最新的“人工关节”材料
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发布时间：2008-07-31
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近几年，日本已迅速步入高龄化的社会。６５岁以上的高龄者，约占总人口的１８．３％。因此整形外科的大腿骨骨折、关节炎等病症将会大量发生。在变形性股关节病症中，用人工股关节来替换坏死的股关节的手术在全世界每天有２０００例以上。因此要求人工股关节，不但能承载人体的重量，而且还要有好的耐久性、安全性以及生物相容性，且无毒性、无致癌性等。同时还要求材料有足够的强度、耐腐蚀及耐磨。↑
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↑人工关节和生物材料↑ ６０年代已用钛合金Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ做人工股关节，１９７０年以后开始使用陶瓷材料，陶瓷材料在人体内不与其它组织反应，是一种极其安全的生物活性材料。到１９９７年日本国内人工关节的产量，用陶瓷材料的已占７９％、金属材料占２０％、高分子材料占１％。而同年日本进口的人工关节，陶瓷材料的只占０．１３％、金属材料的占９８．８７％、高分子材料占１％。１９８０年后期，开始采用一种复合材料，这种材料是把易加工的金属作为基材，外面是陶瓷覆盖层。金属基材(钛合金Ｔｉ－６Ａ１－４Ｖ)的耐腐蚀性、耐撞击性和抗张力都很好。↑ 不锈钢很早就用来做人工骨以及用于骨折部分的固定，但不锈钢在人体中长期置放会导致恶性肿瘤的发生，因此，在欧美等国已严格限制不锈钢在临床的使用。被称作Ｖｉｔａｌｌｉｕｍ的Ｃｏ－Ｃｒ－Ｍｏ合金，其耐腐蚀性、耐磨性都很强，用来做人工关节的材料，从很多的临床数据来看，是一种安全性好的材料。钛(Ｔｉ)以及钛合金(Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ、Ｔｉ－６Ａｌ－７Ｎｂ、Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｎｂ－１Ｔａ、Ｔｉ－１３Ｎｂ－１３Ｚｒ等)的重量轻(其密度大约是不锈钢和Ｃｏ－Ｃｒ－Ｍｏ合金的１／２)，耐腐蚀性特别好，合金的材料强度也特别大，适用于负荷强度很大的人工股关节。用的最多的是Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ钛合金，但最近指出合金中的Ａｌ对人的神经系统有伤害。与骨的弹性率比较接近的β型合金Ｔｉ－１３Ｎｂ－１３Ｚｒ(表１－ｅ)，有希望成为适用于人体的钛合金材料。↑
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↑人体用的ＨＡ－Ｇ－Ｔｉ复合材料↑ ＨＡ是骨的无机物(缺钙磷灰石，约占重量的７０％)，有很高的生物相容性，是很好的生物活性材料。因此，在用钛合金(Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ)制成的人工股关节的基材上，用熔射法形成ＨＡ层，在瞬间高温(２００００～３００００℃)ＨＡ部分地熔融、热分解、使组成和结构都发生了变化。↑ 新研究开发出一种适合人体的有倾斜机能的复合材料ＨＡ－Ｇ－Ｔｉ，它具备ＨＡ生物活性材料的特点，也具备了金属钛的特性。复合材料中的Ｇ是将玻璃烧结料粉碎成的直径为１７μｍ的粉末，它的成分为约占重量８５％的Ａｌ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ５－ＳｉＯ２，和１５％的氧化物Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｌｉ２Ｏ、ＺｒＯ２以及ＴｉＯ２。ＨＡ－Ｇ层的厚度应<５０μｍ。↑ 科学家在对成年犬进行２７～７６个月的动物试验后，发现ＨＡ－Ｇ层和骨以及基材Ｔｉ合金的结合状态极其良好。经过６年４个月的动物试验说明，ＨＡ－Ｇ－Ｔｉ是当前最新的安全性和稳定性良好的人工骨关节用复合材料。↑ １９９７年１月～１９９８年８月对６３名患者进行了临床治疗试验，患者中有１３名男性、５０名女性，年龄在２６～８２岁。有５１例(占８０．８％)为变形性关节症，有９例为突发性大腿骨坏死，经过观察，没有发现重的并发症，固定也安全良好。↑
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↑复合材料ＨＡ－Ｇ－Ｔｉ人工关节的特点↑(１)以加工性强的Ｔｉ合金作为基材，制做耐用性强的人工股关节，加工方法简单，价格便宜。↑(２)生物相容性(非异物性、组织连接性等)同复合体的ＨＡ－Ｇ层的厚度没有特别的限制，因此可应用于各种形状的人工关节。↑(３)ＨＡ－Ｇ层和Ｔｉ基材有很强的结合性(可认为不可剥离)，可长期维持与骨的牢固结合。↑ ＨＡ－Ｇ－Ｔｉ复合材料可应用于：(１)包括人工股关节的各种人工关节；(２)人工骨、骨修复材料、外科固定用的销钉、螺丝和人工齿根等。↑
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