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人工关节研究的报告
【摘要】目的:人工关节置换术是治疗关节疾病的主要发展方向,随着医疗水平
的提高,针对临床上关节缺损采用人工关节置换的病例也逐年增多,需求的增加
难免对人工关节质量和工艺水平要求提出更高的要求,故加快人工关节的开放进
度是当前人工关节研究的主要议题。目前使用的人工关节材料主要包括钛合金为
代表的金属材料,陶瓷材料,有机高分子材料等,各种材料制作人工关节优劣不
同,但都难以达到完全的生物相容性,故对于制作人工关节新型材料的渴求也愈
加强烈,是今后临床医生及工程材料技术人员需要追求的方向。
【关键词】人工关节;骨科;关节
全球每年接受人工关节置换术的患者超过60万,仅我国就有10万左右,人
[1]
工关节置换已经成为当前骨关节治疗的主要发展方向之一。我国对于人工关节
研究近年来开展的如火如荼,在很多领域已经达到国际先进水平,但某些方面也
存在着显著差距,笔者就当前人工关节相关领域的研究进行汇总报告,并提出自
己的某些观点,以供参考。
一、概述
随着医疗水平的提高,针对临床上骨组织或关节缺损疾病采用假体替代治疗
越来越多,人工关节置换术也是在逐年增加,据相关统计显示,欧美国家人工关
节需求每年增长率超过7%,每年接受人工关节置换术者超过50万例,中国每年
[2]
约10万例。需求的增加难免对人工关节质量和工艺水平要求的增高,故加快
人工关节的开发应用是当前人工关节研究的主要议题。其实人工关节研究很早就
已经开展,1891年Gluck报道了首例人体应用人工关节置换术的研究,采用象
牙制作下颌关节作为替代骨,为关节疾病假体置换治疗提供了新思路,后逐渐有
采用金属材料、陶瓷材料及有机高分子材料作为人工关节行置换术的报道,具体
如下:
二、各类型人工关节研究
2.1金属材料
上世纪30年代iles采用不锈钢制作的股骨头和髋臼对Still氏病患者进行了
关节置换术,但由于金属碎裂而未达到预期效果,不过开辟了采用金属材料制作
人工关节的篇章。不锈钢材料虽然强度尚可,加工也方便,但是在体内生理环境
下,也较容易出现摩擦腐蚀、破裂等情况的发生,但是以当时的科技水平采用此
种材料应用于关节置换已是创新。后逐渐又研究开始探索应用钴合金,其强度相
对较高,弹性模量低,耐磨耐腐蚀,曾一度在临床推广应用,但后期研究发现采
用钴合金假体的患者,过敏反应及其他与钴金属重度相关疾病发病率增加,且在
[3]
尿液和血液中可检测到较高的钴离子,此后应用受到限制。直到上世纪60年
代,生物材料选择才逐渐以钛及钛合金为主导并延续至今。钛合金密度与人骨密
度相近,其重量相对较轻,强度高,弹性模量较低,耐磨耐腐蚀,抗疲劳等,相
[4]
对其他合金材料性能好且更安全可靠。目前常用的合金材料众多,如β钛合金
TLM,Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr合金,氮化钛等,其中氮化钛是钛材料经离子氮化
学工艺处理后的材料,在保持原有钛材料的优点外,硬度、耐磨性及耐腐蚀性均
显著增强。另有新型的多孔钽金属材料应用于人工关节研究,但其材料理论尚不
完善,需要今后深入研究证实。
2.2高分子材料
上世纪40年代国外开始采用高分子材料研究合成人工关节,采用的主要有
聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯等材料,其中聚乙烯是最早应用于人工关
节制作的高分子材料,后使用超高分子聚乙烯应用于人工腕、膝关节,使用寿命
相对延长,同时减轻了摩擦和磨损问题,但临床随访结果表明此两类材料晚期磨
损严重,患者可出现关节松动,且人工关节磨损后分解微粒可造成无菌性炎症,
[5]
产生关节旁积液,给患者增添额外疾患负担。当前临床实践中应用较为广泛的
高分子材料为硅橡胶,多应用在指关节、肘关节等非重力关节部位。有研究认为
硅橡胶人工指关节明显好于金属人工指关节,对于有掌指关节伸屈肌腱损坏者最
为适用。但同时也有远期随访观察发现硅橡胶引起异物反应的病例报道,这与人
工关节断裂及磨损微颗粒诱发炎症不无关系。
2.3陶瓷人工关节
Boutin于1972年首次使用陶瓷人工关
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