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人工髋关节置换材料的摩擦和损耗影响因素分析
目的:从材料学及临床应用方面阐述提高人工髋关节假体性能的重要性,为提高人工髋关节置换质量提供依据.方法:以"人工髓关节,髋关节置换,假体材料,磨损机制,摩擦磨损性能为中文关键词;以:"hip,hip replacement,prosthesis,wear mechanism,friction and wear propertiest"为英文关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章.纳入与有关人工髋关节假体磨损性能的研究相关的文章:排除重复研究或Meta分析类文章.以30篇文献为主重点讨论了提高人工髋关节假体材料性能的重要性.结果:人工髋关节从设计应用、改进、再应用已成为一种效果非常肯定的治疗手段,但都面临着不同程度的问题,应从改进人工髋关节设计和制造工艺,提高材料的耐磨性与力学性能,增强假体与宿主骨的结合性,减少应力遮挡,寻找新的人工髋关节假体材料等方面来提高置入物与宿主的生物相容性,从而能够更好地延长假体使用寿命.结论:低磨损型人工髋关节材料是提高治疗质量的重要因素,人工髋关节置换后基础研究的深入和临床长期随访观察,可能提供更合适的假体材料,需要多方向不断探索.
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人工关节磨损颗粒的分形表征及分类特征分析
目的 研究膝关节模拟实验条件下超高分子量粜乙烯(UHMWPE)磨损颗粒的形态及分形表征,对磨损颗粒进行分类特征分析,探讨分形维数与磨损状态的相关性.方法 采用膝关节模拟器以实现模拟膝关节磨损运动,股骨、衬垫分别选用医用锻造CoCrMo合金和UHMWPE.磨损颗粒提取依据标准ISO 17853进行,利用磨粒轮廓自动提取与分形识别系统对磨损颗粒进行分形分析,采用网格划分、聚类分析和遗传模拟退火算法3种模型对磨粒进行分类识别.结果 UHMWPE单体磨粒的分形特征明显,尺寸较大的条形磨屑过渡到尺寸较小的类球形磨粒时,雷达分形维数不断减小,球状磨粒的分形维数D接近0.遗传模拟退火算法模型磨粒群体分类划分的分形维数内加权误差平方和小,聚类特征明显.当磨损运行周期较低时,分形维数较大的条状、针叶状和纤维状磨粒占比较大,磨损以犁沟和剥落磨损为主;随磨损周期的延长,大分形维数磨粒占比下降,低分形维数的片状、块状和类球状磨粒占比上升,磨损向疲劳磨损和黏着磨损转变,磨损状态过渡到复合磨损期.当进入稳定磨损期后,各类形态磨粒的占比例变化不大.由于小尺寸磨粒的数量增加,群体分形维数有所减小.结论 以改进雷达图分形方法为基础的磨粒轮廓自动提取与分形识别系统,可用于人工关节磨损颗粒的形态轮廓提取、分形维数计算和参数统计,为人工关节磨粒的识别和诊断提供新的数字化分析工具.
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人工髋关节超高分子量聚乙烯磨粒分析的现状及趋势
简要介绍了目前国内外分析人工髋关节磨粒的技术,评述了在各种实验方法条件下生成的人工髋关节超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)磨粒的种类及特性、人工髋关节的磨损机制以及影响其磨损机制的因素,阐述了建立人工髋关节磨粒图谱的重要作用及意义,并对未来的研究重点进行了展望.应加强磨粒形貌特性与人工髋关节磨损机制之间的相互关系研究,以及在考虑生物化学环境和力学作用等因素协同作用条件下建立合适的人工髋关节磨损预测模型的研究.这对于人工关节置换的临床应用研究以及生物摩擦学的深入发展都具有重要的理论价值和现实意义.
关键词： 人工髋关节 超高分子量聚乙烯磨粒 磨粒图谱 磨损机制 -
酸性环境下饰面瓷的摩擦磨损行为研究
目的 研究在酸性饮料环境中2种饰面瓷Vita master和Ceramco 3的摩擦磨损行为.方法 采用努氏显微硬度仪测其表面硬度;在可口可乐环境下通过Plint微动磨损实验机评价饰面瓷的摩擦磨损性能并对磨斑进行三维重建,用表面轮廓仪测量磨痕深度,计算磨损体积.用扫描电子显微镜和激光共聚焦扫描显微镜观察饰面瓷的微观结构和表面磨损形貌特征.对Vita master和Ceramco 3的努氏硬度、磨斑体积和平均磨损深度进行检验.结果 2种饰面瓷的微观结构不同,酸蚀后Vita master的晶体呈现融合现象,Ceramco 3的晶体呈现脆性脱落.Vita master的硬度低于Ceramco 3的硬度,但Vita master的磨损深度、磨损体积和稳定摩擦系数也低于Ceramco 3.Vita master的三维重建磨斑为带有犁沟的不规则四边形;磨损形貌主要为粗大而深且密集均匀分布的犁沟.Ceramco 3的三维重建磨斑为规则的椭圆形;磨损形貌主要为剥层和磨屑.结论 2种饰面瓷的硬度和酸性介质下的摩擦磨损行为没有直接关系;在酸性饮料环境下,Vita master和Ceramco 3的摩擦磨损行为存在较大差异,Vita master的磨损机制以磨粒磨损为主;Ceramco 3的磨损机制主要为裂纹的萌生和扩展.
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注氮改性纯钛表面的微观摩擦性能研究
目的 改变纯钛表面的成分,提高其硬度和耐磨损性能.方法 对纯钛试样表面行3×1017ions·cm-2和9×1017ions·cm-2两种剂量的氮离子注入.以能量散射光谱测定分析其表面元素的改变,显微硬度仪测量其显微硬度,纳米划痕仪测量其表面的耐磨损性能,扫描电子显微镜观察其注入前后的划痕形貌.综合分析其微观摩擦学性能的改变.结果 氮离子注入后,纯钛试样表面成金黄色.在注入3×1017ions·cm-2和9×1017ions·cm-2剂量的氮离子试样表面,氮元素的原子百分率分别为24.08%和35.83%.试样表面的显微硬度值提高.纯钛的摩擦系数较氮离子注入前明显降低,其中注入剂量为9×1017ions·cm-2的纯钛较剂量为3×1017ions·cm-2的纯钛摩擦系数小.结论 氮离子注入可提高纯钛的硬度,改善其耐磨损性能.
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釉质发育不全磨牙的微观磨损性能研究
目的 对比研究釉质发育不全磨牙的微观摩擦磨损性能.方法 分别采用原子力显微镜(AFM)、能量色散X线光谱仪(EDX)对釉质发育不全牙及正常牙进行微观形貌观察和物质成分分析；通过纳米划痕技术并结合扫描电镜(SEM)对比分析其微观摩擦磨损性能上的差异.结果 AFM图显示釉质发育不全牙釉质比正常牙釉质连接疏松且可见有孔状结构,粗糙度大.EDX检测发现釉质发育不全牙釉质Ca、P含量较正常牙低,C含量较正常牙高.釉质发育不全牙釉质在同等载荷下较正常牙的摩擦系数大,破坏严重.结论 釉质发育不全牙与正常牙在微观结构、物质组成和微观摩擦磨损上均有较大差异.在临床上对釉质发育不全牙做修复时,应充分考虑这一因素.
