人工椎间盘关节材料表面耐磨改性研究进展.pdfVIP

王 松 等：人工椎间盘关节材料表面耐磨改性研究进展 人工椎间盘关节材料表面耐磨改性研究进展 王 松 ，廖振华 ，刘宇宏 。，刘伟强 ， (1．清华大学 精密仪器与机械学系 ，北京 100084； 2．深圳清华大学研究院 生物医用材料及植入器械重点实验室，广东 深圳 518057； 3．清华大学 摩擦学国家重点实验室 ，北京 100084) 摘 要： 钛合金和超 高分子量 聚 乙烯 (UHMWPE) 磨损性能参数影响的必威体育精装版进展 ，并展望了人工椎 间盘 在人工椎 间盘关节材料配对 中一般是软体材料 ，其表 假体耐磨性研究的发展趋势 ，以期对人工椎间盘关节 面改性对提高假体耐磨性能及长期稳定性有重要意 材料和生物摩擦学研究领域科研人员提供一定参考。 义。主要介绍 了采用热处理、微弧氧化 、表面渗元素、 2 钛合金改性 表面镀 DLC膜 、激光表面改性、离子注入技术提高钛 合金表面硬度和耐磨性的研究进展，以及采用表面镀 在骨科应用领域 ，钛合金主要不足是硬度和耐磨 DLC膜等提高 UHMWPE表面硬度和耐磨性的研究 性较差 ，但经表面改性后在钛合金表面形成TiN、TiC、 现状，展 望了人工椎 间盘假体耐磨性研究的发展趋势。 DLC、TiO 等陶瓷涂层可极大提高其耐磨性能 。几种 关键词 ： 人工椎 间盘；钛合金 ；UHMWPE；表面 改 较有效改性方法及其研究进展如下 。 性 ；耐磨性 2．1 热氧化 中图分类号 ： R318．08 文献标识码 ：A 可形成 TiO。、TiO等陶瓷涂层，主要影响因素有 文章编号 ：1001—9731(2013)05—0609-05 钛合金种类与元素成分、氧化温度、氧化时间、真空扩 散处理等。钛合金种类与元素成分方面：相 同条件下 1 引 言 Ti6Al7Nb表面形成氧化层 比Ti6Al4V更薄 ，致密度 颈椎问盘或腰椎间盘置换术 (TDR)被认为是最有 更好 ，与基体结合力更强 。Al元素有优先氧化性 ，主 发展前景的脊柱生物力学重建技术 。然而关节面材料 要覆盖在氧化层 的最外层。Nb元素有 降低氧化层中 磨损及假体破裂等产生的磨损颗粒可引起异物反应和 金属离子扩散速率 的作用。V元素在高温时氧化严 假体松动，直接影响假体 中长期稳定性和使用寿命 。 重 ，并形成低熔点氧化物，过高时会因恶性氧化而降低 因摩擦磨损主要发生在关节材料面上，提高假体关节 性能 。 面材料耐磨性能并减少磨屑产生是假体研制成败的关 现有研究结果证明氧化温度和时间对热氧化效果 键 。近年来随着表面工程技术 的飞速发展 ，关节材料 影响显著 ：表面硬度 随热氧化温度升高和氧化时间延 表面处理改性 日益成为提高人工椎间盘关节表面耐磨 长而增加，但温度过高(Ti6A17Nb：1000℃，Ti6Al4V： 损性能的主要手段 。 900。C)会使氧化层疏松多孔 ，硬度反而下降[1]。一般 国外 已进入临床实验 的人工颈 ／腰椎间盘假体主 来说 ，最佳热氧化温度范 围为 600～850℃，但热氧化 要材料配对有钴铬合金一钴铬合金、不锈钢一不锈钢、钻 时间则未达成一致性口]。 铬合金一UHMWPE、钛合金一UHMWPE、陶瓷一陶瓷。 真空扩散处理方面 ，尹振兴等 选择 Ti6A14V合 每种材料均有待改进之处 ：金属一金属配对 (不锈钢和 金在 850℃下进行氧化 ／真空扩散处理，与长时间直接 钴铬合金)耐磨损性能尚