中国粉体网讯 在中国，估计有约3000万患者需要进行人工关节置换手术。随着人口老龄化趋势的加剧和骨关节炎发病率的上升，越来越多的年轻患者也开始接受关节置换手术。人工髋膝关节假体的材料是决定手术成功的关键因素之一。多年来，研究者们已开发出了各种生物材料以减少假肢头部(金属合金或陶瓷)与髋臼部件(聚乙烯或陶瓷)插入物之间在使用过程中产生的磨损。
理想的生物材料必须具有生物相容性、低摩擦系数、耐腐蚀和强大的机械动力。氧化锆是广泛用于关节置换术的陶瓷材料，作为一种新型的人工假体材料，因其优异的生物相容性、机械性能和耐腐蚀性已逐渐被应用于临床。
氧化锆的基本特性
氧化锆是一种重要的陶瓷氧化物，氧化锆陶瓷的承载稳定性通常比氧化铝陶瓷好４倍。因其独特的微观结构增韧机制、优异的断裂韧性、抗弯强度和耐磨性，氧化锆比氧化铝更适合用以制作假股骨头。在欧洲，氧化锆股骨头于1985年首次应用于临床。在美国于1989年开始评估应用。
氧化锆基陶瓷的晶粒度和分布等微观结构因素对其力学行为有显著影响。由于晶粒改性(四方相到单斜相)，Y-TZP具有优异的韧性和抗断裂行为。通常，四方相和马氏体转变及体积膨胀是消耗植入物上裂纹能量的有效策略。
体液(湿)环境和不稳定的物理化学条件会促进种植体退化，并可能释放不利的磨损碎片，对种植体产生严重的致病性影响。Ghaemi等研究了含有不同质量百分比(5％、10％、15％)氧化铝颗粒的氧化钇稳定氧化锆的摩擦学行为，发现其摩擦特性受到其表面粗糙度影响。随着Al2O3在氧化钇稳定氧化锆表面的进一步注入，表面硬度受到强烈干扰，表面被破坏，导致力学性能下降，摩擦系数大幅增加。同样，Al2O3和CeO2增强剂也显著提高了氧化钇稳定氧化锆的耐磨性，这些物质提高了承重骨种植体的耐磨性能。
氧化锆因其生物相容性而获得了极大的应用，它模仿了钛植入物的类似骨合成和骨粘附行为。通常，氧化锆表面不会附着病原微生物。因此，不会刺激血液细胞和成纤维细胞产生不良反应。
氧化锆在关节置换中的应用
氧化锆在全髋关节置换术中的首要优势是其卓越的耐磨性。相较于传统的聚乙烯材料，氧化锆能够显著减少磨损颗粒的产生，从而降低骨溶解、假体松动等并发症的发生。此外，氧化锆还具有良好的生物相容性，有助于促进骨组织的生长和愈合，提高假体的稳定性。
与髋关节类似，氧化锆在全膝关节置换术中也表现出良好的耐磨性和生物相容性。然而，膝关节作为人体中最复杂的关节之一，其置换手术对材料的要求更为苛刻。Brandt等对CoCr合金和氧化锆股骨成分的表面特性进行了评估和比较，结果表明，氧化锆股骨组分的表面粗糙度在体内使用后保持不变。
值得注意的是，尽管氧化锆有很多优点，但外科医生需要注意氧化锆的灾难性磨损，这可能导致植入物底层暴露，从而产生加速磨损、变形和金属中毒的风险，在Ｘ线平片上出现关节造影。因此，对于疼痛的、错位种植体的患者，应在临床和影像学上密切监测。
参考来源：
沈剑粦，李维鑫等.氧化锆在THA和TKA治疗中的应用
魏宝刚，齐岩松等.人工髋关节置换中假体材料的选择及应用进展
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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