目的:分析镀碳基纳米多层膜钛合金球头五百万次摩擦磨损实验产生的颗粒特征，并与钴铬钼合金（CoCrMo）球头对比，以评估新型镀膜球头摩擦磨损性能的优劣。方法:根据球头种类不同，将髋关节摩擦磨损实验设置为3组：A、C组分别选用进口及国产的CoCrMo球头，B组选用镀碳基纳米多层膜的钛合金球头（Ti 6Al 4V）。所有球头均与相同的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）髋臼杯配伍。3组关节在髋关节模拟机运行五百万次后收集血清样本，消解稀释后依次通过5 μm、1.2 μm及0.4 μm的滤膜过滤。使用扫描电镜在滤膜上随机选取颗粒图像，确定颗粒元素种类及成分结构，计算颗粒的大小、形状、数量及体积等相关参数，比较组间相关参数的差异，以评估新型镀膜球头摩擦磨损性能。 结果:各组颗粒主要成分均为UHMWPE，且多为亚微米级（粒径<1 μm），B组亚微米级颗粒占比为49.4%，显著低于A组的75%及C组的60%（χ 2=66.032、31.754，均 P<0.017）。各组颗粒均以类圆形为主，形状相关参数纵横比（AR）组间无统计学差异（χ 2=0.590， P=0.744）。B组颗粒数量在全部滤膜上均明显少于C组（ t=9.960、8.019、5.790，均 P<0.01），在0.4 μm滤膜上显著少于A组（ t=7.810， P=0.000）。 结论:新型镀碳基纳米多层膜钛合金球头摩擦磨损性能明显优于国产球头，部分超过进口球头水平，对预防UHMWPE颗粒诱导的骨溶解和无菌性松动有积极作用。

目的分析超高分子量聚乙烯髋臼内衬经历300万次(3 Mc)和500万次(5 Mc)体外磨损测试后磨损性能的差异,为髋关节假体体外测试试验设计作参考,并为临床翻修取出物作对照.方法使用髋关节模拟机,对内径为28 mm、32 mm、36 mm三种规格的髋臼内衬进行磨损测试,计算3Mc和5Mc磨损后的磨损量;分析磨屑颗粒的数量、大小和形状.结果经历3 Mc、5 Mc磨损后,髋臼内衬磨损量随内径的增大而增多;磨屑颗粒的等效圆面积直径(equivalent circular diameter,ECD)平均值为0.27 μm、0.29 μm,体态比(AR)小于4的占比为94.4%、90.1%.结论髋臼内衬经历3Mc磨损后的磨损量可以反映出产品的磨损性能趋势;相比于3Mc磨损,经历5Mc磨损后颗粒数量增多、纤维状颗粒占比升高.

目的 评估超高分子量聚乙烯纤维——Ribbond纤维结合不同树脂修复离体缺损乳磨牙的断裂载荷及边缘密闭性能,为临床提供参考.方法 本研究已通过单位伦理委员会批准.收集新鲜拔除、牙冠完整的乳磨牙72颗,随机选取66颗作为实验组用于断裂载荷实验和微渗漏实验,根据充填时是否添加Ribbond纤维及树脂类型随机分为6组(n=11),A1组:3M Z250树脂+Ribbond纤维、A2组:3M Z250树脂;B1组:BeautifilⅡ LS树脂+Ribbond纤维、B2组:BeautifilⅡLS树脂;C1组:3M大块树脂+Ribbond纤维、C2组:3M大块树脂,A1、B1、C1组为纤维强化复合树脂组,A2、B2、C2组为复合树脂直接充填组;空白对照组D组不作任何处理(n=6),用于断裂载荷实验.断裂载荷实验分为6个实验组和1个空白对照组,每组6颗,实验组乳磨牙行Ⅱ类洞制备、充填,所有样本热循环老化后检测断裂载荷,分析断裂模式.微渗漏实验分为6个实验组,每组5颗,每颗于面近中和远中边缘嵴内制备2个直径3 mm、深度2.5 mm的Ⅰ类洞、充填,热循环老化后进行微渗漏检测.结果 断裂载荷实验结果显示,纤维强化复合树脂组各组断裂载荷均明显大于传统复合树脂直接充填组:A1组＞A2组、B1组＞B2组、C1组＞C2组(P＜0.05),纤维强化复合树脂组较复合树脂直接充填组断裂载荷增加了37.08%～39.34%,断裂模式纤维强化复合树脂组A1、C1组较复合树脂直接充填组A2、C2组牙体断裂占比明显减少,可修复模式发生率明显增加(P＜0.05);纤维强化复合树脂组A1组断裂载荷明显大于B1、C1组(P＜0.05).微渗漏实验结果显示,纤维强化复合树脂组各组微渗漏深度均小于复合树脂直接充填组:A1组＜A2组、B1组＜B2组、C1组＜C2组(P＜0.05),纤维强化复合树脂组较复合树脂直接充填组微渗漏深度降低了53.90%～66.96%.纤维强化复合树脂组B1组微渗漏深度明显小于A1、C1组(P＜0.05).结论 Ribbond纤维结合不同树脂材料均可增加离体缺损乳磨牙的断裂载荷,降低微渗漏深度,改善边缘密闭性.

