积医科普丨一文详解：人工关节到底能用多久

随着人均寿命的延长，发生下肢骨关节炎的患者越来越多，骨关节疾病已成为影响老年患者生活质量最常见的原因之一。人工关节置换是20世纪划时代的伟大进步，成功地减轻甚至治愈了退行性四肢骨关节疾患，将无数患者从关节疼痛的折磨中解放出来，重新回到正常、活跃的生活中去。在四肢的关节置换术中，效果最成熟、应用最为广泛的，非髋、膝关节置换莫属了。据统计，近年我国每年进行的膝关节置换术已达约50万台，髋关节置换术已达约40万台，并仍在以较快的速度增长。对于每一个关节置换的患者来说，无论从经济、时间、身体上，关节置换都是一个重大决策，因此，“我的人工关节到底能用多久”，成为每一个患者渴望了解的重要问题。

然而，对这一问题却无法给每一个特定患者确切的答案，这是因为人工关节的寿命受到多方面因素的影响。如果没有导致关节早期失败的因素，例如感染、不稳定、脱位、骨折等，人工关节的远期寿命主要取决于关节的磨损速度。这就像汽车轮胎一样，随着时间延长、运行公里数增加，必然会产生轮胎表面的磨损，直至轮胎损坏。

人工膝关节的寿命

人工膝关节置换是严重膝关节炎的有效治疗方法。大多数患者都知道膝关节假体会在使用中产生磨损，但是膝关节的磨损速度跟很多因素相关。

膝关节假体是由金属与聚乙烯材料制成，这些在运动中相接触的材料会不可避免的产生划痕、氧化、剥脱，进而逐渐磨损。尽管膝关节假体理论上的设计寿命很长，但它们不可能永久使用下去。膝关节置换的实际目标是实现可以良好使用几十年的膝关节，这样足以满足大多数患者的需要。大多数研究表明，常见的膝关节假体系统能使用超过20年。一项研究表明，膝关节置入20年后，96%的假体仍然功能完好。但是即便现代膝关节置换技术已经取得长足进步，患者需要了解的是，因为感染、骨折、不稳定、松动等原因，膝关节置换必然会有一定的失败率。失败的膝关节置换就会需要进行翻修手术，而翻修术后的效果通常不如初次置换那么令人满意。对于患者来说，在正规医院进行初次置换术，获得良好的初次效果，对于延长人工膝关节的寿命，是非常重要的。

人工全膝关节置换术后x线片

影响人工膝关节寿命的因素

01、年龄

年轻的患者通常对膝关节假体的寿命要求较长，以推迟甚至避免可能的翻修手术。然而，年轻患者的活动量更大，对于假体造成的磨损更快，小于50岁的患者进行翻修术的可能较大。虽然如此，有绝对适应症的年轻患者也不应惧怕进行膝关节置换，因为一次手术可获得10~20年的高质量生活，而忍耐20年后关节病变会变得极其严重，手术效果也常常不理想。

02、活动量

过度的活动会造成膝关节假体应力过大，带来聚乙烯假体的磨损。但是随着人们越来越多的重视体育运动、假体材料、手术技术越来越好，恢复健康运动生活恰恰是我们进行关节重建的目的之一，例如慢跑、高尔夫球、跳舞、骑自行车等适度的体育运动，假体磨损不应该成为限制活动的因素。而对于高强度体育运动，例如马拉松长跑、竞技性足球、篮球比赛，患者则应听取手术医生的意见进行综合判断。

适度活动有利于人工关节的功能恢复

03、体重

患者的体重越大，膝关节假体所承受的应力越大。维持合适的体重对于延长假体的寿命来说至关重要。适量的运动对于维持膝关节假体的健康非常有帮助。通常推荐患者进行免负重的体育锻炼，例如游泳、自行车等等，既促进了康复，又减少了关节磨损。

04、避免并发症

假体周围感染、骨折等并发症是假体松动的重要原因。一些因素是完全可以预防的，例如：拔牙等侵入性的治疗需要使用抗生素来预防细菌随血液循环进入关节腔；骨质疏松应该及早治疗以避免假体周围骨折的发生。

05、假体的类型

根据假体结构对膝关节活动的限制程度，人工膝关节假体可以分为表面置换假体、半限制性假体以及铰链型膝关节假体。表面置换型假体根据是否保留后交叉韧带，又分为后交叉韧带保留性、后交叉韧带替代型两大主流设计。大多数初次膝关节置换术使用表面置换型假体即可完成，半限制性、铰链型假体是在膝关节周围韧带、关节囊等软组织严重缺损，不能实现关节软组织平衡的情况下才使用。限制程度越高，假体在活动中所承受的应力越大，越容易出现磨损、松动等问题。因此，使用髁限制型假体、铰链型的患者更应该避免增加关节内应力的剧烈活动。

中国患者常常倾向于选择市场中最新型的假体，因为通常这些新设计的假体会声称拥有更长的寿命和更好的疗效。然而，虽然这些假体可能会更好，但他们缺乏长期的数据来验证临床效果。仅仅因为假体设计更新，并不能代表他们就会更好。因此，对于患者最佳的选择应是最适合的假体，而不是那些看起来更新型的假体。

