金对金全髋关节假体高失败率可能与患者本身因素有关

尽管金对金(MOM)全髋关节假体在理论上具有不少的优点,但以2010年Depuy公司主动召回其ASR MOM全髋关节假体系统事件为起点,人们对有关MOM全髋关节假体的不良反应的担忧持续发酵。在刚刚结束的AAOS2012年年会上不少研究者也提出了对相关问题研究结论。而最近英国医学杂志(BMJ)与英国广播公司(BBC)联合制作的一期相关节目更是尖锐地说到“由于管理不善,全世界现在几十万患者的身体内置入了存在安全隐患的髋关节,并且暴露在这些假体产生的有毒产物中。尽管我们已知这些可能的危险,并已有数十年记录在案的相关研究,但是患者仍然被蒙在鼓里,他们不知道自己实际上已经成为一个庞大而缺少监管的临床试验的试验品”(参见骨科频道最新资讯:BMJ最新报道:金对金髋关节置换隐患知多少?!http://orthop.dxy.cn/article/2012/03/02/19526)。

但正如传统的全髋关节置换在其发展过程中(在本次MOM假体不良反应引起轩然大波之前)经历了一波三折才最终成为治疗严重髋关节病变的有效方式一样,现在就断言MOM必然不适用于临床显然不够严谨和科学。事实上,文献报道不同的MOM假体5年失败率相差很大,表现最好的伯明翰髋关节表面置换系统(Birmingham Hip Resurfacing System, BHR)是4.3%,而最差的Depuy公司ASR系统高达12%。有意思的是,尽管目前人们普遍将MOM全髋置换术后的失败指向了因为磨损产生的大量金属碎屑以及由此出现的软组织反应,以及显著升高的血液中金属离子浓度,但仍然有研究发现MOM全髋置换失败病例翻修术前检测到的血液中金属离子浓度在可以接受的范围之内,并且翻修所得的假体经检测发现其磨损率实际上很低。基于上述原因,英国学者Hart AJ等指出目前需要更加清楚地了解当今MOM全髋假体失败的确切机制,从而提高MOM假体的疗效并帮助正确处理过去20年中已经接受了MOM假体进行全髋置换的患者所面临的相关问题。最近他们进行的一项研究结果显示,除了金属磨损颗粒的不良反应之外,患者本身的某些特异性因素可能也是造成MOM置换后失败的重要原因。

Hart AJ等前瞻性地收集了两组共97例接受BHR假体置换病例的资料,并进行了回顾性分析,通过比较术后因各种原因进行翻修病例与功能良好病例的相关资料,探查造成MOM假体失败的可能原因。这些病例中,55例为接受BHR假体置换后因为各种原因失败而进行翻修者,而作为对照的42例则为接受相同的BHR假体置换,但术后功能状态良好的病例。研究项目包括确定导致翻修的原因、测定臼杯的位置、测量血液中钴离子和铬离子浓度、测定翻修所得假体的磨损程度等。

表1  翻修组与功能良好组病例资料的比较 

表2  翻修原因的定义

研究结果发现:

1、翻修的原因包括:无法解释的髋部疼痛(38例),臼杯无菌性松动(6例),股骨柄无菌性松动(6例),假体位置不良(3例),假体周围骨折(2例);

2、翻修组病例臼杯外展角比功能良好组更大(p < 0.01)。但两组病例臼杯前倾角无明显差异(p = 0.84),其中翻修组臼杯位置处于安全范围(Lewinnek标准,参见:Lewinnek GE, Lewis JL, Tarr R, et al. Dislocation after total hip replacement arthroplasties. J Bone Joint Surg Am. 1978:60:217-220.)内的比例为45%,而功能良好组的比例为38%;


图1  翻修组有51%的病例臼杯外展角处于安全范围内(Lewinnek标准)

图2  翻修组有62%的病例臼杯前倾角处于安全范围内(Lewinnek标准)


