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关节置换术后假体周围粒子与假体松动的研究进展

如今，关节置换是全球治疗老年股骨颈骨折、骨关节炎等疾病的主要方法之

一，能达到解除患者疼痛、提高生活质量的目的。但是随着患者长时间行走，使

用人工关节可以产生假体松动等重要并发症，这也是导致假体置换手术失败和再

手术翻修的主要原因之一[1]，这给患者带来极大的心理生理痛苦，而松动的假

体晚期患者治疗方法是必须行关节翻修手术，其手术风险大、难度高、费用多。

假体置换手术术后在假体周围可以存在大量的磨损颗粒和巨噬细胞等炎性介质，

这些炎性介质可以趋化破骨细胞骨吸收增强，同时影响成骨细胞，导致骨形成受

抑制。而这些磨损颗粒可以影响体外培养的巨噬细胞产生炎症反应，所以磨损颗

粒是假体松动的重要因素之一。现将假体周围粒子与关节假体松动关节周围骨溶

解的发生机制作如下综述：

1磨损颗粒的产生和种类

关节置换后随着假体的使用，可以在假体周围形成多种磨损离子，主要有聚

乙烯颗粒（UHMPE）、骨水泥颗粒（PMMA）、钛合金微粒等。随着假体的相互

摩擦和腐蚀可以在关节周围形成大小不一、形态各异、数量不等的磨损颗粒[2]。

不同的假体材料所产生的磨损颗粒的量也是不同的，林凤飞等[3]通过研究发现，

陶瓷对陶瓷的假体头与臼之间年磨损明显小于金属头对高分子聚乙烯臼的年磨

损；而磨损颗粒与骨溶解是密切相关的，Yan[4]等研究发现，只有直径小于10μm

的颗粒才可以被巨噬细胞吞噬；而大于10μm的颗粒由多核巨噬细胞所包裹，所

以前者产生的炎性介质明显多于后者。磨损颗粒的直径在0.3～10.0μm之间的生

物活性是最高的。从髋关节翻修手术中提取的磨损颗粒大小也均在1μm左右。

研究发现假体周围界膜组织中磨损颗粒数量大于1×1010/g骨溶解才会发生，所

以由磨损颗粒是关节假体周围骨溶解产生的重要原因之一。

2磨损颗粒引起无菌性松动的机制

2.1磨损颗粒引起的炎症反应

早在70年代末期，有学者发现在髋关节假体周围能形成大量巨噬细胞的界

膜组织，人们才开始关注假体周围的炎性反应。而后人们通过研究先后提出了“骨

水泥病”和“微粒病”的看法，而后钴铬合金、钛合金、骨水泥颗粒、高分子聚乙

烯颗粒相继被证实能够引起“微粒病”，从而导致人工假体无菌性松动的产生。通

过从髋关节翻修手术中取下的假体周围界膜组织研究发现主要为异物肉芽肿，其

中包括吞噬了磨损颗粒的巨噬细胞、滑膜细胞、大量成纤维细胞异物巨噬细胞、

淋巴细胞[5]。这些细胞其中以巨噬细胞对于磨损颗粒的刺激反应最为强烈，能

产生大量的炎症因子，如前列腺素E2（PGE2）、白细胞介素1、6（IL-1β、IL-6β）、

肿瘤坏死因子（TNF-α）、NO、超氧化物等促使破骨细胞活化从而引起骨溶解导

致假体无菌性松动的活化因子[6]。这些炎性因子促使外周血中单核细胞趋向与

假体周围组织，再在IL-1β、TNF-α的作用下使单核细胞表达成巨噬细胞，再进

而形成活化的破骨细胞，促进骨吸收。炎症因子还可直接作用于成骨细胞，使成

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骨细胞活性减弱，减少胶原合成，致使成骨细胞的成骨能力下降；也可促使前体

细胞向破骨细胞分化，抑制破骨细胞凋亡，促进破骨细胞的活性，所以假体周围

的骨吸收并不是假体松动的唯一原因，而假体周围的骨成骨能力下降，骨吸收能

力升高等共同作用，破坏了骨吸收与骨生成的动态平衡，进而引起假体周围骨溶

解，导致关节假体的无菌性松动。

2.2磨损颗粒对成骨细胞的影响

关节假体