人体髋关节_PPT幻灯片

2.0陶瓷材料
▪ 生物陶瓷根据生物活性分为：
▪ ①生物惰性陶瓷（氧化铝、氧化锆）：稳定性高、 机械强度好
▪ ②生物活性陶瓷（羟基磷灰石、磷酸三钙）：骨 传导特点、活骨整合的性能
2.1生物陶瓷的优点
▪ 陶瓷材料的离子结构可以吸引带极性的液 体，使之均匀地覆盖在陶瓷的表面，有利 于形成流体薄膜润滑效果；并且陶瓷材料 硬度高、磨损率低、磨损颗粒小；它还可 以在潮湿的条件下正常工作，克服了金属 假体在体内潮湿环境下容易释放金属离子 的问题。
▪ 1、生物医学金属材料 ▪ 2、生物陶瓷 ▪ 3、复合材料
金属材料缺点
▪ ⅰ金属的弹性模量（100~200GPa）与人体骨骼
（1~30GPa）相差甚远，导致应力遮挡效应，从
而引起假肢的疏松；ⅱ由于金属是生物惰性材料，
植入人体后始终作为宿主的一体存在，容易变形
和松动：ⅲ金属在人体内的富氧环境中能在其表
一、是髋关节置换，已 经成为整形外科投资最大、发展最突出的 领域之一，在老年髋关节疾患中取得了良 好的临床效果。这种治疗方式可以矫正髋 关节畸形、消除疼痛、恢复髋关节功能， 从而提高了患者的生活质量。但由于存在 假体磨损、无菌性松动、脱位等并发症， 对年轻、活动度要求高的患者不能提供理 想、长久的临床疗效，特别是对于年轻、 活动度要求高的患者，活动度、稳定性及 耐用性就显得尤为重要。
2.5陶瓷的材料学特点
▪ ⑴出色的耐磨性 ▪ ⑵极高的硬度 ▪ ⑶良好的生物相溶性
2.6陶瓷假体总结
▪ 当前陶瓷质量的提高和制造工艺的进步使得陶瓷 得到大量应用，陶瓷材料的耐磨损性、可靠性及 稳定性较其他材料有很大的优势，陶瓷-陶瓷的组 合已被证实是目前磨损率最低的假体组合，近年 来出现的新型氧化铝基复合陶瓷，进一步提高了 陶瓷的质量。越来越多的研究认为陶瓷-陶瓷髋关 节是年轻患者的最佳选择。虽然陶瓷头和内衬的 选择范围非常有限，陶瓷部件的碎裂等问题都制 约了陶瓷假体的使用，相信随着材料质量的提升 和生产工艺的发展，陶瓷假体的应用前景是非常 广阔的。
面形成2~5nm厚的氧化层，其在摩擦作用下容易 脱落，在脱落部位金属假体释放金属离子和颗粒， 一方面增大了磨损率，另一方面释放的金属离子 具有潜在的毒性，这些缺点严重影响了金属型人 工髋关节的长期应用效果
1.2目前医用金属材料
▪ 基础金属材料常为医用不锈钢、钴基合金和钛合金。
⑴钴基合金：优点：最为广泛的生物材料，较不锈钢强度高、 模量低，生物相容性好，且抗腐蚀能力强、耐磨性能好等， 故在关节置换中得到了充分的应用。但其也具有不可矿局的 缺点：韧性差而不适合机械加工，并且钴、铬金属离子具有 毒性。
2.3羟qiǎng基磷灰石（自己看，了解即可）
▪ 于20世纪70年代首次成功用于临床。羟基 磷灰石是构成骨和牙的主要无机质，具有 优越的生物相容性，喷涂假体和骨床容易 获得更坚强的结合强度；假体近端的可拆 卸领托有效阻止了可能存在的聚乙烯颗粒 迁移。喷涂钛质解剖柄股骨假体能提供均 匀的应力分布，有效减低应力遮挡，有利 于假体获得确切的股长入固定。有利于促 进骨长入，并且能有效避免术后的大腿疼。
▪ 选择一种合适的骨关节置换材料需要进行 两个基本的考虑：植入体的功能要求和与 人体内的反应。植入体的功能指它在预期 寿命内实现其代替组织的生理功能。人体 内的反应应当从两方面来测试：生理环境 对材料性能的影响和材料及任何可能发生 的降解对人体的局部的和系统的生理的影 响。
二、人体髋关节假体材料的种类
2.1氧化铝陶瓷（自己看，了解即可）
▪ 目前常用的高纯度氧化铝是氧化铝粉末在1 600~1 800 ℃的高温下烧结而成。20世 纪90 年代后采用的新制造工艺减少了杂质， 提高了材料的致密性。其具有化学惰性及 良好的抗腐蚀能力。但氧化铝陶瓷韧性较 金属低，氧化铝陶瓷制成的股骨头直径必 须大于或等于28 mm。近10 年来氧化铝 陶瓷制成的人工髋关节在临床上取得了令 人满意的结果。
3、复合材料
▪ 定义：是由两种或两种以上不同材料复合 而成的生物医学材料，主要用于修复或替 换人体组织、器官或增进其功能以及人工 器官的制造。
3.1碳纤维增强的聚醚酮复合材料
▪ 是生物和力学相容性较好的髋关节假体复 合材料。具有良好的促成骨细胞增生及黏 附性能，且具有优良的生物相容性、化学 稳定性、力学相容性、抗液体渗入、抗磨 损、耐疲劳优点。
⑵钛合金：临床上应用较多的是Ti-6AI-4V，优点：其密度低、 强度高、延展性好，耐蚀性和抗疲劳性均优于不锈钢与钴基 合金，弹性模量与人体骨骼相近，是目前金属型髋关节假体 最适宜的材料。缺点：是磨损性比钴基合金差。
2、生物陶瓷
定义：医用生物陶瓷材料化学性质稳定，生 物相容性良好。生物陶瓷主要包括两类： 分别为惰性生物陶瓷（如氧化铝、医用碳 素材料等）和生物活性陶瓷（如羟基磷灰 石和生物活性玻璃等）。
2.2氧化锆陶瓷（自己看，了解即可）
▪ 氧化锆陶瓷：氧化锆陶瓷的密度、韧性和强度都 高于氧化铝陶瓷，降低了陶瓷假体破裂的风险， 而且可以制成22 mm 的股骨头。氧化锆陶瓷在 1985 年首次制成股骨头假体在临床使用。然而， 纯氧化锆是不稳定的，它有3 种晶体状态：单晶 体、四角形、立方体。状态的变化导致其稳定性 差并容易破裂，必须添加稳定剂（常用氧化钇） 使之保持在四角形状态才能使其稳定性得到维持， 并获得最佳的机械特性。对氧化锆陶瓷的争议较 大，有学者不建议使用氧化锆陶瓷股骨头，认为 氧化锆与金属股骨头临床使用差异不大，并且有 假体碎裂等可能的并发症。
3.2碳纤维增强的聚砜（fēng）复合材料
2.4其他陶瓷材料
▪ 此外，为了各取氧化铝和氧化锆陶瓷的优 点，近年还研究出新型氧化铝基复合陶瓷， 这种材料将氧化铝、氧化锆、氧化铬等结 合在一起，其材料密度、强度、韧性均较 氧化铝和氧化锆更大，生物相容性及耐磨 损性等性能也更优异，是一种值得期待的 新型材料。此外人们还在研究新的更加耐 磨的陶瓷材料，如碳化硅（SiC）和氮化硅 （Si3N4）等。