外科医生给病人治病一般有三种方法。第一种方法叫做修补，比如皮肤出现挫裂伤，医生会将其缝合;发生骨折，会将其接上并固定。第二种方法叫做重建，比如一根有缺损的肌腱，医生已经没有办法再给他修补，这个时候便将身体上其他部位比较次要的肌腱“迁移”到缺损处，恢复这根肌腱的连续性并重建其功能。第三种方法叫做替代，或者叫做置换，即当一个人人体结构已经完全丧失功能时，用其他同样的类似结构来代替它，肾移植、肝移植、骨移植都属这种方法。但异体的组织或内脏是很难得到的，为此，人们研发了各种类型的人工假体，如人工关节、人工晶体等作为置换的材料。本文就是与各位读者谈谈人工关节置换的系列问题。
　　一、人体关节概述
　　有人曾经问我，人体全身究竟有多少关节?作为一个医生，特别是关节外科的医生，这个问题好像应该很容易回答，其实并不是那么简单。我粗略算了一下，带有关节囊的(关节外面包着一个滑液囊)的关节，我们全身有234个之多。还有些关节外面是没有关节囊的，如耳朵里面3个小的听骨之间的关节，就没有计算在内。人体为什么会有这么多关节呢?大家都知道，我们的手腕有腕关节，这个腕关节近侧是两根骨头，当中是8块腕骨，再往远端是5根掌骨，也就是说一个腕关节里面居然又包含着许多小关节。这样加起来，人体多关节也就不足为奇了。
　　关节对于人体有着非常重要的功能。首先是力的传导，人体的重量要通过骨头和关节传达到地面。外部加在人身上的力也要通过关节传达到躯干或者其他部位。其次是提供活动，关节能够提供三维空间的活动，如手向前伸，可以向不同方向任意活动，可以把东西装进口袋里，这些活动完全要靠关节来实现。从力的传导角度来讲，关节一定要很稳定，如果不稳定，就像起重机失去了支点，就会摇晃甚至倒下来。但是从运动功能来讲，它又必须很灵活。这种灵活和稳定常常是对立的，必须恰到好处地保持平衡。所以，人体关节是非常特殊的，它在周围关节囊、韧带、肌肉的保护和带动下，保持着既稳定又灵活的双重性能。
　　二、常见关节疾病的分类及其治疗
　　目前，关节疾病大致可以分为三大类。第一类是先天性的关节疾病，一出生关节就不正常， 有的人多一个关节，有的人少一个关节，有的人关节畸形，呈半脱位或脱位状态。第二类是创伤引起的关节疾病，也就是继发性的、后天性的，如交通事故、工伤事故损伤了人体关节。第三类是后天性的关节疾病，如风湿性、类风湿性、化脓性关节炎等。各种原因所致的关节疾病，较后都可能导致关节功能的损害。除了活动范围和负重功能出现障碍以外，还有一个很重要的症状就是疼痛，严重时关节还会出现畸形，从而进一步使关节的负重和活动功能受到影响。
　　关节疾病是一个很普遍的疾病，一般来说， 50岁以上的人，至少有50%的人会产生某个关节的退行性改变，70岁以上90%的人会有一个或者一个以上的关节有问题，他们不是膝关节痛，就是肩关节痛，或是髋关节痛。医生对关节疾病的治疗也是采用循序渐进的方法。治疗刚开始时主要使用一些非侵人性的治疗方法，如服药、理疗等。药物治疗可使关节疾病得到控制，使疼痛缓解。如果服药无效，可以做注射治疗，包括肌内注射或者局部注射，后者是把一些药物注入关节里面，以消除关节炎症或增加关节腔的润滑性。注射已属侵人性治疗，如效果不明显，就需采用侵入性更大一些的治疗，即关节镜治疗。关节镜就是通过微创的技术把镜子放进关节里面，使医生能在监视屏幕上直接看到关节内部的情况。同时，医生还可以在关节内部任意一个值得怀疑的地方做活组织检查，即取下一小块组织去做病理切片。在关节镜下，还可以立即治疗所发现的问题。比如关节不平整，医生将其修平，半月软骨有破裂可以补好，关节内碎裂、脱落的小骨片、软骨片等，医生可以将它冲洗掉，或者钳夹出来，对断裂的韧带可进行修补。所以，关节镜既是一种诊断技术，又是一种治疗技术。只有当上述治疗均无效，病人的痛苦又比较大时，才需要手术干预，即采取人工关节置换术，这是少数病人的较后一步治疗。
　　三、人工关节的材料要求
　　人工关节置换就是用人工的关节假体来替换病人身上的一些关节。目前，人体上一些比较大的、有重要功能的关节，我们都有能力进行置换，比如上肢的肩、肘、腕关节，甚至手指的关节都可以置换，下肢的髋、膝、踝关节等也都能够置换。
　　那么，人工关节是用什么材料做成的呢?人体不同部位的人工关节有不同的材料选择，其共性要求是：①材料要有优良的生物相容性，也就是它放人人体里面不会导致异物排斥反应。②材料的力学性能要能够满足负重的需要，因为关节是要负重的。有人说病人的体重如果是50千克，那选用的材料只要能承受50千克就可以了，其实这是不够的。比如我们平地行走时，髋关节很高要承担6倍的体重，走路时再突然跳一下或转个弯，此时髋关节则要承担10倍的体重。如果再从两级台阶上跳下来，关节需要承担的重量就更大了。所以，关节假体的强度必须有很大的保险系数，才能确保它能够很好的长期工作。此外，关节是要活动的，假体的耐磨性能和抗疲劳性能都要非常好，要能够经得起长期的反复摩擦和反复受力。
　　关节假体的材料多数为金属类，选用的金属应能承重、耐磨，而且不引起不良反应。较早我们用316L不锈钢，以后又使用钴合金、钛合金等，也有用陶瓷的。除此以外，还有塑料，比如超高分子量聚乙烯，它的特点通俗地讲是比金属“软”一些，这是一个重大的改良。关节是由一对摩擦副组成的，以前的人工关节是金属对金属，磨损较厉害，后来英国一位医生提出，如果一个“软”一点和一个“硬”一点的材料构成一对摩擦副，就会越磨越光，反而使用耐久。所以在很长的一段时间里，金属对塑料的人工关节被认为是较好的。较近几年关节使用材料又有了发展，由于加工精度和材料性能的提高，金属对金属或金属对陶瓷的人工关节可以做得非常精密，磨损率也非常低。此外，硅橡胶材料可用来做手指关节，它的弹性非常好，能够满足手指活动的需要。
　　全世界现在每年有100多万人做人工关节置换术，现有的标准型人工关节只有几种类型，要适合百万人的需要，是不可能的。这就像我们在商店买衣服一样，如果衣服合体，当时就买走，如不合适，就需要量体裁衣，定做一件。关节假体也是这样，总有一部分病人在医院找不到合适的假体。基于这种情况，我院与上海交通大学合作，应用计算机图像技术为特殊病人定制个体化的假体，解决了特殊病人的燃眉之急，使他们也获得重建关节功能的机会。