BJJ：全髋关节假体摩擦界面的研究现状
2014-02-17 xm174cxy dxy
BJJ杂志上的关于关节假体界面的综述类文章，值得一读。1、“完美摩擦界面”的定义完美的全髋关节假体摩擦界面应该具有以下特点：股骨头直径足够大减少脱位风险的同时几乎不会产生磨损；任何磨损碎屑不会引起宿主的免疫反应；界面的材料摩擦力很小从而减少作用在假体-骨界面和组配式的头-颈界面上的应力，同时不产生异响；股骨头、衬垫和髋臼假体的材料在体内可以保持良好的化学稳定性，减少断裂风险足够韧性，以及可减少
BJJ杂志上的关于关节假体界面的综述类文章，值得一读。
1、“完美摩擦界面”的定义
完美的全髋关节假体摩擦界面应该具有以下特点：股骨头直径足够大减少脱位风险的同时几乎不会产生磨损；任何磨损碎屑不会引起宿主的免疫反应；界面的材料摩擦力很小从而减少作用在假体-骨界面和组配式的头-颈界面上的应力，同时不产生异响；股骨头、衬垫和髋臼假体的材料在体内可以保持良好的化学稳定性，减少断裂风险足够韧性，以及可减少刮痕和第三体磨损的硬度和抗延展性。
2、关节面的磨损
界面磨损的不良后果不仅包括灾难性的假体失败，还包括宿主产生的局部生物学应答导致的骨溶解或软组织反应。假体灾难性的磨损最早出现于Charnley使用金属对聚四氟乙烯界面的尝试当中，如今这种磨损已经相对少见了，但在假体位置不良、假体撞击或聚乙烯氧化的情况下仍可能会出现。宿主对磨损碎屑的生物学反应和磨损颗粒导致的无菌性松动仍是假体翻修最常见的原因。
我们不仅要考虑磨损碎屑的容积，还要关注每种颗粒的生物学活性。Fisher等针对聚乙烯磨损碎屑提出了“功能生物学活性”（FBA）指数这一概念，该数值主要受容积性磨损和磨损碎屑的特异生物学活性的影响，并可通过巨噬细胞刺激试验和颗粒浓度来测定。
因此，摩擦界面的组合和股骨头假体的大小均为影响假体表现的重要因素。摩擦界面的组合不仅影响容积性磨损，其产生的磨损碎屑还存在特异生物学活性，而股骨头的直径也会因润滑条件和滑动距离对容积性磨损产生影响，但这又和使用大球头来保持稳定性相矛盾，因此必须进行充分的权衡。
3、摩擦界面组合的体外和临床数据
3.1硬对软组合
硬对软摩擦界面包括金属对传统的非交联的超高分子聚乙烯（UHMWPE），这种界面组合无论在实验室还是临床研究中均存在较大的磨损。模拟条件下的数据显示在使用22.25 mm和28 mm股骨头时，聚乙烯的容积性磨损率分别为每百万周期23.2 mm3和32.8 mm3。线性磨损率超过0.1 mm/yr相当于容积性磨损率38.8 mm3/yr，这即意味着较高的翻修风险。
为了减少UHMWPE的容积性磨损，交联的聚乙烯（XLPE）髋臼假体和陶瓷股骨头开始应用于临床。和传统的聚乙烯相比，中交联聚乙烯容积性磨损率就减少了30%，而高交联聚乙烯则表现出了更为优异的特性。据报道，其容积性磨损率减少了73%-87%。陶瓷股骨头的使用是因为其表面粗糙度较金属股骨头更小。早期的模拟数据显示，陶瓷股骨头的容积性磨损比金属股骨头减少了20倍，但因为研究将水作为界面润滑剂，因此其结果的有效性仍受到一定的质疑。随后的模拟研究使用了接近生理浓度蛋白质的润滑液，其结果提示陶瓷股骨头的容积性磨损比金属股骨头减少了50%。临床研究也提示金属对聚乙烯（MoP）的线性磨损比陶瓷对聚乙烯（CoP）增加了1.7-4倍。
