高交联型高分子聚乙烯应用于全膝关节系统负重面的在体表现

发布时间：2018-05-09 09:32

  本文选题：高交联高分子聚乙烯 + 全膝关节置换术　； 参考：《吉林大学》2015年博士论文

【摘要】：背景：高交联型高分子聚乙烯相较于传统型高分子聚乙烯的抗磨损优势在全髋关节假体中以获得证实。在超过10年的临床随访研究中，，发生骨溶解的病例极其罕见。而在最近的很多离体应用膝关节模拟器的研究中，人们发现相较于传统聚乙烯，高交联聚乙烯在全膝关节中仍然有着更佳的磨损表现。然而到目前为止，应用该种材料制造的全膝关节垫片的实际临床表现却并不明朗。除了上述问题之外，能否在全膝关节领域成功的引入高交联垫片还同时取决于其他因素。相较于全髋关节假体，全膝关节中聚乙烯垫片所受到的局部应力更高，而且聚乙烯与股骨组件之间存在的受力情况也更为复杂。而这些问题均需要在对材料引入高交联处置前进行详细评估。现存的有关高交联胫骨垫片的回收分析显示，相较而言高交联垫片的表面损伤抗性与氧化耐性等方面均没有很显著的改善。但目前存在的全膝聚乙烯假体回收分析研究存在的不足之处主要集中于缺乏相应的控制组。在进行不同材料之间的对比研究时，假体的设计、植入时间与患者差异等因素均会不同程度的影响高交联垫片与传统垫片的优势比对。同时，现有研究仅停留在二维层面，而假体实际的空间改变并没有探明。并且不同材料之间的损伤特点也并没有得到深入的研究。因此，对于全膝高交联聚乙烯垫片更深入层次的回收分析需要被提出以获得对该种假体的实际临床效果更深层的理解。 其次，对于高交联聚乙烯垫片临床表现不及预期的机制研究也需要被进一步探明。交联作用被引入进高交联聚乙烯以提升其作为全关节置换术承重组件时的耐磨抗性。随着材料交联密度的增高，聚乙烯的抗磨损能力也会随之增强。然而，高交联聚乙烯TKA垫片在实际临床应用中材料的交联密度可能会下降从而导致磨损抗性的降低，而这种交联密度的改变的机理又可能同时与材料的氧化改变与假体局部应力负荷有所关联。到目前为止，有关于这一机制的临床在体证据与三者的相互关系仍尚未被完全明确。因此我们将假体损伤地图技术同材料的吸账率检测与傅里叶红外光谱（FTIR）技术等相结合，基于回收假体来探讨高交联型全膝关节聚乙烯垫片在在体植入期间是否其材料的交联密度会发生改变，并且高交联型全膝垫片的交联密度改变同局部应力负荷与局部氧化情况之间的相互关系。 研究目的：本实验通过研究翻修手术回收的高交联全膝关节聚乙烯垫片，通过与传统型聚乙烯垫片在假体损伤、三维形变等方面的对比，来阐述该种类型的假体在实际临床在体使用中的表现。并通过对回收垫片的受力情况、交联密度与氧化因数的评估与测量来进一步揭示高分子聚乙烯应用于全膝系统时耐磨抗性改变的机制。 材料与方法：本研究分为高交联聚乙烯垫片的损伤评估与高交联聚乙烯的损伤耐性研究两部分。第一部分研究我们以假体的厂商、设计、型号及在体植入时间为配对标准从美国特种外科医院（HSS）假体库中收集了44例高交联型与44例传统型全膝聚乙烯垫片，垫片之间以假体厂商、设计、型号、植入时间等严格标准进行了一一配对。之后我们以Hood损伤评分系统对收集到的假体在光镜下进行损伤评分，并利用数字显微镜绘制每一垫片的损伤地图以获取各损伤模式的分布情况。最后我们对于其中的29对假体应用三维激光扫描技术获取其表面的形态，并通过对它们相应的全新假体进行比对来获得回收假体的空间变化情况。通过统计分析来对比高交联型与传统型垫片之间的损伤与形变情况。 第二部分研究我们从HSS假体库中选取了40例高交联型全膝关节垫片，选取标准为假体回收后六个月内置入-22℃冰柜保存，且关节表面可见明显损伤与非损伤区的垫片。之后首先对垫片表面进行损伤地图的绘制以明确受力与非受力区，其次对样本的受力与非受力区的表面与表面下区域分别以吸涨率技术进行交联密度的测试，再之后对相应的区域利用红外光谱（FTIR）技术来测试各区域的氧化因数。最后通过统计分析来比对各区域间交联密度与氧化程度的改变，并分析在体应力负荷、材料交联密度与材料氧化因数之间的关系。 结果：实验一中对比高交联型与传统型聚乙烯垫片，我们在损伤评分与损伤地图的结果中未发现二者存在显著性差异。然而，在假体的三维改变对比中我们发现高交联型聚乙烯垫片相对于传统型假体存在更大的表面形变（p=0.03）。对每一生产厂商而言，相同设计的两种假体其表面的损伤分布大体保持一致，但是在不同厂商与假体设计之间，垫片表面的损伤分布却不尽相同。 在实验二中，我们发现受力表面的交联密度要显著低于非受力表面（p0.001），而受力表面的氧化程度却要显著高于非受力区域(p0.001)。受力表面区域的交联密度与氧化因数之间存在显著性负相关(p0.001)。非受力表面的氧化因数要显著高于与其对照的表面下区域（p0.001）,但是该区域并没有相应的交联密度的改变。 结论：本研究通过对翻修手术回收的高交联聚乙烯全膝垫片的表面损伤与三维形变等形态学表现的检验评估，发现对比传统型垫片而言，高交联垫片在较的短植入时间内在损伤抗性上并未显现出任何优势。而通过分析在体应力负荷与回收垫片材料交联密度、氧化因数等理化参数之间的关系发现临床在体情况下高交联全膝垫片的抗损伤能力事实上会有所下降，而这便可能是该类假体的临床表现不如预期的原因之一。今后我们仍需要更长期的回收分析研究来进一步探索高交联聚乙烯TKA垫片的长期临床表现。
[Abstract]:Background : The wear resistance of high cross - linked high molecular polyethylene in total hip joint prostheses has been confirmed . In the past ten years clinical follow - up studies , there is no significant improvement in the clinical manifestation of bone lysis . In addition to the above - mentioned problems , it is found that high cross - linked polyethylene still has better wear performance in the total knee joint . However , the existing research on the recovery and analysis of high cross - linked tibial inserts has not been discussed in detail .

Second , the clinical manifestation of high cross - linked polyethylene spacer is not expected to be further explored . The cross - linking action is introduced into high cross - linked polyethylene to enhance the wear resistance when it is used as bearing assembly of total joint replacement . However , the mechanism of the change of the joint density may be decreased with the change of material ' s crosslinking density and the partial stress load of the prosthesis .

The purpose of this study is to describe the performance of this kind of prosthesis in clinical application by comparing the stress condition , the crosslink density and the oxidation factor , and further reveal the mechanism of the change of wear resistance when the polymer polyethylene is applied to the whole knee system by comparing the stress condition , the crosslink density and the oxidation factor of the recovery pad .

Materials and Methods : This study was divided into two parts : the damage assessment of high cross - linked polyethylene gasket and the damage tolerance of high cross - linked polyethylene .

In the second part , 40 cases of high cross - linked total knee joint were selected from HSS prosthesis library . The selection criteria were put into freezer at 22 鈩

本文编号：1865496