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 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.

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:为对卫勤方舱的防弹能力进行升级,设计一种模块化防弹披挂.方法:该防弹披挂由多块模块化防弹板组成,防弹板之间使用弹簧锁扣连接.防弹板外壳由滚塑工艺成型,内部防弹夹层采用20 mm厚的超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维制成.通过有限元仿真,对加装该防弹披挂的方舱的强度和刚度进行校核.结果:该防弹披挂可以实现对方舱的全面覆盖,且满足方舱的强度、刚度要求.结论:该防弹披挂具有通用性好、拆装迅速、成本低、对方舱舱体结构影响小等优点,可以满足卫勤方舱的防护升级需求.