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1、会计学1人工人工(rngng)髋关节假体材料马瑞髋关节假体材料马瑞第一页，共17页。概述概述概述概述(i sh)(i sh)(i sh)(i sh)l人工髋关节置换术（THA）历经一个多世纪的发展，已成为治疗关节疾病的标准手术之一l人工关节的发展史也可看作是一部生物材料和工程技术的发展史l人工关节不可能一劳永逸，THA失败的主要原因：松动和脱位l人工关节材料和设计的改进，目的为增加假体的存活率和改善(gishn)髋关节的功能第1页/共16页第二页，共17页。 人工关节材料(cilio) 金属类金属类1 1 1 1高分子类高分子类2 2 2 2陶瓷类陶瓷类3 3 3 3第2页/共16页第三页，共
2、17页。金属材料金属材料金属材料金属材料 不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢 优点：强度高（屈服强度优点：强度高（屈服强度优点：强度高（屈服强度优点：强度高（屈服强度860-1000MPa860-1000MPa860-1000MPa860-1000MPa） 缺点：生物相容性差，疲劳强度低，耐磨损性能差缺点：生物相容性差，疲劳强度低，耐磨损性能差缺点：生物相容性差，疲劳强度低，耐磨损性能差缺点：生物相容性差，疲劳强度低，耐磨损性能差 用途用途用途用途(yngt)(yngt)(yngt)(yngt)：已淘汰：已淘汰：已淘汰：已淘汰 钴基合金钴基合金钴基合金钴基合金 优点：在体内接近完全惰性，对裂痕内氯化物的
3、侵蚀有抵抗能力优点：在体内接近完全惰性，对裂痕内氯化物的侵蚀有抵抗能力优点：在体内接近完全惰性，对裂痕内氯化物的侵蚀有抵抗能力优点：在体内接近完全惰性，对裂痕内氯化物的侵蚀有抵抗能力 缺点：稍有电腐蚀，弹性模量太高（缺点：稍有电腐蚀，弹性模量太高（缺点：稍有电腐蚀，弹性模量太高（缺点：稍有电腐蚀，弹性模量太高（220 Gpa220 Gpa220 Gpa220 Gpa），应力遮挡效应高），应力遮挡效应高），应力遮挡效应高），应力遮挡效应高 用途用途用途用途(yngt)(yngt)(yngt)(yngt)：股骨头材料：股骨头材料：股骨头材料：股骨头材料 钛及钛合金钛及钛合金钛及钛合金钛及钛合金 钛
4、钛钛钛 优点：抗腐蚀性能强，弹性模量低优点：抗腐蚀性能强，弹性模量低优点：抗腐蚀性能强，弹性模量低优点：抗腐蚀性能强，弹性模量低 缺点：不耐磨损，极限强度低缺点：不耐磨损，极限强度低缺点：不耐磨损，极限强度低缺点：不耐磨损，极限强度低 现状：已淘汰现状：已淘汰现状：已淘汰现状：已淘汰 钛合金钛合金钛合金钛合金 优点：抗腐蚀性能强，良好的生物相容性，更高的强度，更适当的弹性优点：抗腐蚀性能强，良好的生物相容性，更高的强度，更适当的弹性优点：抗腐蚀性能强，良好的生物相容性，更高的强度，更适当的弹性优点：抗腐蚀性能强，良好的生物相容性，更高的强度，更适当的弹性模量模量模量模量 缺点：不耐磨损缺点：不
5、耐磨损缺点：不耐磨损缺点：不耐磨损 用途用途用途用途(yngt)(yngt)(yngt)(yngt)：假体的非关节部分：假体的非关节部分：假体的非关节部分：假体的非关节部分 钽钽钽钽 优点：具有类似骨小梁的弹性模量和骨整合性能优点：具有类似骨小梁的弹性模量和骨整合性能优点：具有类似骨小梁的弹性模量和骨整合性能优点：具有类似骨小梁的弹性模量和骨整合性能 用途用途用途用途(yngt)(yngt)(yngt)(yngt)：假体涂层，假体非关节面：假体涂层，假体非关节面：假体涂层，假体非关节面：假体涂层，假体非关节面第3页/共16页第四页，共17页。高分子材料高分子材料高分子材料高分子材料(cilio
6、)(cilio)(cilio)(cilio) 聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（PMMAPMMAPMMAPMMA） 用途：用于骨水泥型假体的固定用途：用于骨水泥型假体的固定用途：用于骨水泥型假体的固定用途：用于骨水泥型假体的固定 超高分子量聚乙烯（超高分子量聚乙烯（超高分子量聚乙烯（超高分子量聚乙烯（UHMWPEUHMWPEUHMWPEUHMWPE） 优点：生物相容性好，质轻，强度较高优点：生物相容性好，质轻，强度较高优点：生物相容性好，质轻，强度较高优点：生物相容性好，质轻，强度较高 缺点：塑型变形，表面磨损率高缺点：塑型变形，表面磨损率高缺点：塑型变形
