù)采用離散堆積的方法，可以制造任意復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，成形過程與工件的復(fù)雜程度沒有直接的關(guān)系，根據(jù)孔隙率、微孔的大小，調(diào)節(jié)支架材料粉末顆粒的大小，制造出適應(yīng)細胞生長的活性骨骼，非常適合制造人體骨骼[33]。三維打印技術(shù)制造人體骨骼與傳統(tǒng)的人體骨骼制造技術(shù)相比，不需要制造人體骨骼的模具，具有生產(chǎn)周期短和成本低等優(yōu)點。與其他快速成形技術(shù)相比，三維打印成形技術(shù)由于其設(shè)備和材料相對便宜，運行成本較低，打印速度快，可制作精細、復(fù)雜的實體，已成為近年來研究和應(yīng)用的熱點。

在美國矯形外科醫(yī)師學(xué)會年度會議上，一組研究人員在威斯康星醫(yī)學(xué)院的Rick Papendrea醫(yī)學(xué)博士領(lǐng)導(dǎo)下提出了一種廉價而有效的方式制作塑料模型的肩胛骨和遠端肱骨，用三維打印技術(shù)解決復(fù)雜的肩部和肘部問題。不到100美元，可以定制一個肩胛骨模型。在美國很多公司專門從事三維打印。那些將要動手術(shù)的醫(yī)師可以使用模型計劃或可以在手術(shù)室消毒和使用(或)術(shù)中指導(dǎo)。在2014年5月14日，吉林大學(xué)第二醫(yī)院骨科醫(yī)院由院長王金成教授領(lǐng)銜的關(guān)節(jié)外科團隊使用三維打印技術(shù)為1例雙側(cè)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者成功實施了雙肘人工關(guān)節(jié)置換手術(shù)，這臺手術(shù)在世界上都屬首例。

三維打印技術(shù)正朝著精密化、高精度、標準化、低成本等方向發(fā)展，并且可以實現(xiàn)真正意義上的綠色制造，采用新型材料作為原材料直接成形出肘關(guān)節(jié)假體將是三維打印技術(shù)在肘關(guān)節(jié)復(fù)雜骨折及骨腫瘤治療應(yīng)用的發(fā)展方向。

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(本文編輯：劉揚)

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300450天津市濱海新區(qū)第五中心醫(yī)院骨科1；100044北京大學(xué)人民醫(yī)院創(chuàng)傷骨科 北京大學(xué)交通醫(yī)學(xué)中心2

張殿英，Email：zdy8016@163.com

2014-11-25)