人造髋关节的诞生
2009-05-26 20:36:09   来源：   作者：  评论：0 点击：

人类的智慧可以媲美大自然的创造。

以前，一个人生病了首先想到的肯定是治，其次……没有其次了，因为人们一直有个理念，那就是大自然创造出来的东西是不能用人工方法替代的。

髋关节置换术（Hip Replacement）的出现改变了这种状况。

髋关节指的是骨盆和大腿骨之间的那个关节，是人体最吃重的关节。一旦关节之间的那层软骨被磨光了，关节头直接接触关节面，患者便会疼痛难忍，严重时根本无法走路，严重影响了患者的生活质量。

人类很早就搞清了关节的构造，但是要想置换一个全新的人造关节，尤其是髋关节这种吃重很大的关节，却不是一件容易的事情。从上个世纪30年代开始就有人尝试替换髋关节，有人采用不锈钢，也有人采用更结实的钴金属，但结果都不理想。

1954年，英国召开了每年一度的整形外科大会，会上有人列举了髋关节整形手术遇到的困难。有个小个子中年人站起来说道：“我看干脆别做了，从你们汇报的数据来看，现有的髋关节置换术完全失败了，还不如把病人的关节锯掉，把两头接起来让它们长死。这样虽然失去了活动能力，起码可以不疼了！”

此人名叫约翰·查恩雷（John Charnley），是英国的一个整形外科大夫。他本来不是搞这个的，有一次他的一个病人向他抱怨说，他在别处安装的人工髋关节一开始总是吱吱作响，弄得老婆总躲着他。几个星期后响声消失了，给他做手术的医生说，这是因为关节之间的摩擦减少了。

聪明的查恩雷却有不同意见。他研究过一个刚刚截肢下来的膝关节，发现关节表面的摩擦系数是惊人的0.005，比冰刀和冰面的摩擦系数都要小。他认为起初的吱吱声正好说明人工关节为了不发生侧滑，必须紧贴在一起，后来声音消失则是由于关节松动造成的。这样的关节无法长久。要想得到耐磨的关节，必须设法找到一种摩擦系数小的人工材料。

查恩雷关起门来研究了7年，终于设计出一种全新的人工髋关节。他在三个方面改良了原来的设计。首先，他采用了一种新型材料——特富龙，也就是不粘锅采用的表面涂料。其次，他改良了原来的固定方式。过去医生们都用螺丝钉来固定人工关节，查恩雷却改用丙烯酸骨水泥（Acrylic Cement）。这种类似水泥的物质把关节的受力均匀分配到了整个骨头中，使得关节固定的强度比螺丝钉方式增大了200倍。第三，他修改了人工髋关节的参数。以前的医生们都是按照人体本身的关节大小来设计人造关节，但查恩雷不信邪，他通过计算发现，新材料改变了关节的特性，必须减少关节的大小才能使它更加牢固。于是他把关节头和关节面的大小减少了大约1英寸，效果比原来强了很多。

1961年，查恩雷把新的设计发表在著名的杂志《柳叶刀》上，开创了人工关节的新时代。

可是，几年之后出现了新情况。特富龙摩擦系数倒是很小，但耐磨程度不够，几年后就要重新更换。另外，特富龙会使人体产生异体排斥，造成关节肿大。查恩雷意识到问题的严重性，他停止了手术，整天把自己关在实验室里，试图找出新的替代材料。

一天，他的助手跑来说，有个推销员向他推销一种织布机上用的新耐磨材料，叫做“高分子量聚乙烯”（HMWP）。这种新材料是德国一家公司刚开发出来的，还没有上市。查恩雷用指甲在HMWP上划了一道，便把助手打发走了。可这位名叫哈里·克拉文（Harry Craven）的年轻人没有放弃，自己偷偷进行了试验，发现HMWP确实比特富龙好很多，便再次跑到查恩雷的办公室，要求老板再试一次。这一次查恩雷相信了助手的话，在仪器上不间断地试验了3个星期，结果HMWP的磨损程度只相当于特富龙的一半。

耐磨性有了，那异体排斥的特性怎么样呢？查恩雷决定用自己的身体做实验。他把一小片HMWP植入一条胳膊里，另一条胳膊里放入特富龙。几个月后植入特富龙的地方明显肿了起来，而HMWP一点没变。

有了实验结果支持，查恩雷又开始做手术了。在这之后的3年时间里他一共做了500例髋关节置换手术，然后跟踪观察了几年，发现有92.7%的病人可以说完全成功，这才于1972年又发表了一篇新的论文，汇报了这种新材料的好处。

至此，关于髋关节置换术的故事可以告一段落了。目前，起码在西方国家里，髋关节置换术已经是常规手术了，仅在美国每年就有30万人接受手术，创造了20亿美元的市场价值。更重要的是，这项手术提高了无数人的生活质量，在这个人口日益老龄化的今天，这项手术的价值尤其重要。

这一切都源自50年前的那个小个子外科医生聪明的大脑。查恩雷证明了人类的智慧可以媲美大自然的创造。■