股骨头直径的增大使得界面滑动的距离增加，因此有加重容积性磨损的可能。Livermore、IIstrup和Morrey等采用放射学方法对22 mm、28 mm和32 mm的MoP全髋假体的摩擦界面进行了体内试验，结果发现32 mm摩擦界面的容积性磨损率比28 mm增加了74%。Clarke等通过髋关节模拟器发现MoP界面直径每增加1 mm容积性磨损即增加7.8%。Hall等对回收的松动MoP假体进行研究，发现股骨头直径每增加1 mm，容积性磨损增加5.1 mm3/yr。但也有很多髋关节模拟器的研究发现，在使用XLPE的情况下，股骨头直径的增加并不会增加磨损，即使是使用了46 mm的股骨头也是如此。体内的研究结果也得出相似的结论。有两项为期3年的短期随访研究发现，不同直径股骨头的XLPE线性磨损率没有差别，但研究中并未提到容积性磨损的情况。最近一项平均5.7年的中期随访研究发现，和26 mm和28 mm的股骨头相比，36 mm和40 mm股骨头导致高交联PE容积性磨损明显增加。因此，实验室研究不能准确衡量XLPE的体内表现，大头对XLPE的影响仍需要更长时间的随访。而对于取出XLPE假体的研究结果也不能忽视，因为其表面可能会存在一些意外的严重损伤，这往往是模拟数据无法预测的。
3.2硬对硬组合
容积性磨损的产生和最软界面的硬度呈反比，由此催生了包括金属和陶瓷界面在内的硬对硬组合。硬对硬界面具有更小的径向间隙、光滑的表面和更大的半径，理论上更有利于液-膜润滑，由此改善了摩擦特性。
和传统的MoP摩擦界面相比，金对金（MoM）摩擦界面在体外试验中可明显减少磨损率，髋关节模拟数据显示，28 mm的股骨头使用MoM摩擦界面，其容积性磨损率为每百万周期0.2-2.5 mm3，这明显优于28 mm的金属对UHMWPE界面和金属对高交联PE界面，后者的容积性磨损率分别为每百万周期32.8 mm3和9 mm3。模拟数据也支持使用更小的径向间隙，径向间隙小于50μm可降低磨损率。
陶对陶（CoC）摩擦界面可更进一步降低容积性磨损率，28mm的氧化铝对氧化铝摩擦界面的稳态磨损率为每百万周期0.004 mm3，虽然其他一些研究认为28 mm的氧化铝界面的磨损率仅在每百万周期0.05-0.1 mm3之间，但这也明显优于MoM界面。一项临床研究认为28 mm的CoC界面的平均线性磨损率为6.7μm/年。
陶对金（CoM）界面的研发基于两者所具备的相似硬度。目前的研究数据较为有限，早期的模拟数据提示CoM界面的容积性磨损率为每百万周期0.01 mm3，而MoM界面的容积性磨损率为每百万周期1.23 mm3。
4、不良条件下的磨损
假体在体内的情况和采用标准步态的髋关节模拟器不同，诸如股骨头损伤、第三体磨损、假体间的微分离和边缘负载等这些在体内出现的问题都应该考虑到。虽然在标准条件下，XLPE表现出比传统UHMWPE更好的耐磨性，但粗糙的表面和第三体磨损也会对其在体内的表现产生影响。Sakoda等对化学诱导的XLPE耐划痕的特性进行了研究，发现在同样的情况下，XLPE的磨损率增加了30倍，而传统的UHMWPE的磨损率仅增长了3倍。其他的学者也发现，经辐射的XLPE对粗糙的股骨头更为敏感，其磨损率增加了9倍，而传统UHMWPE仅增加了5.1倍，而两种聚乙烯的绝对容积性磨损率是相似的。当存在聚甲基丙烯酸甲酯碎屑等第三体时，髋关节模拟器中的XLPE磨损增加了80倍，而传统UHMWPE的磨损仅增加了6倍。
McKellop等却认为XLPE对于粗糙界面的耐磨性要优于UHMWPE，但该研究所使用润滑液的蛋白质浓度要高于生理水平，并且在模拟器中髋臼假体位于股骨头的下方，而这对粗糙的股骨头而言是一种保护因素。尽管我们很难判断XLPE在不利条件下的真实表现究竟如何，但因为陶瓷具有更好的抗划痕的特性，陶瓷头对XLPE可能是一种更为理想的组合。
