磨潤學-人工關節 自控四甲 郭哲宇 4A112079

什麼是人工關節？ 人工關節，顧名思義，就是將人體 因各種疾病或意外傷害造成無法使用的 關節，以外科手術的方法予以置換的人 工植入物。

那些部位的關節可以置換人工關節？ 人體許多部位的關節都已有人工植 入物的發展，例如膝關節、髖（股）關 節、肩關節、肘關節、腕關節、踝關節 、指關節，甚至連脊椎的關節都已可以 置換，然而發展歷史較久且技術已成熟 的部位為膝、髖及肩、肘等。

很多人換人工關節嗎？ 以最常被置換的膝關節為例，在台灣一年大約有一萬五仟人至兩萬人接受 此項手術；排名第二的髖關節置換，也 大約有一萬人左右。 人工全髖關節置換的歷史已逾 40 餘 年，現今的人工全髖關節主要是由：人 工髖臼杯，人工襯墊，人工球頭，人工 股骨柄四個元件所組成。髖臼杯：通常 是用鈦合金或鈷鉻鉬合金製造，植入骨 盆腔的髖臼內。襯墊：包括有超耐磨聚乙烯，陶瓷，金屬等，以做為關節的介 面。球頭：接合在股骨柄上，和襯墊做 關節介面來活動。股骨柄：插入股骨骨 髓內以達到固定的效果。

髖關節在哪?

分解圖

髖關節主要結構 人工全髖關節主要是由：人工髖臼杯，人工襯墊，人工球頭，人工股骨柄四個元件所組成。 髖臼杯：通常是用鈦合金或鈷鉻鉬合金製造，植入骨盆腔 的髖臼內。 襯墊：包括有超耐磨聚乙烯，陶瓷，金屬等，以做為關節的介面。 球頭：接合在股骨柄上，和襯墊做關節介面來活動。 股骨柄：插入股骨骨髓內以達到固定的效果。

髖臼杯: 超耐磨材料-聚乙烯 現代的塑膠襯墊利用增加電子束 劑量來增加聚乙烯分子量，使聚乙烯比 傳統聚乙烯墊片耐磨 88%，製造過程中 加熱至接近融點，增加分子動能，降低 自由基的產生，且消毒採氣體消毒方式 ，可助於降低日後在人體內氧化腐蝕的 機會。此超耐磨高分子聚乙烯已有長達 七年優良的臨床報告。

襯墊： 氧化鋁陶瓷球頭＋氧化鋁陶瓷襯墊 是現今人工全髖關節中最耐磨且最 抗腐蝕的一種形式，約較傳統介面耐磨 200 倍，已被証實骨溶解發生率最低， 使用年限約 20~30 年。新一代的氧化鋁 陶瓷人工髖關節已改進製程，相較過去 ，可減少材質破裂之危險，安全性完全 獲得肯定，也因此較適合於年齡較輕的 病患，可免除多次重覆手術的惡夢。

為什麼我會需要人工關節手術？ 症狀 骨性關節炎(退化性關節炎，Osteoarthritis) 類風濕性關節炎 股骨頭缺血性壞死 老年人移位性股骨頸骨折

退化性關節炎 二.病理變化 退化性關節疾病與類風濕關節炎最大的不同點在本病症為非全身性病變，疾病本身為局限性關節結構變化，只影響受侵犯的關節軟骨，軟骨下骨病變及關節邊緣病變。簡述如下：(1)關節軟骨變化：最早期退化性變化從軟骨成分之葡萄醣蛋白(Proteoglycans)之減少而揭開病變序幕。葡萄醣蛋白的基本成分包括軟骨素(Chondroitin sulfate)及甲殼素(Keratin sulfate)與中心蛋白結(Coreprotein)所形成。如此的病變造成關節軟骨的軟化，尤其在承載體重處或壓力集中處。接著軟骨開始磨損及纖維化，軟骨裂縫於是形成，甚至進入軟骨深部，裂縫邊緣產生軟骨細胞簇生結節。當病變持續進行，關節軟骨層變薄，表面變得 粗糙，甚至形成局部潰瘍，最後關節軟骨不見了，於是關節完全裸露Fig1。

膝關節

關節液 常見的關節內注射液可分為兩種，一種是較早期較普遍使用的類固醇，另一種就是玻尿酸 類固醇:價格便宜，效果短，只能持續六周 玻尿酸:價格較昂貴，效果長，補充關節內因退化而失去原本功能的內生性玻尿酸（Hyaluronan）。

玻尿酸 巴拉茲與他的團隊成功於公元1970年代研發出了第一代低分子量玻尿酸，又稱NIF-NaHA（Non-inflammatory fraction of sodium hyaluronan），早期的代表產品為Healon（主要用於眼科）、Hylartil-Vet（為動物用藥）。專為人類關節所使用的玻尿酸關節內注射液在公元1980年代終於被研發出來，其玻尿酸皆屬低分子量玻尿酸，分子量約50萬到120萬道爾頓（Dalton）。 後來，巴拉茲認為理想的玻尿酸關節內注射液應該要有較高的彈/黏性及較長的存續時間，較高的彈/黏性可以提供關節更好的潤滑及吸收震動的效果，較長的存續時間可以給與關節更多的保護。為改善低分子量玻尿酸針數過多及效果不持續的缺點，Dr. Balazs及他的團隊繼續投入純化玻尿酸的研究，於公元1990年代，成功利用化學交叉連結（Chemical Cross Linking）的技術，研發出了第二代高分子量玻尿酸（Hylan），進而被應用在治療退化性關節炎上，高分子量玻尿酸關節內注射液與人體內生玻尿酸物理功效最為相似，分子量同為6百萬道爾頓，外觀很黏稠，具高度彈/黏性及較長的存續時間。

人工關節近代發展 一、微創人工全膝關節手術 二、高彎曲度人工膝關節置換 三、高耐磨股骨組件與關節墊片 四、人工單一膝關節置換 五、適合不同體型與性別的人工關節

微創膝關節置換手術 對伸側肌(即股四頭肌)的破 壞，減至最少的程度。如 此病患的疼痛嚴重度大幅 改善，恢復期也大大縮 短。 微創人工膝關節手術 傳統人工膝關節手術 手術傷口 8~12cm，傷口小 20~25cm，傷口大 伸側肌破壞 少 大 住院時間 4~5天，短 約10天，長 術後疼痛 較輕 較大 術後復健期 2~3周，短 2~3月，長 術後膝關節活動度 佳 微創膝關節置換手術 對伸側肌(即股四頭肌)的破 壞，減至最少的程度。如 此病患的疼痛嚴重度大幅 改善，恢復期也大大縮 短。

未來 一、陶瓷、金屬介面人工關節的研發 二、表面特殊處理、抗菌人工關節 三、客製化的人工關節手術器械 四、模組化的人工關節 五、使用抑制骨吸收、或促進骨再生的藥物

結論 隨著人口高齡化的趨勢，人工關節逐漸被重視。在 經過無數專業人才的努力，人工關節置換術已成為 安全而普遍的骨科手術，它可解除骨骼大部分的疼 痛，讓人重新擁有正常的日常生活。 而人工關節材 料的使用也已日趨於多元化，在組織修復工程尚無 法完全替代人工關節時，如何增加人工關節壽命是 目前大家所關注的，也因此出現了許多新的材料及 新的設計。

報告結束 THE END