06、摩擦界面

所有人工膝关节假体都包括股骨假体和胫骨侧平台两部分，其中股骨侧为钴铬钼合金材料，胫骨侧为金属平台上放置的聚乙烯垫片材料。聚乙烯材料用于人工膝关节胫骨垫片已有超过40年历史，成为膝关节置换的标准工艺。近年来，添加维生素E等抗氧化剂的聚乙烯逐渐应用，具有降低聚乙烯磨损的作用。股骨侧的金属表面抛光度对于磨损有很大影响。尽管陶瓷界面在髋关节置换中已得到广泛应用，但在膝关节置换中，由于股骨假体厚度限制，陶瓷的脆性使其尚不能替代金属材料。氧化锆处理的金属表面是在钴铬钼合金的表面形成一层氧化锆的硬化层，这样不仅保持了金属假体的柔韧性，同时获得了类似陶瓷材料的耐磨性能，是很有前景的膝关节假体摩擦界面。

关节置换后竞技型运动需要咨询专业医生

人工髋关节的寿命

人工髋关节置换是各种髋关节终末期疾病的有效治疗方法。髋关节假体的寿命与膝关节类似，受到多种因素的影响，包括患者的年龄、活动量、体重、感染/骨折等并发症，以及假体的摩擦界面选择、固定方式等。髋关节置换的15年生存率在年轻患者（<65岁）已达80%，在老年患者（>65岁）高达94%。

与膝关节相比，髋关节假体的摩擦界面、固定类型可选择的种类更多。髋关节置换在近40年经历了很多革命性的进展，患者术后的活动度、假体寿命等都得到大幅提高。在上世纪70~80年代，髋关节置换的主流是水泥固定型假体，其失败原因主要被归结于骨水泥技术的难度较高，以及骨水泥颗粒导致的骨溶解和假体松动。尤其对于年轻、活动量大、肥胖的患者来说，骨水泥固定难以提供满意的远期疗效。这些问题导致了其后髋关节置换向非水泥固定方向发展，尽管水泥固定仍是高龄、骨质疏松患者的最佳选择。然而医生们发现，非水泥固定并不能解决所有的问题，骨溶解成为了导致假体失败的重要原因，甚至固定良好的假体也会存在巨大的骨溶解病灶，这时人们才注意到了聚乙烯磨损与假体松动之间的因果关系。

对于磨损问题的关注促进了一系列髋关节负重摩擦界面的发展。在过去20年间，有3种主要的摩擦界面用于髋关节置换：陶瓷头对陶瓷内衬，金属头对金属臼杯，以及金属或陶瓷头对高交联聚乙烯内衬。每一种界面都存在相应的优缺点。

人工全髋关节置换术后x线片

人工髋关节摩擦界面

陶瓷对陶瓷界面的优劣

陶瓷界面实际已经存在了超过40年历史。在过去20年间，陶瓷技术的进步使其在摩擦、生物惰性、脆性等方面有了长足进步，使人们重新对陶瓷产生了兴趣。陶瓷的主要优点是极低的磨损率和生物惰性（即不会引起生物学炎症、过敏等反应），这意味着陶瓷几乎不会引起磨损带来的骨溶解，非常适用于年轻患者。

陶瓷对陶瓷的另一个优势是新一代的陶瓷技术使得大直径球头得以应用，大大改善髋关节的活动度和稳定性。这是年轻、活动量大患者，尤其是女性患者的福音。

然而，尽管新一代陶瓷技术相比于前几代在碎裂风险以及术中选择方面有了极大进步，术中陶瓷假体对于放置位置的要求依然极高，容易出现边缘负重和随之而来的异响，放置不平会引起撞击和碎裂，这就要求手术医生对于位置控制更加严格。

金属对金属界面的优劣

金属对金属界面是全世界最早开始使用的假体类型之一。但是在上世纪70年代由于超高分子聚乙烯材料的问世受到冷落。到1980年代，由于金属制造工艺的进步和金属制作大直径球头的优势，金对金假体再次获得了广泛应用。

然而随着使用患者的增多，金属过敏问题逐渐引起重视。金对金假体的患者血液中金属离子的水平显著升高，甚至很多患者出现钴离子对机体的毒性——局部软组织内的炎性假瘤。这种炎性假瘤可能是金属球头或者是假体与球头连接部位的金属腐蚀所造成的。由于这些原因，近年来金属对金属的界面已经基本停止使用。

高交联聚乙烯界面的优劣

应用高交联聚乙烯制成的臼杯内衬可与陶瓷或金属球头配合使用，长期随访结果表明，聚乙烯的使用并未增加骨溶解的发生率。多个国家的人工关节注册中心数据表明，高交联聚乙烯较普通聚乙烯能显著降低翻修率及骨溶解发生率。同时高交联聚乙烯可与大直径股骨头配合使用，降低脱位风险。

总之，人工关节的寿命受到多种因素的影响，包括患者的年龄、活动量、体重、并发症等，以及假体的类型、摩擦界面、固定方式等。人工关节置换术是一种安全有效的治疗方法，能够显著改善患者的生活质量和功能。患者应该在正规医院进行手术，并在术后遵循医嘱进行康复锻炼和定期随访，以延长人工关节的寿命，减少翻修术的可能性。同时，患者也应该有合理的预期，不要过分追求高强度的运动或者过重的负荷，以免加速假体的磨损和松动。

供稿丨矫形骨科 唐浩

编排丨于淼

校对丨于淼 张驰 陈梓凡

审核丨靳晓方