磨损碎屑的全身作用

对于大多数患者来说，永久的内置物是能够耐受的，也就是说，这些材料是有良好的生物相容性的。然而，从长远来说，永久的内置物的降解产物仍然会对人体产生局部或全身的作用。这些产物包括磨损和腐蚀的碎屑，有机金属复合体，游离金属离子，无机金属盐（包括如含铁血黄素等结合的金属盐）。大量的研究集中在对各种金属的长期生物相容性上，因为它们可产生电化学腐蚀，并产生具有化学活性的降解产物。

（一）金属离子

目前临床使用的一些金属具有潜在毒性作用，包括钛、铝、钒、钴、铬以及镍，毒性作用可能与免疫反应有关。骨科内置物所释放的金属离子在人体的代谢、免疫以及致癌毒性等的研究仍有待进一步的深入。

金属假体和磨损的碎屑均可能释放具有化学活性的金属离子。这些离子可能停留在局部，也可与蛋白结合通过血液或淋巴运送至远处。对于骨科所用的内置物包含的元素的毒理学研究已经相当广泛，但对于金属降解后产生的元素的毒理学研究仍有待于深入。

一些研究发现，在人工关节置换术后，血清和尿中的钴和铬的水平增高。另外，在含钛的关节假体置换术后，也发现了血清钛的慢性增高。同样，在人工关节置换术后，在心、肝、肾、脾和淋巴组织中，也发现了金属元素的增高，尤其是在某些假体失败的病例中。这些金属元素水平在人体内增高的临床意义仍有待进一步地研究。

（二）磨损颗粒

人工关节的磨损颗粒，尤其是陶瓷和高分子聚合物的颗粒在生理环境下是无法溶解的。当假体磨损、腐蚀，使这些颗粒达到一定的浓度时，即会诱发炎症、异物、肉芽组织的形成。这些肉芽组织能够侵入骨-假体间隙，形成骨溶解，直接影响骨水泥和非骨水泥假体的固定，影响假体的寿命。对于这方面的研究目前是人工关节研究的一个热点。

近来，由于组配型假体的大量使用，对于金属腐蚀后产生的颗粒对假体-骨界面的影响的研究也逐渐开始。研究发现，在组配型假体的股骨头和颈的结合部，有明显的金属腐蚀，产生金属颗粒，并且在假体和骨的间隙间发现有金属颗粒的存在。这提示其可能造成骨溶解并影响假体的固定。

对于磨损颗粒在远处器官的聚集及其临床意义的研究目前仍然不多，可能是因为很难确定这些颗粒的来源的关系。

（三）金属过敏

对金属过敏的研究目前已经有相当多的资料。研究发现，在普通人群中，对金属过敏的占10%～15%，以对镍过敏最多（约14%），且对金属的交叉过敏是相当普遍的。有金属内置物的患者，金属过敏的发生率为正常人群的2倍（25%），而假体失败患者的金属过敏发生率为50%～60%。研究的结果使我们怀疑金属过敏所继发的免疫反应是否也是影响假体失败的因素。然而，究竟是金属过敏引起假体的松动还是假体松动导致金属过敏的发生尚不清楚。至于金属过敏是否在假体失败中起着重要作用，仍有待研究。

（四）致癌作用

骨科内置物中金属元素的致癌作用一直是人们关注的焦点。因为越来越多的大面积表面多孔材料的非骨水泥假体被置入年轻、活动量大的患者中，并且这些患者术后的平均寿命将超过30年。动物实验发现某些金属元素的致癌作用，人群的统计学资料显示在置入人工假体的患者中，某些肿瘤的发生率增高，某些肿瘤的发生率降低。然而，对于人工关节中金属元素致癌作用的研究目前仍无定论，因为没有一项研究的随访时间是超过15年的。