人工髋关节假体材料-PPT.ppt

人工髋关节假体材料概述概述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髋关节的功能2 人工关节材料 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 33金属材料金属材料1.1.不锈钢不锈钢优点：强度高（屈服强度860-1000MPa）缺点：生物相容性差，疲劳强度低，耐磨损性能差用途：已淘汰2.2.钴基合金钴基合金优点：在体内接近完全惰性，对裂痕内氯化物的侵蚀有抵抗能力缺点：稍有电腐蚀，弹性模量太高（220 Gpa），应力遮挡效应高用途：股骨头材料3.3.钛及钛合金钛及钛合金钛钛 优点：抗腐蚀性能强，弹性模量低 缺点：不耐磨损，极限强度低 现状：已淘汰钛合金钛合金 优点：抗腐蚀性能强，良好的生物相容性，更高的强度，更适当的弹性模量 缺点：不耐磨损 用途：假体的非关节部分4.4.钽钽1.优点：具有类似骨小梁的弹性模量和骨整合性能用途：假体涂层，假体非关节面4高分子材料高分子材料1.1.聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）用途：用于骨水泥型假体的固定2.2.超高分子量聚乙烯（超高分子量聚乙烯（UHMWPE）优点：生物相容性好，质轻，强度较高缺点：塑型变形，表面磨损率高用途：关节内衬问题：灭菌方法会影响磨损性能 磨损颗粒导致骨溶解 硬度偏低，长期使用会产生精度偏差3.3.高交联高交联UHMWPE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4.4.硅胶硅胶用途：小关节假体（手指）5陶瓷材料陶瓷材料l种类：氧化铝，氧化锆，氧化铝基复合陶瓷l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l缺点：脆性高，弹性模量高，抗裂纹扩展能力差l用途：髋臼，股骨头，表面涂层6 人工关节摩擦界面7金属金属 vs UHMWPEl目前临床应用最多、最广的关节组合l优点：生物形容性好，低摩擦，聚乙烯内衬可做成各种特定形状，撞击后果小l缺点：聚乙烯抗磨损性能差，老化和消毒后变性l改性：提高抗磨损和抗老化性能8大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静9金属金属 vs 金属金属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优点：减少磨损缺点：2010年Depuy公司主动召回旗下两款MOM假体骨溶解+潜在的毒性和致癌风险（虽然容积磨损率低，但磨损颗粒较小，磨损颗粒总量反而较多）存在潜在的不稳定性（不能完全适合偏距内衬或高边内衬）10陶瓷陶瓷 vs 聚乙烯聚乙烯l组合：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，陶对聚乙烯可减少磨损50%（线性磨损量金对金0.2mm/y，陶对聚乙烯0.1mm/y）11陶瓷陶瓷 vs 陶瓷陶瓷l种类：氧化铝，氧化锆，氧化铝基复合材料l生产厂家：德国赛琅泰克泰克（CeramTec）第一代：BIOLOX氧化铝陶瓷关节（1974-1988），纯度低，晶体颗粒大，密度低，脆性大第二代：BIOLOX氧化铝陶瓷关节（1988-1994），晶体直径降低，密度增大第三代：BIOLOXforte（1994年至今），由微米级降为纳米级第四代：BIOLOXdelta（2003年至今），氧化铝复合陶瓷+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12陶瓷陶瓷 vs 金属金属l组合：陶瓷头+金属内衬l与金对金相比，磨损降低了近100倍l问题：金属内衬磨损较重，金属离子浓度增加13假体固定方式假体固定方式14生物学固定生物学固定p目的目的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（ingrowth）和贴附（ongrowth）于假体，实现骨整合（osseointegration），实现远期生物学固定p表面材料表面材料陶瓷材料：氧化铝，氧化锆，氧化铝/氧化锆，ZrO2/HA中间涂层羟基磷灰石（HA）：力学性能较弱，加入TiO2和/或ZrO2钛和钛合金：TiO2涂层（复合氧化，微弧氧化）连通多孔钛涂层（高温烧结，碱热处理）钽：多孔钽（“金属骨小梁”），较高的机械强度，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15生物学固定生物学固定p表面类型表面类型巨孔型表面：早期，孔径1-2mm左右，孔隙率50%，有孔金属型，珊瑚面型，珍珠面型微孔型表面：最佳孔径150-400/700m，孔隙率在30-60%，厚度0.8-2mm，二维微孔表面（钴铬钼珠粒烧结，HA喷砂），三维微孔表面（离子喷涂，化学沉积）复合涂层表面：材料复合涂层（HA+TiO2/ZrO2/Ti/生物玻璃），结构复合涂层（多孔金属复合HA，金属喷砂表面复合HA，多孔表面+BMP）p表面处理方法表面处理方法等离子喷涂技术（应用最广泛，涂层不均匀，制备过程中HA产生裂纹，HA因高温分解）电泳沉积（需对基体进行热处理）高温烧结溶胶-凝胶微弧氧化快速仿生化学沉积16