人工髖關(guān)節(jié)假體材料馬瑞

人工髖關(guān)節(jié)假體材料（一）馬瑞西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨一科西安交通大學(xué)關(guān)節(jié)外科中心概述人工髖關(guān)節(jié)置換術(shù)（THA）歷經(jīng)一種多世紀(jì)的發(fā)展，已成為治療關(guān)節(jié)疾病的原則手術(shù)之一人工關(guān)節(jié)的發(fā)展史也可看作是一部生物材料和工程技術(shù)的發(fā)展史人工關(guān)節(jié)不可能一勞永逸，THA失敗的主要原因：松動和脫位人工關(guān)節(jié)材料和設(shè)計的改善，目的為增長假體的存活率和改善髖關(guān)節(jié)的功能

?人工關(guān)節(jié)材料

金屬類1高分子類2陶瓷類3金屬材料不銹鋼優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高（屈服強(qiáng)度860-1000MPa）缺陷：生物相容性差，疲勞強(qiáng)度低，耐磨損性能差用途：已淘汰鈷基合金優(yōu)點(diǎn)：在體內(nèi)接近完全惰性，對裂痕內(nèi)氯化物的侵蝕有抵抗能力缺陷：稍有電腐蝕，彈性模量太高（220Gpa），應(yīng)力遮擋效應(yīng)高用途：股骨頭材料鈦及鈦合金鈦優(yōu)點(diǎn)：抗腐蝕性能強(qiáng)，彈性模量低缺陷：不耐磨損，極限強(qiáng)度低現(xiàn)狀：已淘汰鈦合金優(yōu)點(diǎn)：抗腐蝕性能強(qiáng)，良好的生物相容性，更高的強(qiáng)度，更合適的彈性模量缺陷：不耐磨損用途：假體的非關(guān)節(jié)部分鉭優(yōu)點(diǎn)：具有類似骨小梁的彈性模量和骨整合性能用途：假體涂層，假體非關(guān)節(jié)面高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）用途：用于骨水泥型假體的固定超高分子量聚乙烯（UHMWPE）優(yōu)點(diǎn)：生物相容性好，質(zhì)輕，強(qiáng)度較高缺陷：塑型變形，表面磨損率高用途：關(guān)節(jié)內(nèi)襯問題：⑴滅菌措施會影響磨損性能⑵磨損顆粒造成骨溶解⑶硬度偏低，長久使用會產(chǎn)生精度偏差高交聯(lián)UHMWPE加強(qiáng)聚乙烯的抗磨損性能交聯(lián)改性，離子注入改性，纖維填充改性硅膠用途：小關(guān)節(jié)假體（手指）陶瓷材料種類：氧化鋁，氧化鋯，氧化鋁基復(fù)合陶瓷優(yōu)點(diǎn)：高度的表面親水性，極度惰性，生物形容性好，磨損率極低缺陷：脆性高，彈性模量高，抗裂紋擴(kuò)展能力差用途：髖臼，股骨頭，表面涂層

?人工關(guān)節(jié)摩擦界面金屬vsUHMWPE目前臨床應(yīng)用最多、最廣的關(guān)節(jié)組合優(yōu)點(diǎn)：生物形容性好，低摩擦，聚乙烯內(nèi)襯可做成多種特定形狀，撞擊后果小缺陷：聚乙烯抗磨損性能差，老化和消毒后變性改性：提升抗磨損和抗老化性能金屬vs金屬第一代：鈷鉻合金制成的帶頭股骨柄+臼杯，失敗率高，不良的假體設(shè)計和粗糙的制作工藝造成第二代：碳增強(qiáng)的鈷鉻鉬合金優(yōu)點(diǎn)：降低磨損缺陷：2023年Depuy

企業(yè)主動召回旗下兩款MOM假體⑴骨溶解+潛在的毒性和致癌風(fēng)險（雖然容積磨損率低，但磨損顆粒較小，磨損顆?？偭糠炊^多）⑵存在潛在的不穩(wěn)定性（不能完全適合偏距內(nèi)襯或高邊內(nèi)襯）陶瓷vs聚乙烯組合：陶瓷股骨頭和UHMWPE臼杯陶瓷頭可為氧化鋁或氧化鋯與金對金相比，陶對聚乙烯可降低磨損50%（線性磨損量金對金>0.2mm/y，陶對聚乙烯0.1mm/y）陶瓷vs陶瓷種類：氧化鋁，氧化鋯，氧化鋁基復(fù)合材料生產(chǎn)廠家：德國賽瑯泰克泰克（CeramTec）第一代：BIOLOX氧化鋁陶瓷關(guān)節(jié)（1974-1988），純度低，晶體顆粒大，密度低，脆性大第二代：BIOLOX氧化鋁陶瓷關(guān)節(jié)（1988-1994），晶體直徑降低，密度增大第三代：BIOLOXforte（1994年至今），由微米級降為納米級第四代：BIOLOXdelta（2023年至今），氧化鋁復(fù)合陶瓷+納米氧化鋯+三氧化二鉻+鍶鋁氧化鉻+氧化釔），提升斷裂強(qiáng)度，克制裂紋擴(kuò)展優(yōu)點(diǎn)：耐磨損，低摩擦，組織相容性好（組織對磨損顆粒的反應(yīng)輕）缺陷：陶瓷碎裂，假體撞擊注意事項：禁忌混用不同品牌產(chǎn)品，植入前徹底清洗假體接觸面，禁止金屬工具直接敲擊陶瓷vs金屬組合：陶瓷頭+金屬內(nèi)襯與金對金相比，磨損降低了近100倍問題：金屬內(nèi)襯磨損較重，金屬離子濃度增長假體固定方式生物學(xué)固定目的經(jīng)過假體緊密壓配達(dá)成早期穩(wěn)定；經(jīng)過假體表面處理，使骨長入（ingrowth）和貼附（ongrowth）于假體，實(shí)現(xiàn)骨整合（osseointegration），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)期生物學(xué)固定表面材料陶瓷材料：氧化鋁，氧化鋯，氧化鋁/氧化鋯，ZrO2/HA中間涂層羥基磷灰石（HA）：力學(xué)性能較弱，加入TiO2和/或ZrO2鈦和鈦合金：TiO2涂層（復(fù)合氧化，微弧氧化）連通多孔鈦涂層（高溫?zé)Y(jié)，堿熱處理）鉭：多孔鉭（“金屬骨小梁”），較高的機(jī)械強(qiáng)度，彈性模量介于一定的皮質(zhì)骨和松質(zhì)骨之間，具有一定延展性生物學(xué)固定表面類型巨孔型表面：早期，孔徑1-2mm左右，孔隙率50%，有孔金屬型，珊瑚面型，珍珠面型微孔型表面：最佳孔徑150-400/700μm，孔隙率在30-60%，厚度0.8-2mm，二維微孔表面（鈷鉻鉬珠粒燒結(jié)，HA噴砂），三維微孔表面（離子噴涂，化學(xué)沉積）復(fù)合涂層表面：材料復(fù)合涂層（HA+TiO2/ZrO2/Ti/生物玻璃），構(gòu)造復(fù)合涂層（多孔金屬復(fù)合HA，金