人工髋关节运动副中的摩擦学

 

对于人工关节的功能,摩擦学起着重要的作用。髋关节需要承受很大的运动负载,在正常行走情况下,这一负载数倍于体重,并且可能伴随有其他多种运动方式。摩擦、磨损和润滑是影响置换关节寿命的关键因素。其中,摩擦是关节置换术的重要考虑因素;磨损的重要性不仅仅局限于假体部件的完整性上,还体现在可引起不良生物反应的磨屑上;润滑是降低摩擦和磨损的最有效手段。

摩擦

通常,摩擦会对运动起阻碍作用。

磨损

      磨损定义为由于关节面间的相对运动而在两承载面间产生的物质损失。对于人工关节,磨损会降低承载面的几何精度,继而影响承载面的摩擦性能和运动方式,磨损产生的磨屑还会引起机体的不良反应。

润滑

润滑一般是指人工关节两承载面之间润滑剂的存在。进行关节置换后,假体间润滑液状态类似于骨性关节炎患者的关节滑液状态。

对于人工髋关节,研究不同材料人工髋关节的摩擦磨损和润滑机理,掌握其摩擦学规律,进一步减小其植入患者体内后的磨损,对其在临床上的成功使用具有重要意义。

陶瓷对陶瓷人工髋关节中的磨损

 

 

 人工髋关节摩擦面根据组成材料不同可分为两类:

(1)软对硬:如聚乙烯对金属,聚乙烯对陶瓷。

(2)硬对硬:如金属对金属,陶瓷对陶瓷。

不同承载表面的髋关节假体的磨损体积与线性磨损率如下表所示。

从摩擦磨损看陶瓷对陶瓷人工髋关节

     数据表明:陶瓷对陶瓷承载表面磨损率最低。

      陶瓷-陶瓷界面组合是目前磨损率最低的界面组合,其体外磨损试验结果为0.5mm3/106周次,临床翻修的陶瓷假体15年仅磨损数微米,线性磨损率为每年0.001mm,是金属-聚乙烯界面1/2000,金属-金属界面的1/100。

      陶瓷-陶瓷组合已被证实是目前最耐磨损的假体组合,并且是年轻髋关节病变患者和对髋关节使用寿命要求较高的患者的最佳选择。

第四代BIOLOX ® delta陶瓷关节

 

 

      氧化铝陶瓷人工髋关节应用历程经过了四个阶段,不同阶段陶瓷磨擦界面呈现出各自特点。

不同阶段氧化铝陶瓷人工髋关节材料的磨擦界面特性

从摩擦磨损看陶瓷对陶瓷人工髋关节

       第四代陶瓷氧化锆陶瓷晶体散布于氧化铝晶格之间,利用其可以在外力作用下改变相态的特征,起到缓冲作用而吸收应力,同时由于加入氧化锶,在氧化铝晶体之间形成小样板的晶体结构,相对于前三代陶瓷有更好的强度、韧度与热稳定性。

       

从摩擦磨损看陶瓷对陶瓷人工髋关节

陶瓷对陶瓷人工髋关节

第四代粉陶人工髋关节假体材料是目前国际上最先进的人工髋关节材料。临床结果表明:陶瓷对陶瓷人工髋关节具有良好的摩擦、磨损、润滑性能,临床治疗随访结果显示陶瓷对陶瓷人工髋关节假体置换后磨损颗粒极少,不会发生骨溶解。

  病例分享

从摩擦磨损看陶瓷对陶瓷人工髋关节

从摩擦磨损看陶瓷对陶瓷人工髋关节

从摩擦磨损看陶瓷对陶瓷人工髋关节

 

 

从摩擦磨损看陶瓷对陶瓷人工髋关节

原文始发于微信公众号(春立正达):从摩擦磨损看陶瓷对陶瓷人工髋关节

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作者 gan, lanjie