Study on Metal Ion Release in Large Diameter Head Metal on Metal Totalhip Arthroplasty

摘要

研究背景:20世纪50年代首次推出金属植入金属假体。然而,这些假体并没有受到青睐,由于设计制造的缺陷,而导致效果不佳或早期故障。当金属对聚乙烯轴承的低摩擦人工髋关节置换术出现时,金属对金属几乎遭受拒绝。由于聚乙烯磨屑引起了无菌性松动,导致多种因为聚乙烯自溶而引起的骨性疾病,第二代金属对金属轴承由此重新推出,此时,由于更先进的冶金术以及进步的润滑和磨损学使得金属对金属磨损率降低。而第二代金属对金属发展前景大好,当然,它们也出现了很多问题,由于长期暴露于金属离子而产生如过敏、致癌性和物质跨胎盘转移给胎儿等生物现象。
　　研究目的:本研究的目的在于确定金属对金属人工全髋关节置换术后血清金属离子浓度水平和其中植大直径金属头的临床意义。
　　研究方法:被试为30名在金属对金属人工全髋关节置换术中首次植入单侧大直径股骨头的患者,对照组为无此手术的30人。采用问卷调查,被试者按期完成调查,调查内容包括髋关节功能判定和美国加州大学洛杉矶活动评分。对被试采取静脉插管采血。采取一切预防措施以尽量减少在操作过程中的重金属污染。将采好的血注入装有肝素的5ml塑料管内。样品在转速为1500rpm的离心机上离心10分钟,再放入-20℃的冰箱储存。采用电感耦合等离子体质谱的方法测定钴、铬和钛的离子含量水平。
　　研究结果:与对照组平均浓度比较,钴、铬和钛的浓度水平都有显著性的增加。这三种金属离子含量在一年内快速增加,一年以后差异不大。术后3个月钴、铬和钛金属离子浓度的平均值分别为0.914±0.186(微克/升)、1.176±0.609(微克/升)和0.861±0.313(微克/升),一年后钴、铬和钛离子的平均值分别为2.018±1.103(微克/升)、1.7711±0.970(微克/升)和2.009±1.425SD(微克/升)。1年和2年金属离子浓度水平无显著性差异。金属离子浓度、年龄、性别、身体质量指数以及美国加州大学洛杉矶活动评分和髋关节功能评分之间没有显著相关性。术前髋关节功能评定平均为39.5分,1年后髋关节功能评定平均为94.74±6.78分,术前加州大学洛杉矶活动平均得分为2.5±0.82分,在1年后提高到6.93±1.02分,这些值在一年以后显著减缓,2年后的结果并没有太大变化。术后2年所有评估结果显示:没有放射性,也没有骨溶解和假体松动的临床迹象,2年后没有重置修复手术。这些结果表明,被试2年后有良好的临床效果和100％的生存率。
　　研究结论:尽管钴、铬和钛离子水平显著升高,但是鲜有迹象显示他们具有有害影响。随访的中国患者术后金属离子浓度与国际公布的数据接近。在全髋关节置换术的打直径头具有模块化双锥的套,磨损和腐蚀会较大,并且,大直径头开放式头的设计都可能是高金属离子浓度的原因。长时间受腐蚀会导致钛离子的释放,手术后较长时间金属离子的水平以及其有害影响还需更进一步的研究。并且摩擦和润滑学以及新型假肢的设计研究还学要进一步的探讨和提高。
　　大直径头金属对金属全髋关节置换术受到充满活力的年轻人的欢迎,因为其具有耐久性和移动范围增大的优点,但是这又会造成金属离子水平增加的风险。

目录

封面

英文摘要

中文摘要

目录

List of Tables

List of Figures

List of Annexes

Chapter 1 Introduction

1.1 Metal on metal hip replacement background and current challenges

1.2 Objectives of the study

1.3 Thesis structure

Chapter 2 Literature Review

2.1 Introduction

2.2 History of early attempts at hip arthroplasty

2.3 History of metal on metal total arthroplasty

2.4 Design concepts and Tribology of MOM implants

2.5 Design considerations

2.6 Tribology

2.7 Wear

2.8 Corrosion

2.9 Tribology and improvements to MOM implants

Chapter 3 Research Methodology

3.1 Introduction

3.2 Patients and Methods

3.3 Implants used

3.4 Surgical procedure

3.5 Pre and Post Operative X-rays of patients with different diagnosis

Chapter 4 Statistical Analysis

4.1 Introduction

4.2 Descriptive data analysis

4.3 Metal ion analysis

4.4 Correlation analysis

4.5 Comparison of the levels of all three metals at all follow-up periods

4.6 Analysis of clinical outcome with HHS and UCLA score

4.7 Overview of statistical analysis

Chapter 5

5.1 Discussion

5.2 Conclusion

5.3 Recommendations

参考文献

致谢

ANNEX 1

ANNEX 2

ANNEX 3