7、，表面磨损率高缺点：塑型变形，表面磨损率高 用途：关节内衬用途：关节内衬用途：关节内衬用途：关节内衬 问题：问题：问题：问题： 灭菌方法会影响磨损性能灭菌方法会影响磨损性能灭菌方法会影响磨损性能灭菌方法会影响磨损性能 磨损颗粒导致骨溶解磨损颗粒导致骨溶解磨损颗粒导致骨溶解磨损颗粒导致骨溶解 硬度硬度硬度硬度(yngd)(yngd)(yngd)(yngd)偏低，长期使用会产生精度偏差偏低，长期使用会产生精度偏差偏低，长期使用会产生精度偏差偏低，长期使用会产生精度偏差 高交联高交联高交联高交联UHMWPEUHMWPEUHMWPEUHMWPE 加强聚乙烯的抗磨损性能加强聚乙烯的抗磨损性能加强聚乙烯的
8、抗磨损性能加强聚乙烯的抗磨损性能 交联改性，离子注入改性，纤维填充改性交联改性，离子注入改性，纤维填充改性交联改性，离子注入改性，纤维填充改性交联改性，离子注入改性，纤维填充改性 硅胶硅胶硅胶硅胶 用途：小关节假体（手指）用途：小关节假体（手指）用途：小关节假体（手指）用途：小关节假体（手指）第4页/共16页第五页，共17页。陶瓷材料陶瓷材料l l种类：氧化铝，氧化锆，氧化铝基复合陶瓷种类：氧化铝，氧化锆，氧化铝基复合陶瓷l l优点：高度的表面亲水性，极度惰性，生物形容性好，优点：高度的表面亲水性，极度惰性，生物形容性好，磨损率极低磨损率极低l l缺点：脆性高，弹性模量高，抗裂纹扩展缺点：脆性
9、高，弹性模量高，抗裂纹扩展(kuzhn)(kuzhn)能能力差力差l l用途：髋臼，股骨头，表面涂层用途：髋臼，股骨头，表面涂层第5页/共16页第六页，共17页。 人工关节摩擦(mc)界面第6页/共16页第七页，共17页。金属金属金属金属(jnsh) vs UHMWPE(jnsh) vs UHMWPE(jnsh) vs UHMWPE(jnsh) vs UHMWPEl l目前临床应用最多、最广目前临床应用最多、最广的关节的关节(gunji)(gunji)组合组合l l优点：生物形容性好，低优点：生物形容性好，低摩擦，聚乙烯内衬可做成摩擦，聚乙烯内衬可做成各种特定形状，撞击后果各种特定形状，撞击后
10、果小小l缺点：聚乙烯抗磨损性能差，老化和消毒(xio d)后变性l改性：提高抗磨损和抗老化性能第7页/共16页第八页，共17页。金属金属金属金属(jnsh) vs (jnsh) vs (jnsh) vs (jnsh) vs 金属金属金属金属(jnsh)(jnsh)(jnsh)(jnsh)l第一代：钴铬合金制成的带头股骨柄+臼杯，失败率高，不良的假体设计和粗糙的制作工艺导致l第二代：碳增强的钴铬钼合金l优点：减少磨损l缺点：2010年Depuy公司主动召回旗下两款MOM假体l骨溶解+潜在的毒性和致癌风险（虽然(surn)容积磨损率低，但磨损颗粒较小，磨损颗粒总量反而较多）l存在潜在的不稳定性（不
11、能完全适合偏距内衬或高边内衬）第8页/共16页第九页，共17页。陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷(toc) vs (toc) vs (toc) vs (toc) vs 聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯l组合(zh)：陶瓷股骨头和UHMWPE臼杯l陶瓷头可为氧化铝或氧化锆l与金对金相比，陶对聚乙烯可减少(jinsho)磨损50%（线性磨损量金对金0.2mm/y，陶对聚乙烯0.1mm/y）第9页/共16页第十页，共17页。陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷(toc) vs (toc) vs (toc) vs (toc) vs 陶瓷陶瓷陶瓷陶瓷(toc)(toc)(toc)(toc)l种类：氧化铝，氧化锆，氧化铝基复合(fh)材料l生产厂家