在体内，关节的松弛度允许摩擦界面在下肢摆动行走时存在一定的分离，并且在足跟着地时重新复位。这种界面间的微分离通常仅有数毫米，但却会导致股骨头和髋臼界面边缘的异常接触，从而产生边缘负载。对取出的第二代和第三代氧化铝CoC界面进行分析发现，其表面存在条纹性磨损的典型特征，容积性磨损率的中位数为1.2 mm3/年，这明显要高于传统模拟研究的数据。现在微分离也可以在体外进行模拟，结果发现第三代氧化铝CoC界面的磨损率在每百万周期1.2-1.84 mm3之间，具有明显的临床相关性，并且比传统的MoP界面更具优势。随着Biolox Delta陶瓷界面的出现，即使在明显的界面分离和髋臼外展角不良的情况下，界面间摩擦率仍低至每百万周期0.11-0.16 mm3之间。
边缘负载和微分离可明显加速MoM界面的磨损，对取出的MoM界面进行研究后发现，边缘负载可使其摩擦率增加22-27倍。因此，和CoC界面相比，MoM界面对边缘负载更加敏感，这可能正是某些髋关节表面置换假体迅速失败的原因。
硬对软界面被认为对微分离有更好的容忍度，且对磨损的影响和硬对硬界面截然不同。Williams等发现，在使用髋关节模拟器的情况下，模拟微分离的CoP界面的磨损量比没有微分离的减少了5倍。此外，Harris在对文献进行回顾后认为，边缘负载对硬对软界面的影响同样很小。
5、磨损碎屑的生物学效应
5.1聚乙烯碎屑
源于植入物的聚乙烯碎屑大小从不到1微米及几毫米不等，大多数在1微米以下。直径小于0.5μm的微粒可诱发最强烈的巨噬细胞应答和继发性的细胞因子级联反应，从而产生无菌性松动。
UHMWPE和XLPE产生的磨损碎屑形态有所不同，其中0.1-0.5μm的碎屑在XLPE中占88%，而在非交联的UHMWPE中只占68%。因此，XLPE碎屑的特异生物学活性要高出50%。据报道，每个细胞中的XLPE碎屑达到0.1μm 3即可在24小时候明显增加TNF-α的水平，而UHMWPE则需要10μm 3的碎屑才能诱发同样的免疫反应。
同样大小的经10 Mrad照射的XLPE颗粒和UHMWPE颗粒植入小鼠颅顶的骨膜下，随后测量诱发的骨溶解的面积，可见XLPE诱发的骨溶解面积更大（35% VS 9%）。因此，交联作用本身可以增加磨损碎屑的潜在炎性反应。
上述研究提示，XLPE良好的耐磨特性在某种程度上被其碎屑更严重的骨溶解效应抵消了。
5.2陶瓷磨损碎屑
对取出的CoC假体进行分析后发现，其颗粒大小呈现“双峰”的特点。小的微粒直径范围从5 nm到90 nm不等，而大微粒的直径则和UHMWPE相似，范围在0.05-3.2μm之间。这种尺寸大小的陶瓷磨损微粒在体外通常采用人巨噬细胞进行检测，其活性要明显小于UHMWPE碎屑，需要至少100μm3才能诱导产生TNF-α。考虑到CoC界面良好的耐磨性，在体内几乎不可能达到这样的磨损量。
5.3金属磨损碎屑
Doorn等发现其颗粒大小从6 nm到744 nm不等，MoM假体周围形成的组织平均42 nm，他们估计每年产生的微粒在6.7×1012到2.5×1014之间，这个数量是MoP界面均值的13-500倍。因此，尽管MoM的磨损量较小，但考虑到整个界面的表面积更大，单位体积产生的免疫反应也可能更大。
和MoP界面主要为巨噬细胞/巨细胞主导的免疫反应不同，来自失败MoM假体的组织可见淋巴细胞主导的细胞反应。在MoM假体的接合处很难见到巨细胞。Willert等将之称为无菌性淋巴细胞性血管炎（ALVAL）。肉眼可见的严重组织反应往往见于MoM假体接合处，并会进一步导致永久性失败。这种反应的原因尚不明确，可能源于金属离子作为半抗原诱发的免疫反应。这种界面还可能出现金属碎屑的远处播散和外周血淋巴细胞的染色体畸变。流行病学研究尚未证实MoM假体会导致肿瘤风险的增加，但已有研究证明，钴铬钼微粒会降低纤维母细胞和巨噬细胞的活性。
