0

3
1

文字

分享

0
3
1

全人工髖關節手術不用怕!醫師幾個重點提醒你

careonline_96
・2021/03/18 ・2221字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 484 ・五年級

人類是直立行走的物種,髖關節扮演相當重要的角色。球狀的股骨頭裝在碗狀的髖臼裡,讓髖關節能夠達到相當大的活動度。因為髖關節需要負載全身體重,承受很大的壓力,倘若髖關節受損、活動角度受限,將讓患者連站立、坐下都出現問題,對生活品質造成極大衝擊。

中國醫藥大學附設醫院骨科洪誌鴻醫師指出,當髖關節疼痛時,可以使用一些消炎、止痛藥,但當髖關節結構損壞時,勢必需要接受人工髖關節置換手術,以免讓髖關節的問題惡化。

為了解決髖關節損壞的難題,早在 1930 年代便有醫師嘗試使用不銹鋼製成的人工髖關節進行全人工髖關節置換手術。因為髖關節需要承重且頻繁活動,所以人工髖關節的材質、設計與手術技術也持續改良。

「要進行人工髖關節置換手術,得先通過多層肌肉與軟組織。」洪誌鴻醫師解釋,「傳統手術會直接切斷肌肉,造成較多的破壞,術後疼痛較嚴重、恢復期較長。近年來發展出來的『前側入路人工髖關節置換手術』,會從肌肉的間隙進入,減少對肌肉、軟組織的破壞,讓患者可以恢復較快、疼痛較少、步態也較穩定。」

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

經過多年的蛻變,除了手術技術的進步,人工髖關節的材質也持續進化。

全人工髖關節,幾個重點要注意

全人工髖關節組件包含「髖臼杯」、「髖臼襯墊」、「股骨頭」、「股骨柄」。在髖臼這端,醫師會將髖臼杯鎖入髖臼窩,然後裝入髖臼襯墊;在股骨這端,醫師會將損壞的股骨頭切除,將股骨柄裝入股骨幹中,再鎖上人工股骨頭。

洪誌鴻醫師說明,選擇全人工髖關節時我們會關心幾個重點,包括髖臼杯要牢牢固定在髖臼窩裡、人工股骨頭與髖臼襯墊要耐磨且低摩擦、股骨能夠生長癒合將股骨柄牢牢固定,因為各組件的任務不同,材質需求皆不相同。

「髖臼杯」:固定於髖臼窩中,大多使用金屬材質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

「髖臼襯墊」:相當常見的是塑膠襯墊,過去是用聚乙烯來製作,但在反覆摩擦之後可能出現碎屑,導致併發症,所以發展出多種高耐磨聚乙烯來改善。後續又開發出陶瓷材質的髖臼襯墊,陶瓷是生物相容性高、且相當安定的材質。

「人工股骨頭」:人工股骨頭與髖臼襯墊間的接觸面是人工髖關節的主要摩擦面,目前有不同抗摩擦耗損材質的搭配選擇。可使用合金製作,搭配塑膠襯墊;也可以使用陶瓷製作,搭配塑膠襯墊或陶瓷襯墊。陶瓷材質具有高拋光性與高抗斷裂性,能夠有效降低接觸面間的摩擦力,且拉長人工關節的使用年限。

「人工股骨柄」:使用合金製作,會插入股骨幹中。為了預防鬆脫,股骨柄與骨頭的接觸面會進行各種處理,以幫助骨頭癒合將骨骨柄牢牢固定。有些是將股骨柄表面處理得較粗糙,增加摩擦力;有些是使用「羥基磷灰石塗層(hydroxyapatite)」。

羥基磷灰石塗層與人體骨骼的成分相似,有良好的生物相容性,在骨頭復原癒合的過程中,新生骨頭組織能夠與羥基磷灰石塗層結合。股骨柄全部塗層可增加長期穩定度,減少脫落的機會。因為不使用骨水泥,可避免出現過敏反應、骨水泥栓塞症後群。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

目前全人工髖關節的品項眾多,有健保及自費品項,材質、特性、設計不盡相同,患者可與醫師討論,選擇合適的全人工髖關節。

全人工髖關節置換,術後負重活動愛注意

全人工髖關節置換術後務必注意負重與活動度,剛手術完那段時間可以走路,但是只能負擔部份體重,暫時不能任意跑跳,洪誌鴻醫師提醒,等到六個月後,骨頭與植入物的接觸面癒合長好了,才能脫離枴杖或助行器,漸漸恢復溫和的運動。

洪誌鴻醫師說,接受全人工髖關節置換術後,在髖關節內收或髖關節屈曲時要特別留意,若超過 90 度,人工髖關節可能會脫臼。

平躺的時候請維持髖關節外展,大約是將一個枕頭平放於兩腿間的姿勢,不能讓兩腿交叉,翻身時兩腿須維持夾兩顆枕頭的距離。椅子、馬桶要夠高,不可讓膝關節高於髖關節,不可以翹腳。洗澡建議採淋浴方式,不可直接坐進浴缸裡。記得不能過度彎腰撿地上的東西。患者最好維持理想體重,避免髖關節承受過大的壓力。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

若開刀部位發紅、腫脹、滲液,活動時聽到髖關節有異常聲音或感到異常疼痛,皆要盡快回診。

貼心小叮嚀

洪誌鴻醫師說,當髖關節出現疼痛、活動角度受限時,務必盡快就醫檢查。髖關節損壞,可不是吃吃止痛藥,勉強不痛就好,如果讓損壞的骨頭承重將持續對髖關節造成破壞,增加併發症的風險,且影響後續的治療。

人工髖關節手術技術的進步,如前側入路人工髖關節置換手術的發展,能減少術後疼痛、增加步態穩定度;人工髖關節材質的進步,能減少摩擦力、增加耐用度,這些發展都有助於提升治療品質。及早就醫、及早治療,才能達到較佳的預後。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
careonline_96
696 篇文章 ・ 281 位粉絲
台灣最大醫療入口網站

0

0
0

文字

分享

0
0
0
不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
251 篇文章 ・ 321 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia
繁 简