人工关节植入物涂层力学性能评价

作     者：苏健 闫师通 王建军 陈宇 陈艳梅 李阳 郝凤阳 郑诚功 SU Jian;YAN Shitong;WANG Jianjun;CHEN Yu;CHEN Yanmei;LI Yang;HAO Fengyang;CHENG Chengkung

作者机构：北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191 北京市医疗器械检验研究院北京101111 上海交通大学生物医学工程学院上海200240 

出 版 物：《医用生物力学》 (Journal of Medical Biomechanics)

年 卷 期：2024年第39卷第2期

页      码：214-221页

摘      要：目的对多孔型人工关节植入物的涂层性能(包括涂层形貌和涂层力学性能)进行分析,总结目前主流产品的涂层性能范围,为新产品的设计研发提供参考,同时为远期植入物取出分析提供依据。方法试验中所用的涂层表面形貌、剪切强度和拉伸强度样品,分别按照ASTM F1854、ASTM F1044和ASTM F1147标准制备,涂层采用等离子喷涂技术加工。共对17套件产品(编号1~17号)的涂层表面形貌(涂层厚度、孔隙率和孔隙截距)进行试验;对编号为1~7号和15、16号产品,首先按照ASTM F1044的试验方法,进行涂层与基体之间的剪切强度试验;然后按照ASTM F1147的试验方法,进行涂层与基体之间的拉伸强度试验。对编号为17的产品,按照ASTM F1044和ASTM F1147的试验方法,分别测试复合涂层和单纯钛涂层的剪切和拉伸强度。结果全部产品中,共15套产品(占比88.2%)涂层厚度300~500μm;金属涂层的产品共16套(编号1~16),其中11套(占比68.75%)涂层孔隙率30%~50%,14套(占比87.5%)涂层孔隙截距50~150μm;涂层的力学性能与基体材质无关;添加羟基磷灰石(HA)后的复合涂层的剪切强度和拉伸强度与纯金属涂层相比,均明显降低。结论针对多孔涂层人工关节的设计制造,其涂层的性能可以参考以下指标:涂层厚度300~500μm,涂层孔隙率30%~50%,涂层孔隙截距50~150μm;可以根据产品的用途选择基体材质;在设计含有HA的复合涂层的植入物时,应考虑结合力较低对产品性能的影响。该性能指标范围能够为远期临床取出物分析提供对照。

主 题 词：人工关节植入物 涂层 表面形貌 力学性能 

学科分类：0831[工学-公安技术类] 08[工学] 0836[0836] 

核心收录：

D　O　I：10.16156/j.1004-7220.2024.02.004

馆 藏 号：203127511...