6、临床结果
Kuzyk等对比较XLPE和UHMWPE的研究进行系统性分析，结果发现XLPE出现骨溶解的放射学表现的相对危险度为0.4，其结果更为理想。Kurtz、Gawel和Patel对随访五年以上的研究进行系统回顾后发现，XLPE的相对危险度仅为0.13。但因为缺乏10年以上的随访研究，因此对于32 mm以上股骨头，XLPE骨溶解的风险是否更小仍不确定。
中长期数据结果显示，CoC界面骨溶解的风险明显降低。184例第三代CoC界面的10年随访提示，仅有1.6%的髋臼假体和2.7%的股骨假体会出现放射学透亮线。85例第二代CoC界面进行了至少20年的随访，发现股骨假体和髋臼假体出现大于2mm放射学透亮线的比例分别为1.2%和7.1%。一项比较研究对CoC界面和MoP界面进行了8年以上的随访，结果发现两种界面出现骨溶解的比例分别为1.4%和30.5%。
MoM界面发生的骨溶解明显少于CoC，两者的比例分别为0%和3%。但是因MoM引发的软组织反应仍是一个无法忽视的问题。有报道称28 mm的Metasul界面金属碎屑副反应（ARMD）的发生率为0%-5%，并且股骨头的直径越大，软组织反应的发生率越高。接近半球形的设计和小的径向间隙则会出现较高的失败率。这可能与边缘负荷和因髋臼假体变形导致的赤道附近界面磨损增加有关。
目前CoM界面只有短期的随访数据。尽管其在体外试验中表现出良好的特性，但在最大样本的临床结果提示，CoM界面植入术后12个月血清中钴和铬的水平和同样大小的MoM界面相当。
7、界面的摩擦
尸体研究已经证实，扭力在6.8 Nm-46 Nm之间可引起非骨水泥型髋臼假体的突然松动，而螺钉固定的骨水泥假体松动则需要170 Nm的扭力。减少摩擦扭力正是Charnley LFA臼杯设计思想的基础。他们最初是通过增加股骨头直径和髋臼外径差异的方式来实现的。
润滑是减小摩擦力的基础，其中，液-膜润滑是依靠润滑膜将摩擦界面完全分离，从而使摩擦力明显减少。理论上，在硬质摩擦界面光滑且径向间隙密闭的情况下就可以实现液膜润滑，但这在试验中却很难做到。
界面组合摩擦系数的研究通常在体外通过髋关节模拟器来实现。Brockett等使用28 mm的界面和28%的小牛血清润滑液，发现CoC的摩擦系数最低（0.04），其他依次为CoM（0.05）、CoP（0.055）、MoP（0.06），而MoM的摩擦系数最高（0.12）。其他的学者也对28 mm界面的摩擦系数进行了研究。在这些界面中，只有CoC和CoM可以实现完全的液膜润滑，而CoP、MoP、MoM界面则需要多种润滑方式的共同作用。值得注意的是，在一定的界面大小范围内，XLPE产生的摩擦扭力要大于UHMWPE，其原因尚不清楚。
大直径（50 mm）的MoM界面会产生7.9 Nm的摩擦力矩，而在同样的试验条件下，28 mm的MoP界面只有4.6 Nm。虽然扭矩值不高，但仍有可能引起非骨水泥型假体的松动，并可能导致骨长入欠佳的假体失败。
对于力矩影响的研究同样采用髋关节模拟器。在界面静止60秒后，MoM界面的静态摩擦力会增加250%，，而MoP仅增加50%。这可能是已分解蛋白粘附在摩擦界面上造成的。因此，在休息一段时间开始活动时，50 mm的MoM界面可能会产生15 Nm的峰值扭矩，这可能导致假体固定和锥度接合处的失败。
