人工关节术后松动因素研究进展

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1、人工关节术后松动因素研究进展【关键词】假体松动假体松动是人工关节置换术后最常见的并发症，直接影响假体的使用寿命，并成为术后返修术的主要原因。目前，虽然对人工关节无菌性松动的确切机理尚不清楚，但致病因素基本归纳为两大主要因素：一为生物学因素，即松动由磨损颗粒引起，另一为机械因素。最近的研究表明，金属聚乙烯和骨水泥磨损碎屑在假体远期松动的发生中起着十分关键的作用。最新研究发现白细胞抗原表型不同有可能参与无菌性松动的发病机理〔1〕。1磨屑组成及界膜成分11无论假体采用何种材质或何种固定方式，材料与骨界面

2、间的微动和关节摩擦，必然产生磨损颗粒，如骨水泥颗粒、聚乙烯颗粒、金属颗粒（钛合金TiAlV，钴铬合金GoCrMn，不锈钢）、陶瓷颗粒等。人工关节无菌性松动的发生与磨损颗粒的组成、数量、大小、形状及磨屑理化性质有着密切关系。Kadoya等〔2〕对聚乙烯、金属和骨水泥颗粒与骨质丢失关系进行研究，发现聚乙烯颗粒数量是影响骨溶解的重要因素。3种颗粒中，只有大量聚乙烯颗粒存在对巨噬细胞附着的骨表面面积有明显影响，但对破骨细胞性骨吸收程度无明显影响。Horowitz等〔3〕对松动假体周围骨水泥-骨界面组织及体

3、外培养组织研究发现，巨噬细胞只能吞噬1～12μm间的小骨水泥颗粒，大于20～30μm的大颗粒不能被巨噬细胞吞噬，巨噬细胞和成纤维细胞粘附于这些大颗粒表面，在假体周围软组织中形成所谓的囊肿样结构。而Howie等〔4〕的研究也发现，小于5μm的磨屑可导致巨噬细胞的吞噬反应，而象15μm这样大于巨噬细胞的磨屑趋于引起异物巨细胞的包绕反应。Kobagashi等〔5〕对聚乙烯颗粒与骨溶解关系的研究发现，骨溶解的发生与颗粒形态无关，但与颗粒数量高度相关，认为骨溶解不仅是一种颗粒剂量依赖性疾病，而且其发生存在一

4、阈值剂量，只有当每克界膜组织中颗粒数量超过1×105时才会发生骨溶解。但Besong等〔6〕的研究发现，机体组织细胞对小磨屑和不规则形状的磨屑反应比大磨屑和规则形状强烈得多。而Green等〔7〕研究认为颗粒剂量及颗粒形态对于骨溶解的发生同样重要。不同理化性质的颗粒其生物学效应也不一致。Haynes等〔8〕研究发现，低毒金属磨屑，如钛-铅-钒合金，可刺激巨噬细胞持续分泌细胞因子，而毒性大的钴-铬-钼合金则造成巨噬细胞死亡，局部细胞因子浓度反而降低。相比之下，细胞毒性大的碎屑可能更少造成假体松动。11

5、界膜是骨对假体及磨损颗粒的一种组织反应，其主要由组织细胞（巨噬细胞与异物巨细胞）和纤维细胞组成，是一种非特异性的炎症反应。LiTF等〔9〕以松动关节的界膜进行研究发现：局部甲状旁腺激素相关蛋白上调引起假体周围骨溶解和无菌性松动通过直接作用于骨或通过诱导炎性因子上调等间接途径完成。SchKT〔10〕同样以无菌性松动关节翻修术中取出的界膜进行研究发现：诱导型一氧化氮合成酶（iNOS）、TNFα表达上调，他们认为iNOS及TNFα表达上调在人工关节术后松动机理中发挥重要作用。松动假体的界膜组织代谢非常活

6、跃。该组织产生许多调节炎性反应的细胞因子，其中诱导骨吸收的因子主要包括：IL1、IL6、IL11、TNFα、MCSF、GMCSF、PGE2、MCP1（单核细胞趋化蛋白），MIP10（单核细胞活化蛋白）、OPGL（护骨素配体）等〔11~13〕，细胞因子前体的水平与过氧化氢含量的升高及触媒含量的下降存在显著的相关性，提示在磨屑的刺激下，过量过氧化氢的产生，将引发各种细胞因子的合成及分泌〔14〕。MandelinJ等〔15〕以松动关节中界膜组织研究发现成纤维细胞能够产生RANKL（Receptoract

7、ivatorofNFKB）护骨素（OsteoprotegerinOPG）能够直接引起或通过间接途径导致松动关节中的骨破坏。巨噬细胞是产生各种细胞因子的最早且最主要的细胞部分，巨噬细胞激活首先释放TNFα，然后刺激成骨细胞释放GMCSF、IL6、PGE2、OPGL等其它因子，这些因子的趋化及促分化作用进一步引起巨噬细胞、破骨细胞、成纤维细胞的增殖和分化，合成并分泌更多的细胞因子及各种蛋白酶〔16〕。2巨噬细胞、破骨细胞与人工关节无菌性松动11巨噬细胞是产生各种细胞因子的最早且最主要的细胞部分，巨噬细

8、胞吞噬颗粒后可释放多种炎症介质，如IL1、IL6、TNF、PGE2等，诱导破骨细胞形成，并刺激巨噬细胞和破骨细胞引起邻近骨质吸收、骨重建紊乱。Dowd等〔17〕发现在松动的非骨水泥假体周围组织中，巨噬细胞数目、胶原酶、明胶酶、PGE2及IL1含量均明显高于非松动组。Goodman等〔18〕研究发现，在松动并伴有骨溶解的骨水泥假体周围组织中，巨噬细胞、T淋巴细胞、IL1和IL6阳性细胞数目较松动无骨溶解或牢固固定假体周围组织中明显增多。体外实现发现，经过钛合金颗粒处理的单核细胞释放P