髋关节模拟机上镀纳米碳多层膜球头的磨屑分析

发布时间：2019-08-07 18:35

【摘要】：研究背景：John Charnley的“低摩擦人工髋关节置换”理论奠定了现代人工髋关节置换(THA)发展的基础。目前,人工全髋关节置换已经成为最成功的外科植入手术之一,每年有超过100万的患者接受这项手术。THA可以帮助患者摆脱关节疾病的折磨,重建关节形态和功能,恢复较高的运动能力,提高生活质量。然而,假体材料磨损和产生的磨屑一直是影响假体寿命的的重要因素。磨屑作为异物可以激活人体的免疫系统产生细胞反应,刺激促破骨细胞生成因子的释放,同时抑制成骨细胞的产生,最终可导致磨屑沉积的部位骨溶解,假体松动,置换手术失败。进一步的研究表明,磨屑的类型、尺寸、形状、数量、表面形貌和体积都可以影响细胞反应。因此,获取磨屑精确的参数和特征信息,对于评估现有的和新型的人工关节生物材料具有很重要的意义。国外最早从上世纪80年代就开始了人工关节的体外模拟机实验,国内的人工关节摩擦实验起步较晚,而且往往侧重于对不同材料界面、不同介质中的摩擦系数、磨损体积和磨损率的考察,而对直接引起生物学反应的磨屑信息的研究很少。本实验用不同方法对纳米碳多层膜人工髋关节的磨屑进行了初步的定性定量分析。目的：观察分析钛合金球头镀纳米碳多层膜人工髋关节在髋关节模拟机上产生的磨屑特征,并与对照组进行比较。方法：实验设置3组,每组2个样本：A进口关节组,钴铬钼合金球头对超高分子量聚乙烯臼杯(CoCrMo- UHMWPE, Zimmer, America);B镀膜关节组,镀纳米碳多层膜钛合金球头对超高分子量聚乙烯臼杯(Ti-DLC- UHMWPE,京航,中国);C国产关节组,钴铬钼合金球头对超高分子量聚乙烯臼杯(CoCrMo- UHMWPE,京航,中国)。收集各组在髋关节模拟机上运行0.33百万转后的小牛血清润滑液,经酸消解过滤后,用扫描电镜-能量色散x线分析仪观察鉴定滤膜上的磨屑。采用Image-Pro Plus6.0对电镜图片进行图像分析获取颗粒大小、形状、数量等参数,比较各组的差别。结果：能量色散x线分析显示实验组磨屑的元素峰主要为C峰,未见明显的Co、Cr、 Mo、Ti等金属元素峰。磨屑60%以上为类球状颗粒,磨屑粒径分布在0.1-40μm之间,0.1-1μm的颗粒数量最多,1μm以上的颗粒所占体积百分比较大；B组镀膜组滤膜上的磨屑数量少于对照组,而磨屑体积大于对照组。结论：实验组产生的磨屑主要为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)颗粒；与对照组比较,钛合金球头镀纳米碳多层膜人工髋关节产生的磨损颗粒数量较少,1μm以下的免疫激活能力强的颗粒含量更低。
【学位授予单位】：中国人民解放军医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R687.4

【共引文献】

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本文编号：2524112