在体内可能出现的边缘负荷和第三体颗粒的影响也不容忽视。Sariali等将臼杯外展75度来模拟边缘负荷，发现32 mm的CoC界面的摩擦系数增加了4.3倍（μ = 0.085）。当使用氧化铝粉末作为第三体颗粒的情况下，摩擦系数增加了16倍（μ =0.32），如果采用2 mm × 0.1 mm碎屑作为第三体颗粒，摩擦系数则会增加26倍（μ =0.52）。Bishop等就润滑欠佳对大直径的CoC和MoM界面的影响进行了研究，发现在臼杯外展60度且使用血清作为润滑液的情况下，48 mm的CoC界面的摩擦系数增加了2倍，但在臼杯外展角增加的情况下，32 mm的CoC界面和50 mm的MoM界面摩擦系数并没有增加。当在干燥条件下模拟体内润滑欠佳的情况时，48 mm的CoC界面的摩擦系数则增加了10倍（μ =0.58），32 mm的CoC界面和50 mm的MoM界面摩擦系数则分别增加了5倍和1.7倍（μ = 0.49, μ = 0.28）。因此，CoC界面，尤其是新一代大直径的CoC界面对不利条件更为敏感。
8、界面产生的噪音
异响是硬对硬组合的一种特有的现象，其中CoC的发生率要高于MoM。MoM界面的异响有一定的自限性，大多数出现在术后6个月以内，最长不超过2年。这可能和界面的磨合有关，润滑作用可使其逐渐获得改善，并最终异响消失。相对而言，CoC界面出现异响的时间较晚且持续时间更长，并可能最终需要翻修。Stanat和Capozzi的系统性回顾发现CoC界面异响发生率为2.4%（0.7%-20%）。
源于边界负荷、第三体和半脱位导致的摩擦条件不良使得摩擦力被认为是产生异响的根本原因。另外，BMI指数增加、Stryker的Accolade股骨柄也被认为是产生异响的危险因素。Walter等发现髋臼杯的位置超出了外展45度，前倾25度的安全范围也会出现异响，这可能与边缘负荷增加有关。
在取出的异响假体上始终可以观察到由边缘负荷导致条纹磨损。小样本的中期随访研究认为异响并不会造成骨溶解或假体失败等不良后果，但考虑到它与摩擦力增加的关系，仍需要更长期的随访以明确异响是否会诱发导致锥度磨损或假体松动的摩擦力矩。
9、股骨头和内衬的材料特性
9.1体内退变
氧化、腐蚀和相变均参与了界面假体的退变。氧化最早出现在UHMWPE界面。灭菌过程产生的自由基和使用γ射线或电子束照射的交联过程均可加速氧化过程，并使得聚乙烯主链断裂，最终使强度、延展性和耐磨性等机械特性降低。现在采用在惰性气体条件下消毒的技术可以减少假体的氧化，可一旦假体植入以后，残留的自由基仍会在体内诱发氧化过程。
交联处理需要使用5-10 Mrad的高剂量辐射，这往往会产生更多的自由基。因此辐射后需要采用退火、重熔的方法尽量消除自由基的残留。其中重熔的更为有效，但同时也会导致结晶度下降使得断裂的风险增加。尽管使用了这些方法，在取出的XLPE内衬上仍可见氧化的存在。经退火处理的XLPE氧化程度更重，特别以边缘处明显。这些样本中有一半出现了可导致机械特性明显受损的严重氧化。重熔的XLPE氧化程度稍轻，但与前者不同的是，氧化出现在负重面。这些氧化改变的长期结果仍不清楚。
第二代XLPE采用维生素E作为抗氧化剂，这成为了辐射处理以后退火和重熔之外的另一种选择。其基本原理主要为两个方面：一是和退火和重熔相比可明显改善氧化稳定性；二是减少了第一代技术带来的脆性。体外研究证明了混合维生素E的UHMWPE在三年后并未出现明显氧化，但目前还没有相关的临床研究。