图3  散点图显示翻修组有45%的病例臼杯位置处于安全范围内(Lewinnek标准)

3、翻修组病例血液中钴离子和铬离子浓度均高于功能良好组(均p < 0.01)。但翻修组有47%的病例血液中钴离子和铬离子浓度低于英国医疗和健康产品管理局(MHRA)所规定的7ppb的安全值;

4、对翻修所获得的假体材料的测定显示,54%的假体磨损率小于5µm/年;

5、对翻修组病例进行组内比较显示:因无法解释的髋部疼痛翻修病例与因其它原因翻修病例在假体位置、金属离子浓度、假体磨损率等方面均无明显差异;

表3  翻修组病例组内比较情况

6、将因无法解释的髋部疼痛而翻修病例的血液中离子浓度制作散点图进行分析,结果显示这部分病例大体可分为两组:一组为磨损率高、血液中金属离子浓度高;另一组磨损率及血液中金属离子浓度均不高;

表4  高磨损率与低磨损率翻修病例的比较结果


图4  翻修组分别有47%和59%的病例血液中钴离子和铬离子浓度低于MHRA标准


图5  翻修组中45%的臼杯和62%的股骨头假体磨损率小于5µm/年


图6  因无法解释的髋部疼痛而翻修的病例可大致划分为两部分:一部分为磨损率高、血液中金属离子浓度高;另一部分磨损率及血液中金属离子浓度均不高。该组总共有45%病例血液中离子浓度小于7ppb,假体磨损率小于5µm/年。

7、以假体材料丢失量为标准将翻修组病例资料分为高丢失量组(假体磨损率大于5µm/年和/或血液中金属离子浓度大于7ppb)和低丢失量组进行比较,结果显示因无法解释的髋痛而翻修病例的臼杯外展角和前倾角与假体材料丢失量无明显关系。

目前人们推测MOM全髋置换后因为金属磨损颗粒导致的软组织反应是导致术后患者出现无法解释的髋部疼痛,并最终需要进行翻修处理的重要原因。造成金属磨损颗粒增多的可能原因之一是髋关节置换后假体股骨头的覆盖度减少。假体股骨头覆盖度主要受到手术操作、患者本身髋关节解剖形态、以及假体特异性因素等多方面的影响,其中最主要的是臼杯外展角过大,股骨头直径、关节弧以及股骨头-臼杯公差过小等。在最极端的情况下,股骨头覆盖度降低将会导致严重的边缘负荷(Edge-loading),从而导致假体界面的磨损增加。

但Hart AJ等通过上述研究发现,翻修组有约一半病例臼杯位置良好,血液中金属离子浓度并无显著增高,而且对翻修假体的测定显示大部分假体的磨损率很低。因此他们认为假体材料的生物相容性可能是导致MOM置换失败的更重要的原因,理由包括:1、对多种不同设计的MOM假体的研究均发现了明显的软组织反应,其命名包括无菌性淋巴细胞浸润血管炎性损伤(ALVAL)、金属沉着病、金属颗粒不良反应(ARMD)、以及炎性假瘤等;2、最近对DePuy ULTIMA MOM全髋关节假体系统的研究(参见:Donell ST, Darrah C, Nolan JF, et al. Early failure of the Ultima metal-on-metal total hip replacement in the presence of normal plain radiographs. J Bone Join Surg Br. 2010;92:1501-1508.)指出,某些目前未知的患者特异性因素可能是导致全身性软组织不良反应的原因(注:另一项研究提示DePuy公司召回的MOM假体置换失败的主要原因可能在于假体材料本身。参见:Depuy召回高失败率的金对金髋关节假体:材料本身或是元凶,http://orthop.dxy.cn/article/2012/01/07/17449)。如果以后的研究能证明这一观点,则进一步确定某些生物标志物可能有助于筛选恰当的病例采用MOM假体进行髋关节置换。

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