仿体条件下关节假体材料的磨损研究_ 

北京生物医学工程年第卷第期仿体条件下关节假体材料的磨损研究北京钢铁研究总院万金友翁宇庆姚志修内容提要作者采用国内新研制的十二道关节假体材料磨擦磨损筛选机在模拟人工关节主要工作参数的条件下,在相当于人工关节工作年的试验时间内采用微量磨损精确测量方法评估了现用关节假体材料的耐磨性能,比较了超高分子量聚乙烯日对磨三种金属材料,一一合金,。一卜。合金和不锈钢的磨损率。在试验过程中,着重阐述了日尸〔吸水对磨损量测量的影响。试验结果表明国产日尸〔具有与国外产品相当的耐磨性能日对磨一一合金和一卜合金的磨损率接近。关键词磨损关节假体材料高分子材料前言目前广泛使用的人工关节是由超高分子量聚乙烯和金属材料制成的。在人工关节材料的磨损试验中,有二个因素是重要的。第一,植人人体的人工关节的工作情况有明显特征。首先人工关节承受的载荷较低。估算典型般关节平均受力为〔’〕。其次人体膝、髓关节的伸屈运动是主要的,关节运动应简化为线性往复运动或往复摆动而不是单方向的旋转运动。根据〔,的计算,舰关节滑动表面的运动速度为一〔力。再次,人工关节的润滑液为润滑性能良好并且有再生能力的人体液这与工业使用的润滑液明显不同。第二人工关节材料的磨损率极小的吸水量大于其磨损量。这要求试验时间足够长,同时必须考虑的吸水量对其磨损量测量的影响。在人工关节材料的磨损试验中不同作者采用的试验机、试验参数和测量方法不同,使试验结果之间相差很大且不能比较。本文根据标准〔〕设计试验采用微量磨损精确测量方法评估国内人工关节材料的耐磨性能。试验方法和试验过程试验材料为超高分子量聚乙烯及一一合金,一卜。合金和不锈钢三种金属材料。金属试样用金相方法制备使磨擦表面的粗糙度达到一的要求。经过脱脂和清洗后,金属试样置于热硝酸中钝化,试样置于刀剪液新洁尔灭亚硝酸钠中浸泡消毒。试验前上海第二医科大学试样预先浸泡于小牛血清中使之在试验开始时即达到稳定吸水阶段用参照试样校正的吸水。。试验中采试验总时间为万周次约天。奋甲‘了勺下翻书扮侧】」】祖,叭旧上试禅劝月下试禅凡试脸时间图试样大小和形状示意图图磨损量计算方法说明图关节假体摩擦磨损筛选机的主要特点是能模拟人工关节的主要工作参数和同时使用对摩擦试样程为为菌。。图是试样大小和形状周。上试样固定不动,下试样作线性往复运动其运动行试验载荷,运动速度为。分。载荷由祛码直接加在试样上部的导向杆上。每个试样杯内有小牛血清作润滑液,试验前,小牛血清中放人迭氮钠灭,十二个试样杯和一个大容量蒸馏水箱联接士根据虹吸原理和浸润原理水箱里的蒸馏水可自动补充试样杯内因蒸发而减少的润滑液通过温度控制仪和试样杯内的温度传感器。使小牛血清的温度保持在响℃。为尽可能减少和避免环境尘埃和游离颗粒对磨损过程的影采取了用有机玻璃封闭工作台和在每个试样杯上方加盖纸罩两个措施由于的吸水计算其磨损量时在。必须校正吸水量。的磨损量的计算方法可用图试样重量为一,简要说明如果去除。的试验时间内磨损试样原始重量为,试验后的在试验期间的吸水试验后的试样重量为是未知的是经过,。则在试验期间另一方面,,试样磨损失重。叭试验期间。,一,其中是三个参照试样的原始重量平均值因此,一试验后的三个参照二一试样重量的平均值在试验期间因此,在一的吸水量磨损试样实际重量变化是已知的。即一,一试样的实际磨损量厂称量一,试样重量的天平是上海工业大学天平。其精度为最大称量重量为试验结果和讨论表为不同试验期间参照试样的吸水量和磨损试样的磨损量。一︵呢、巴刹利刃划卿河绍玛。。。闷。︹,国寸势式国芝叫瞥州昵署获玲壮书城拳如何都夕伞篆弄上七一甘囚寸们仍寸甘廿洲寸卜恺翎绷恺翎返雌把沂辑一一闪价人仍凶州抢扮耸桩书耸撼珍壮世饭桩越城娇一娇钊价价︻的、户刁心、口甲加利帕的卜仍州一哟仍廿闪切口显名督壮形节喇层︵趣城莽且一仍州哟妈口心护刀州哟寸刊叼、闪寸一口、闷月寸一闪妇闪助日︶侧牟喇翻︵。的户为自叫价。寸。一一一寸一寸卜︻凶刊利囚嘴工闪了勺侧州凶峭闪日二勺川川一价州。哟的叭。‘一粥月口叫二二闷甲匀七…甘娇泪卜甘娇峭寸州卜的吮利一闪娇、川一卜价闪一一卜叫叼、甲翔心