以锆为代表的陶瓷假体在体内会发生相变。锆在温度和水的作用下可以在三种晶型之间发生转变，并导致体积和表面粗糙度发生变化。这种相变会使锆制的股骨头粗糙度增加，并加速聚乙烯的磨损，锆制内植物也因此从市场上召回(译者注：目前市场上的锆制假体为锆与其他金属的合金材料)。而氧化铝则不会发生相变。虽然第四代氧化铝复合材料就含有17%的锆，但其相变被周围稳定的氧化铝颗粒很好的抑制，因此在体内并未导致界面粗糙度增加。
9.2断裂的风险
断裂常见于XLPE内衬以及陶瓷头和内衬。XLPE断裂的风险要高于传统的UHMWPE，主要是因为辐射会使可延展性降低，且呈现明显的剂量依赖性。辐射后处理也会对断裂的风险产生影响，比如退火的抗断裂性要好于重熔。对取出假体的研究提示XLPE出现边缘裂纹的比例（15%）高于传统的UHMWPE（3%），这往往被认为是发生完全断裂的前兆。
据报道，1990年以前的陶瓷头断裂率高达13.4%，但随着热等静压工艺的应用以及材料学方面的改进，使得晶粒度减小而密度增加，再加上锥度固定的改进，第三代氧化铝的断裂率已降至0.004%。第四代陶瓷复合材料因为添加了锆颗粒和氧化锶片晶，使得断裂率更进一步降至0.002%，也同时减少了裂纹的出现和扩大。
10、表面硬度和划痕
陶瓷具有更大的表面硬度，无论是体外试验还是取出的陶瓷球头均可见第三体颗粒对界面的损伤是最小的，这要甚至要优于金属合金的球头。在划痕方面，陶瓷球头同样优于金属球头。但由于金属存在一定的延展性，MoM界面的划痕可以随着运动而抛光。
在体外试验中，XLPE比传统的UHMWPE对划痕更加敏感。仅凭肉眼就可以观察到XLPE内衬的划痕更为严重，无论是深度还是宽度，XLPE均更严重。从取出的XLPE内衬上也可以观察到相似的结果。
为了兼顾陶瓷的表面硬度和耐划痕特性以及金属的抗断裂性，施乐辉公司开发出了氧化锆材料，并最早用于膝关节的股骨侧假体。他们使用热氧化的方法将锆铌合金股骨头的表面转化成锆。体外硬度试验显示氧化锆表面的硬度是钴铬合金球头的2倍以上，髋关节模拟器的磨损试验证实它和单晶的陶瓷球头相当。但早期的体内放射立体成像研究并未证实，氧化锆和聚乙烯髋臼假体组配要优于钴铬合金。氧化锆表面在体内是否容易损伤也是一个值得关注的问题。有学者报道在对复发性脱位的患者进行切开复位时发现球头表面有明显的损伤，并可见下方的金属基底，出现的划痕也比钴铬球头要深。这可能和下方的氧化锆基底硬度下降有关。对这些取出的球头的研究发现，它们比新的球头磨损率增加了50倍。McCalden等在1例因下肢不等长而行翻修的病例中发现了球头上明显的划痕，而这距离首次手术仅有短短的48小时。
11、新型摩擦界面
传统的摩擦界面是只能是某一种润滑机制在复杂的润滑环境中发挥主导作用，比如硬对硬界面就在一定条件下实现的液膜润滑，而人体自身的髋关节却因为其顺应性良好的软骨面而可以在大多数情况下实现完全的液膜润滑，同时还存在流体弹性动力润滑、微流体弹性动力润滑和挤压膜润滑，这就使其摩擦力系数低至0.01。为了模拟真实的关节情况，研发出了一些具备一定顺应性的软性层的负重面。
亲水聚氨酯（PU）因和关节软骨具有相似的拉伸模量而用来制造具有一定顺应性的软性髋臼内衬。髋关节模拟器的数据显示，在和金属球头配对时，PU的摩擦系数小于0.01，明显优于传统的界面组合。这提示其中可能存在完全的液膜润滑。而在干燥的条件下，摩擦系数则达到1.0，这将会导致假体的结构性断裂。在静止20分钟后，开始活动时的摩擦系数也会高达0.55，但在半个步行周期后液膜润滑即可恢复，摩擦系数随即迅速下降。
