392 / 2021-06-15 11:11:16

不同材料在关节软骨修复中的摩擦学性能研究

不同材料在关节软骨修复中的摩擦学性能研究

鲁玮平，张小刚^*，张亚丽，李俊言，靳忠民

西南交通大学 机械工程学院，四川 成都，610031

Email: lwp@my.swjtu.edu.cn; xg@swjtu.edu.cn

摘 要: 局灶性关节软骨缺陷修复一直以来是临床治疗上的难题。关节炎、关节创伤以及各种关节疾病等均会导致关节软骨的缺损。由于关节软骨的无血管性和无神经性，导致其自身修复能力非常有限。局灶性软骨缺陷替换材料植入可以作为一种修复治疗方法的重要补充。本研究将CoCrMo、PCU、HXLPE三种常见的生物医用材料与关节软骨形成配副，在1MPa、2MPa和3MPa接触应力下测量三种材料对关节软骨永久变形的影响，并基于多向交叉剪切磨损试验机对比不同配副下的关节软骨磨损程度。实验结果表明：静态载荷下PCU—软骨配副下，关节软骨的永久变形量最小，且PCU在低接触应力条件下对关节软骨的破坏与CoCrMo接近，两者均优于HXLPE；高接触应力条件下PCU对关节软骨的破坏程度高于CoCrMo，但优于HXLPE。因此，PCU材料具有良好的摩擦学性能，且拥有与关节软骨相近的弹性模量，显示出其在软骨修复治疗领域具有潜在的应用价值。

关键词:  PCU；CoCrMo；HXLPE；软骨修复；软骨磨损；交叉剪切运动

不同材料在关节软骨修复中的摩擦学性能研究

鲁玮平，张小刚^*，张亚丽，李俊言，靳忠民

西南交通大学 机械工程学院，四川 成都，610031

Email: lwp@my.swjtu.edu.cn; xg@swjtu.edu.cn

摘 要: 局灶性关节软骨缺陷修复一直以来是临床治疗上的难题。关节炎、关节创伤以及各种关节疾病等均会导致关节软骨的缺损。由于关节软骨的无血管性和无神经性，导致其自身修复能力非常有限。局灶性软骨缺陷替换材料植入可以作为一种修复治疗方法的重要补充。本研究将CoCrMo、PCU、HXLPE三种常见的生物医用材料与关节软骨形成配副，在1MPa、2MPa和3MPa接触应力下测量三种材料对关节软骨永久变形的影响，并基于多向交叉剪切磨损试验机对比不同配副下的关节软骨磨损程度。实验结果表明：静态载荷下PCU—软骨配副下，关节软骨的永久变形量最小，且PCU在低接触应力条件下对关节软骨的破坏与CoCrMo接近，两者均优于HXLPE；高接触应力条件下PCU对关节软骨的破坏程度高于CoCrMo，但优于HXLPE。因此，PCU材料具有良好的摩擦学性能，且拥有与关节软骨相近的弹性模量，显示出其在软骨修复治疗领域具有潜在的应用价值。

关键词:  PCU；CoCrMo；HXLPE；软骨修复；软骨磨损；交叉剪切运动

参 考 文 献：

[1] J Katta. Biotribology of articular cartilage-A review of the recent advances. Med Eng Phys2008; 10:1349-1363

[2] J Lizhang. The effect of contact stress on cartilage friction, deformation and wear. P I Mech Eng H2011; H5:461-475

[3] S. E. Majd. An in vitro study of cartilage-meniscus tribology to understand the changes caused by a meniscus implant2017; 294-303