12、：德国赛琅泰克泰克（CeramTec）l第一代：BIOLOX氧化铝陶瓷关节（1974-1988），纯度低，晶体颗粒大，密度低，脆性大l第二代：BIOLOX氧化铝陶瓷关节（1988-1994），晶体直径降低，密度增大l第三代：BIOLOXforte（1994年至今），由微米级降为纳米级l第四代：BIOLOXdelta（2003年至今），氧化铝复合(fh)陶瓷+纳米氧化锆+三氧化二铬+锶铝氧化铬+氧化钇），提高断裂强度，抑制裂纹扩展l优点：耐磨损，低摩擦，组织相容性好（组织对磨损颗粒的反应轻）l缺点：陶瓷碎裂，假体撞击l注意事项：禁忌混用不同品牌产品，植入前彻底清洗假体接触面，禁止金属工具直接敲击
13、第10页/共16页第十一页，共17页。陶瓷陶瓷(toc) vs (toc) vs 金属金属l组合：陶瓷头+金属(jnsh)内衬l与金对金相比，磨损降低了近100倍l问题：金属(jnsh)内衬磨损较重，金属(jnsh)离子浓度增加第11页/共16页第十二页，共17页。假体固定假体固定(gdng)(gdng)方式方式第12页/共16页第十三页，共17页。生物学固定生物学固定(gdng)p目的目的(md)p通过假体紧密压配达到早期稳定；通过假体表面通过假体紧密压配达到早期稳定；通过假体表面处理，使骨长入（处理，使骨长入（ingrowth）和贴附）和贴附（ongrowth）于假体，实现骨整合）于假体，
14、实现骨整合（osseointegration），实现远期生物学固定），实现远期生物学固定p表面材料表面材料p陶瓷材料：氧化铝，氧化锆，氧化铝陶瓷材料：氧化铝，氧化锆，氧化铝/氧化锆，氧化锆，ZrO2/HA中间涂层中间涂层p羟基磷灰石（羟基磷灰石（HA）：力学性能较弱，加入）：力学性能较弱，加入TiO2和和/或或ZrO2p钛和钛合金：钛和钛合金：pTiO2涂层（复合氧化，微弧氧化）涂层（复合氧化，微弧氧化）p连通多孔钛涂层（高温烧结，碱热处理）连通多孔钛涂层（高温烧结，碱热处理）p钽：多孔钽（钽：多孔钽（“金属骨小梁金属骨小梁”），较高的机械强），较高的机械强度，弹性模量介于一定的皮质骨和松质骨
15、之间，度，弹性模量介于一定的皮质骨和松质骨之间，具有一定延展性具有一定延展性第13页/共16页第十四页，共17页。生物学固定生物学固定(gdng)p表面类型表面类型p巨孔型表面：早期，孔径巨孔型表面：早期，孔径1-2mm左右，孔隙率左右，孔隙率50%，有孔，有孔金属型，珊瑚面型，珍珠面型金属型，珊瑚面型，珍珠面型p微孔型表面：最佳孔径微孔型表面：最佳孔径150-400/700m，孔隙率在，孔隙率在30-60%，厚度，厚度0.8-2mm，二维微孔表面（钴铬钼珠粒烧结，二维微孔表面（钴铬钼珠粒烧结，HA喷喷砂），三维微孔表面（离子喷涂，化学沉积）砂），三维微孔表面（离子喷涂，化学沉积）p复合涂层表
16、面：材料复合涂层（复合涂层表面：材料复合涂层（HA+TiO2/ZrO2/Ti/生物玻生物玻璃），结构复合涂层（多孔金属复合璃），结构复合涂层（多孔金属复合HA，金属喷砂表面复，金属喷砂表面复合合HA，多孔表面，多孔表面+BMP）p表面处理方法表面处理方法p等离子喷涂技术（应用最广泛，涂层不均匀，制备过程中等离子喷涂技术（应用最广泛，涂层不均匀，制备过程中HA产生裂纹，产生裂纹，HA因高温分解）因高温分解）p电泳沉积（需对基体电泳沉积（需对基体(j t)进行热处理）进行热处理）p高温烧结高温烧结p溶胶溶胶-凝胶凝胶p微弧氧化微弧氧化p快速仿生化学沉积快速仿生化学沉积第14页/共16页第十五页，共17页。谢谢谢谢(xi xie)(xi xie)！第15页/共16页第十六页，共17页。内容(nirng)总结会计学。人工髋关节置换术（THA）历经一个多世纪的发展，已成为治疗关节疾病的标准手术之一。人工关节的发展史也可看作是一部生物材料和工程技术的发展史。优点：强度高（屈服强度860-1000MPa）。用途：假体涂层，假体非关节面。存在潜在的不稳定性（不能完全适合偏距内衬或高边内衬）。与金对金相比，磨损降低了近100倍。问题：金属内衬磨损较重，金属离子浓度增加(zngji)。TiO2涂层（复合氧化，微弧氧化）。谢谢。第15页/共16页第十七页，共17页。