髋关节模拟器2000万个周期的磨损试验提示容积性磨损率为每百万周期的7.7 mm3，这一结果优于XLPE，但仍逊于硬对硬界面。产生的微粒为每百万次循环3 × 106，约比UHMWPE低5倍。大多数微粒的直径大于10 μm，因此不会引起巨噬细胞反应，甚至那些直径小于10 μm的微粒引起骨溶解的可能性也要小于XLPE。
在体内，PU的退化主要受水解、金属离子氧化、应力裂缝或钙化的影响。Bionate PU (DSM Biomedical, Berkeley, California)即是以前的Corethane，是在一种在目前可被用于制作内衬的材料，这种材料不论是在体外试验还是绵羊的体内试验均表现除了良好抗生物降解的特性。关于取出衬垫的个案报道也提示在体内的降解程度轻微。尽管目前的试验数据令人鼓舞，但临床数据仍屈指可数且存在争议。两个短期的临床研究认为其翻修率在10%-30%之间。
另一种新型材料是碳纤维强化聚醚醚酮树脂（CR-PEEK）。将碳纤维添加入聚醚醚酮树脂所产生材料的杨氏模量非常接近皮质骨，从而可以制造出较薄的髋臼假体。这种材料已被用于制造新型的薄的马蹄铁形的髋臼假体，可以在保留骨量的同时还能有效地屈曲，进而避免出现应力遮挡，目前主要用于临时性的髋臼假体。这种材料的假体最早的设计是一种由复合材料制成的Cambridge臼杯(Howmedica International Inc, Limerick, Ireland)，其摩擦界面为UHMWPE，以CR-PEEK为基底，并附有羟基磷灰石涂层。此后髋臼假体改为采用CR-PEEK制作，非关节面则采用钛-羟基磷灰石涂层以促进骨长入，并将该假体与陶瓷球头配对使用。髋臼假体的固定面可以直接和负重面良好结合是CR-PEEK另一个独特的特性。
髋关节模拟器的磨损研究发现CR-PEEK和陶瓷组合的摩擦率只有每千万次循环0.3 mm3，这一结果个MoM界面相当，明显优于传统的硬对软组合。但其摩擦系数要明显高于传统摩擦界面，即使在有润滑液的情况下，其摩擦系数也有0.23-0.35。CR-PEEK产生的颗粒平均大小0.1μm，在细胞培养试验中没有明显细胞毒性，但却可产生和UHMWPE相似的炎性反应。早期Cambridge臼杯的临床结果虽然较为理想，但采用了UHMWPE作为摩擦界面。后期采用CR-PEEK作为摩擦界面的改进型的结果却不尽如人意。随访5年，50例患者中有5例出现了髋臼假体移动和骨质吸收，随后有3例接受了翻修手术。早期失败的原因尚不得而知，可能是较高的摩擦扭矩导致摩擦系数增加有关。
12、结论
所有的界面的组合均有其优劣。诸如MoM和CoM界面等一些假体已逐渐退出市场。我们认为，在为患者选择最佳假体组合时应该因人而异。例如，长期表现仍不明确的XLPE假体可能对预期寿命小于15年的患者没有太大影响，在选择宽容度较好的28 mm或32 mm的股骨头时更是如此，但这对于一位35岁的患者来说就非常重要，因为对于大多数患者来摩擦界面的远期磨损是最需要考虑的问题。相对于断裂和异常的小概率风险，选择长期磨损较低的CoC界面是更为重要的。而所谓的完美摩擦界面仍有待我们未来去发现。
原始出处：
Rajpura A, Kendoff D, Board TN.The current state of bearing surfaces in total hip replacement.Bone Joint J. 2014 Feb;96-B(2):147-56. doi: 10.1302/0301-620X.96B2.31920.
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