人工髋关节假体材料-马瑞.pptx

人工髋关节假体材料一人工髋关节假体材料一马瑞西安交通大学第二附属医院西安交通大学第二附属医院 骨一科骨一科西安交通大学关节外科中心西安交通大学关节外科中心第一页，共十七页。概述概述l人工髋关节置换术THA历经一个多世纪的开展，已成为治疗关节疾病的标准手术之一l人工关节的开展史也可看作是一部生物材料和工程技术的开展史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第二页，共十七页。人工关节材料 金属类金属类1 1高分子类高分子类2 2陶瓷类陶瓷类3 3第三页，共十七页。金属材料金属材料1.1.不锈钢不锈钢2.2.优点：强度高屈服强度优点：强度高屈服强度860-1000MPa860-1000MPa3.3.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4.4.用途：已淘汰用途：已淘汰5.5.钴基合金钴基合金6.6.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7.7.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 Gpa，应力遮挡效应高，应力遮挡效应高8.8.用途：股骨头材料用途：股骨头材料9.9.钛及钛合金钛及钛合金10.10.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11.11.缺点：不耐磨损，极限强度低缺点：不耐磨损，极限强度低12.12.现状：已淘汰现状：已淘汰13.13.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，更适当的弹性模量量14.14.缺点：不耐磨损缺点：不耐磨损15.15.用途：假体的非关节局部用途：假体的非关节局部16.16.钽钽17.17.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18.18.用途：假体涂层，假体非关节面用途：假体涂层，假体非关节面第四页，共十七页。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PMMAPMMA2.2.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3.3.超高分子量聚乙烯超高分子量聚乙烯UHMWPEUHMWPE4.4.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5.5.缺点：塑型变形，外表磨损率高缺点：塑型变形，外表磨损率高6.6.用途：关节内衬用途：关节内衬7.7.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8.8.磨损颗粒导致骨溶解磨损颗粒导致骨溶解9.9.硬度偏低，长期使用会产生精度偏差硬度偏低，长期使用会产生精度偏差10.10.高交联高交联UHMWPEUHMWPE11.11.加强聚乙烯的抗磨损性能加强聚乙烯的抗磨损性能12.12.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13.13.硅胶硅胶14.14.用途：小关节假体手指用途：小关节假体手指第五页，共十七页。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：高度的外表亲水性，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，外表涂层第六页，共十七页。人工关节摩擦界面第七页，共十七页。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第八页，共十七页。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l优点：减少磨损l缺点：2022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能完全适合偏距内衬或高边内衬第九页，共十七页。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第十页，共十七页。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CeramTecl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：BIOLOXforte1994年至今，由微米级降为纳米级l第四代：BIOLOXdelta2003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响轻l缺点：陶瓷碎裂，假体撞击l本卷须知：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第十一页，共十七页。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，金属离子浓度增加第十二页，共十七页。假体固定方式假体固定方式第十三页，共十七页。生物学固定生物学固定p目的目的p通过假体紧密压配到达早期稳定；通过假体外表处理，使通过假体紧密压配到达早期稳定；通过假体外表处理，使骨长入骨长入ingrowth和贴附和贴附ongrowth于假体，实现骨于假体，实现骨整合整合osseointegration，实现远期生物学固定，实现远期生物学固定p外表材料外表材料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，参加：力学性能较弱，参加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，较高的机械强度，弹金属骨小梁，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，具有一定延展性模量介于一定的皮质骨和松质骨之间，具有一定延展性性第十四页，共十七页。生物学固定生物学固定p外表类型外表类型p巨孔型外表：早期，孔径巨孔型外表：早期，孔径1-2mm左右，孔隙率左右，孔隙率50%，有，有孔金属型，珊瑚面型，珍珠面型孔金属型，珊瑚面型，珍珠面型p微孔型外表：最佳答案孔径微孔型外表：最佳答案孔径150-400/700m，孔隙率在，孔隙率在30-60%，厚度，厚度0.8-2mm，二维微孔外表钴铬钼珠粒烧，二维微孔外表钴铬钼珠粒烧结，结，HA喷砂，三维微孔外表离子喷涂，化学沉积喷砂，三维微孔外表离子喷涂，化学沉积p复合涂层外表：材料复合涂层复合涂层外表：材料复合涂层HA+TiO2/ZrO2/Ti/生物生物玻璃，结构复合涂层多孔金属复合玻璃，结构复合涂层多孔金属复合HA，金属喷砂外，金属喷砂外表复合表复合HA，多孔外表，多孔外表+BMPp外表处理方法外表处理方法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电泳沉积需对基体进行热处理电泳沉积需对基体进行热处理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十五页，共十七页。谢谢！谢谢！第十六页，共十七页。内容总结人工髋关节假体材料一。人工髋关节置换术THA历经一个多世纪的开展，已成为治疗关节疾病的标准手术之一。人工关节的开展史也可看作是一部生物材料和工程技术的开展史。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。本卷须知：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。与金对金相比，磨损降低了近100倍第十七页，共十七页。