目的 探讨Nice结联合锁骨小骨道双袢钢板内固定治疗急性肩锁关节脱位的临床疗效.方法 回顾性分析自2020-04-2022-03采用Nice结联合锁骨小骨道双袢钢板重建术治疗的30例急性肩锁关节脱位.喙突至锁骨作一长约6.0 cm纵弧形切口,用直径2.0 mm克氏针于锁骨前后中点钻取骨道,自锁骨上表面将2枚可调袢的袢环分别穿过锁骨骨道,引至喙突上表面;将7#超高分子量聚乙烯缝线对折成双股后环绕喙突,用Nice结将2枚可调袢的袢环固定于喙突上,在锁骨上逐渐收紧可调袢.结果 30例均获得随访,随访时间8～31个月,平均17个月.随访期间均未发生切口感染、内固定物断裂或滑脱、喙突或锁骨骨折等并发症,复位部分丢失6例,未进一步处理.末次随访时疼痛VAS评分、肩关节Constant评分均较术前明显改善(P＜0.05).结论 Nice结联合锁骨小骨道双袢钢板内固定治疗急性肩锁关节脱位可有效降低喙突及锁骨骨道骨折等相关并发症发生率,防止袢钢板从骨道滑出,术后肩关节功能恢复良好.

颞下颌关节(temporomandibular joint,TMJ)假体置换是关节重建的有效方法之一.与自体骨移植置换关节相比,人工关节置换具有无需开辟第二术区、手术时间短、即刻功能恢复等优势,目前已成为国际上关节重建的首选方案.其中定制型假体具有量身定制、去骨少等优势,然而中国尚无此类产品,因此研发一款国产化、定制型且符合中国人颌骨解剖特征的全TMJ假体十分重要.自2009年开始,笔者团队开始自主研发适合于中国人的全TMJ假体,历经3代假体的研发,已逐步实现了多孔钛合金与超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)的稳定连接,金属-非金属连接关节窝假体制造工艺日益成熟.2017年团队实现关键技术突破,采用搅拌摩擦焊接技术成功研发出第3代定制型全TMJ假体.国产定制型假体的相关力学性能已超过国际同类产品,其临床初步应用也取得了令人满意的短期随访结果.同时为了确保假体从设计加工到临床应用的高效性和精确性,笔者团队制定了一条较为成熟的标准化流程,并改进了假体植入手术.该文对国产定制型全TMJ假体系统近10余年的研发与应用进行了系统性的梳理和总结,并对未来国产假体的发展进行了展望.

超高分子量聚乙烯人工关节的摩擦磨损是导致人工关节失效的主要原因之一.根据表面改性方法的机理,采用多种改性方法使超高分子量聚乙烯减摩抗磨性能得到了提高,同时对超高分子量聚乙烯材料的内部结构和性能未造成损害;在工艺上,表面改性方法的工艺条件易于控制,操作简单.但是,辐射交联反应时间过长,材料会氧化脆裂;表面接枝的单体自身均聚严重;离子注入方法的注入层很薄,容易被破坏,仍需要进一步改善.为优化超高分子量聚乙烯人工替换关节耐磨性能的研究提供参考.目前,对该材料研究主要在耐磨性、关节面磨屑问题、强度等方面,同时在临床试验中的应用也一直是研究的焦点,具有广阔的发展前景.

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最小,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.

