骨和骨之間的連接稱為關(guān)節(jié)（joint），人體中關(guān)節(jié)數(shù)量非常多，如果不計(jì)算微動(dòng)關(guān)節(jié)（如椎體間的連接）和不動(dòng)關(guān)節(jié)，至少有78個(gè)關(guān)節(jié)，包括人體主要七大關(guān)節(jié)：肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、橈腕關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、顳下頜關(guān)節(jié)。因?yàn)楦鞣N不同的病癥，如先天發(fā)育不良造成的關(guān)節(jié)畸形、自身免疫造成的風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、細(xì)菌感染造成的感染性關(guān)節(jié)炎、創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎和骨性關(guān)節(jié)炎，需要進(jìn)行大量的人工關(guān)節(jié)置換。關(guān)節(jié)置換假體產(chǎn)品種類繁多，幾乎所有可動(dòng)關(guān)節(jié)都有對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品（圖1），包括最常見(jiàn)的人工髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)假體，以及人工肩關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、顳下頜關(guān)節(jié)、跖趾關(guān)節(jié)、指間關(guān)節(jié)假體。
圖1人工關(guān)節(jié)假體或修復(fù)產(chǎn)品（未展示常見(jiàn)的髖、膝等關(guān)節(jié)假體）
踝關(guān)節(jié)有屈伸、內(nèi)外旋、內(nèi)外翻、前后位移和內(nèi)外側(cè)位移等5個(gè)活動(dòng)自由度（圖2），前2種為踝關(guān)節(jié)主要運(yùn)動(dòng)形式，后3種活動(dòng)范圍很小，與踝關(guān)節(jié)穩(wěn)定性有密切關(guān)系（步行時(shí)背屈13°-17°，距屈6°-16°，內(nèi)旋5°，外旋3°左右）。踝關(guān)節(jié)屈伸軸可自由改變的特點(diǎn)要求踝關(guān)節(jié)假體組件之間具備充分的活動(dòng)度，這也是第一代踝關(guān)節(jié)假體產(chǎn)品失敗，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)第二代活動(dòng)平臺(tái)踝關(guān)節(jié)假體的原因之一。
圖2 踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)
踝關(guān)節(jié)的生理承重約為4倍體重（圖3），在關(guān)節(jié)假體體外力學(xué)模擬試驗(yàn)時(shí)，一般會(huì)加載5倍體重的縱向載荷。踝關(guān)節(jié)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可承受80% 體重的向后剪切力，所以一般踝關(guān)節(jié)假體固定柱位于距骨部件前部，并斜向后伸展。在體外的模擬實(shí)驗(yàn)中，為了驗(yàn)證在向后剪切力作用下植入的關(guān)節(jié)假體的防脫出性能，一般活動(dòng)平臺(tái)假體會(huì)在10°距屈角度下（該位置剪切力最大）進(jìn)行內(nèi)外旋、前后位移、內(nèi)外側(cè)位移穩(wěn)定性力學(xué)試驗(yàn)。為了證明踝關(guān)節(jié)假體產(chǎn)品的安全有效性，還需考慮組件的疲勞性能、骨固定性能（多數(shù)骨水泥固定，極少數(shù)生物固定，如STAR）、涂層強(qiáng)度、關(guān)節(jié)面磨損性能、脛骨平臺(tái)鎖定性能、假體活動(dòng)范圍等方面的性能研究。
大多數(shù)關(guān)節(jié)假體都采用金屬（鈷鉻鉬或鈦合金）-塑料（UHMWPE或XLPE）-金屬（鈷鉻鉬或鈦合金）三組件設(shè)計(jì)，陶瓷材料在最為成熟的髖關(guān)節(jié)假體中應(yīng)用很多，負(fù)載極小的手足關(guān)節(jié)（掌指、指見(jiàn)、跖趾關(guān)節(jié)等）假體也采用硅膠和碳復(fù)合材料。從20世紀(jì)70年代至今，踝關(guān)節(jié)假體所使用的材料幾乎沒(méi)有變化——鈷鉻鉬合金或鈦合金金屬部件與超高分子量聚乙烯部件（部分產(chǎn)品高交聯(lián)聚乙烯）形成關(guān)節(jié)面。因?yàn)轷钻P(guān)節(jié)假體使用的材料有著悠久的臨床植入歷史，生物相容性試驗(yàn)并不是必需的，但必須進(jìn)行生物相容性評(píng)價(jià)。
圖3 踝關(guān)節(jié)受力
第一代假體采用兩組件形式，金屬組件（不銹鋼或鈷鉻鉬合金）與塑料組件（UHMWPE 或XLPE）兩種材料構(gòu)成脛骨部件或距骨部件，如Mayo、Smith和NJ等（圖4）。第一代踝關(guān)節(jié)假體因?yàn)椴捎脙山M件設(shè)計(jì)，除屈伸外，其他運(yùn)動(dòng)形式受限較大，導(dǎo)致固定界面產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力，另外，組件不能完全覆蓋截骨面，且骨水泥主要固定在松質(zhì)骨上，使得無(wú)菌性松動(dòng)成為最常見(jiàn)的臨床不良事件。針對(duì)該設(shè)計(jì)缺陷，第二代踝關(guān)節(jié)假體采用了3組件設(shè)計(jì)形式（增加了固定或活動(dòng)的襯墊，fixed bearing or mobile bearing）以增加活動(dòng)度，減少限制性。另外，第一代假體設(shè)計(jì)還有過(guò)多截骨量、組件與周圍組織撞擊等問(wèn)題。