背景:人工关节置换后正常的行走活动会产生大量的钛铝钒合金(Titanium 6 Aluminium 4 Vanadium,Ti6Al4V)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、超高分子量聚乙烯(Ultra-High-Molecular-Weight-Polyethylene,UHMWPE)、钴铬合金(Chromium-Cobalt Al oy,Co-Cr)等磨损颗粒,激活单核细胞释放大量的炎性细胞因子和趋化因子,诱发骨溶解和形成假性肉芽肿等一系列生物学级联反应,最终导致假体发生无菌性松动.目的:探讨Ti6Al4V、PMMA、UHMWPE和Co-Cr颗粒对体外培养人外周血单核细胞分泌肿瘤坏死因子 α、白细胞介素1和白细胞介素6的影响及诱导骨溶解引起无菌性松动的作用机制.方法:将人外周血单核细胞分别与不同浓度的Ti6Al4V、PMMA、UHMWPE和Co-Cr颗粒进行共培养,72 h后提取细胞上清液,用ELISA法检测肿瘤坏死因子 α、白细胞介素1和白细胞介素6的表达水平,观察各种颗粒浓度和理化性质对外周血单核细胞活性的影响.结果与结论:①各组人外周血单核细胞存活率均大于95％,仅有Co-Cr组颗粒/细胞比值为1000时单核细胞存活率降至87％;②当颗粒/细胞比值为10,100,1000时,活化的单核细胞分泌肿瘤坏死因子 α、白细胞介素1和白细胞介素6的水平与原始幼稚单核细胞(颗粒/细胞比值为0时)相比显著增高,差异有显著性意义(P<0.05);③Ti6Al4V组、PMMA组和UHMWPE组中随颗粒浓度增加,单核细胞分泌肿瘤坏死因子 α、白细胞介素1和白细胞介素6出现不同程度的增强.Co-Cr组中当颗粒/细胞比值达到1000时却出现肿瘤坏死因子 α、白细胞介素1和白细胞介素6的表达水平降低;④在骨溶解过程中Ti6Al4V颗粒的功能生物学活性最强,其次是Co-Cr和PMMA颗粒,UHMWPE颗粒最低弱;Ti6Al4V、PMMA、UHMWPE和Co-Cr颗粒在骨溶解过程中对外周血单核细胞的影响存在剂量依赖性.

磨损是人工关节置换中晚期失效的主要因素, 而交叉剪切效应对于磨损性能的研究具有重要的意义.聚醚醚酮 (PEEK) 和碳纤维增强聚醚醚酮 (CFR-PEEK) 优异的耐磨性能为人工关节材料的研发提供希望.为了研究交叉剪切效应对于PEEK和CFR-PEEK磨损性能的影响, 通过在一系列交叉剪切条件下进行的磨损实验测试, 对PEEK和CFR-PEEK的磨损机理进行深入的研究, 同时与超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 进行对比.实验结果表明, PEEK与UHMWPE具有一样的与交叉剪切相关的磨损效应, 而CFR-PEEK材料在实验中并没有表现出明显的交叉剪切效应.另外, 在同等条件下, 与UHMWPE相比, PEEK的耐磨性能较差, 其磨损系数约为UHMWPE的8倍;而CFR-PEEK的耐磨性能具有显著的优势, 其磨损系数约为UHMWPE的50％.因此, CFR-PEEK材料在人工关节应用中有望成为UHMWPE合适的替代材料.

目的 构建紧密模拟临床的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)颗粒诱导小鼠植骨气囊骨溶解模型,揭示人工假体诱导无菌性松动的病理机制.方法 取30只雌性BALB/c小鼠,其中10只脱颈处死取颅骨骨片备用,其余20只分为两组,行气囊形成术,第8天植颅骨骨片,空白对照组气囊内注射0.3 mL无菌PBS液,UHMWPE颗粒刺激组注射0.3 mL UHMWPE颗粒(5 mg),第14天后取出颅骨及周围组织进行大体观察,切片后通过HE、Masson与免疫组织化学双染法、石蜡切片抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色等方法观察骨溶解的病理变化.结果 大体可观察到UHMWPE颗粒刺激组颅骨周围囊壁组织充血红肿,空白对照组无明显炎症表现;HE染色可见胞核被染成胞核深染的炎性细胞,UHMWPE颗粒刺激组[(7565.45±285.94)(个/mm2)]多于空白对照组[(6017.95±184.02)(个/mm2)](P<0.001);Masson与免疫组织化学双染法可发现被染成棕色的RANK蛋白,UHMWPE颗粒刺激组气囊壁厚度[(186.85±24.30)μm]大于空白对照组[(157.75±17.56)μm](P<0.001);石蜡切片TRAP染色可观察到被染成酒红色的破骨细胞,UHMWPE颗粒刺激组[(15.25±1.86)个]多于空白对照组[(2.55±0.94)个](P<0.001).结论 成功构建UHMWPE颗粒诱导小鼠植骨气囊骨溶解模型,为进一步研究假体周围骨溶解引起的无菌性松动提供了更为经济有效的实验模型.