第二代人工踝關(guān)節(jié)假體主要以STAR（Link）、B-P Mark I、Agility（Depuy）等關(guān)節(jié)假體為代表，其中使用STAR假體的患者具有比較正常的步態(tài)。B-P Mark I假體主要不良事件包含沉陷（發(fā)生最多）、襯墊半脫位。沉陷的原因是應(yīng)力遮擋和血供破壞，距骨組件單列魚(yú)鰭固定設(shè)計(jì)導(dǎo)致距骨近端應(yīng)力遮擋，同時(shí)破壞距骨血供，導(dǎo)致距骨壞死。針對(duì)此設(shè)計(jì)缺陷，第三代踝關(guān)節(jié)產(chǎn)品B-P Mark Ⅱ?qū)⒕喙墙M件由單列魚(yú)鰭固定改為雙列魚(yú)鰭狀固定，同時(shí)增加中間溝深度以防止襯墊脫位，B-P Mark Ⅲ（強(qiáng)生Mobility假體原型）將魚(yú)鰭狀改為兩個(gè)平行的斜向后圓柱體，使得應(yīng)力分布更均勻，同時(shí)避免破壞距骨血供。另外，踝關(guān)節(jié)假體植入手術(shù)工具的不斷優(yōu)化也縮短了醫(yī)生的學(xué)習(xí)曲線。
圖4 踝關(guān)節(jié)假體設(shè)計(jì)
踝關(guān)節(jié)假體近年來(lái)發(fā)展迅速，在審評(píng)踝關(guān)節(jié)假體臨床評(píng)價(jià)資料時(shí)，應(yīng)持謹(jǐn)慎態(tài)度。如果申報(bào)產(chǎn)品或同品種產(chǎn)品沒(méi)有中長(zhǎng)期臨床使用數(shù)據(jù)，建議進(jìn)行條件性審批（實(shí)際上中國(guó)獲批的Inbone踝關(guān)節(jié)假體和美國(guó)獲批的STAR踝關(guān)節(jié)假體都為條件性審批），要求企業(yè)對(duì)參與臨床試驗(yàn)的患者繼續(xù)跟蹤，并收集安全性數(shù)據(jù)（投訴和不良事件）和有效性數(shù)據(jù)（如Buechel-Pappas、VAS、SF-36、AOFAS等功能性評(píng)分，以及影像學(xué)終點(diǎn)等），直到獲得長(zhǎng)期臨床數(shù)據(jù)（如10年）。這樣的條件性審批是有意義的，例如Mayo踝關(guān)節(jié)假體的短期臨床試驗(yàn)顯示很高的假體存活率和患者滿意度，Stauffer等人在平均1.9年隨訪期中發(fā)現(xiàn)假體93%的存活率，Lachiewlcz 等人在平均3年隨訪期中發(fā)現(xiàn)假體100%的存活率，然而長(zhǎng)期臨床試驗(yàn)結(jié)果卻顯示假體的存活率和滿意度非常低，Kitaoka等人的研究顯示Mayo踝關(guān)節(jié)假體5年、10年、15年的生存率分別為79%、65%和61%，他的另一份研究則顯示36%（57/160）患者不得不提前取出植入的踝關(guān)節(jié)假體。
參考信息：
[1]FDA Official Website.
https://www.fda.gov/
[2]Stryker Official Website.
https://www.stryker.com/us/en/portfolios/orthopaedics/trauma-and-extremities/elbow-hand-and-wrist.html
[3]Corin Official Website.
https://www.coringroup.com/
[4]國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局官網(wǎng)
http://samr.cfda.gov.cn/WS01/CL0001/.
[5]Christopher E. Gross. et al. Design Rationale for Total Ankle Arthroplasty Systems: An Update. J Am Acad Orthop Surg,2018.
[6] David I. Pedowitz, et al. Total Ankle Replacement: Where Do We Stand? University of Pennsylvania Orthopaedic Journal. 2010.05
[7]Frederick F. Buechel, Michael J. Pappas. Principles of Human joint replacement. Springer. 2015.
[8]Buechel, F.F, et al. Complications of 292 total ankle replacements. Presented at the Ninth Annual Meeting of the Foot and Ankle Society, San Francisco CA(1979).
[9]Stauffer, R.N. ,Segal, N.M.et al. Total ankle arthroplasty: four years’ experience. Clin Orthop, 1981.
[10]Kitaoka H.B. et al. Survivorship Analysis of the Mayo Total AnkleArthroplasty. The Journal of Bone and Joint Surgery, 1994.
[11]Kitaoka HB, Patzer GL, et al. Clinical results of the Mayo total anklearthroplasty. J Bone Joint Surg Am,1996.
審評(píng)四部 滕穎影 劉斌 供稿