作者:Katrin Schwarz，Fraunhofer-Gesellschaft 用于表面重修假体的铸造半壳在一侧被结构化以改善骨细胞粘附
功劳:对方完全顺利
Fraunhofer IKTS 目前外科手术中使用的髋关节表面置换假体是由钴、铬和钼组成的合金制成的
但是这种金属并不是所有的病人都能很好地耐受，有些病人会出现过敏反应或感染
在某些情况下，假体甚至可能需要移除
通过陶瓷骨保存器项目，弗劳恩霍夫陶瓷技术和系统研究所开发了一种新的陶瓷表面修复假体，由股骨帽和单髋臼组成，具有更高的生物相容性，但与金属假体一样稳定和坚固
髋关节手术是德国医院最常见的手术之一
事实上，根据德国联邦统计局的数据，每年大约有220，000个人工髋关节被植入，通常是由于事故和老年人通常经历的磨损
由钴、铬和钼组成的合金是最常用的材料之一
然而，金属磨损经常导致诸如可怕的金属病等问题，患者最终会遭受刺激、过敏反应、感染甚至假瘤
金属离子也可以在血液和组织中检测到
如果情况变得更糟，病人可能不得不接受另一次手术，取出假体
一种基于陶瓷的创新性表面修复假体更具生物相容性，因为陶瓷不会引起任何过敏反应或感染
该假体是由弗劳恩霍夫协会开发的，作为陶瓷骨保存器联合项目的一部分，该项目是与医疗器械制造商玛蒂斯整形外科有限公司合作进行的
骨保存重建以获得更好的生物相容性 除了高生物相容性之外，无金属表面重修假体还提供了进一步的好处
“陶瓷表面修复假体能够实现髋关节的骨保护假体重建，”赫姆斯多夫工厂弗劳恩霍夫IKTS的项目经理马蒂娜·约翰内斯解释说
这种创新的表面重修假体是股骨帽和整体髋臼的组合
在手术过程中，将股骨帽植入股骨，其对应部分髋臼锚定在髋骨中
最终将被骨包围的表面被构造成改善骨细胞粘附
相比之下，髋臼和股骨帽的球元件之间的人工关节的接触区域是完全平滑的，以使得腿能够毫不费力地无缝运动
显微镜下ATZ弥散陶瓷的结构
均匀的颗粒分布对于假体的质量特性如强度和耐用性是至关重要的
信用:弗劳恩霍夫IKTS 纳米尺度ATZ陶瓷的生产 Fraunhofer IKTS在陶瓷材料的生产和加工方面有多年的经验，包括医疗工程中使用的成型工艺，在这些工艺中对精度和可靠性的要求特别高
马蒂娜·约翰内斯的团队进一步优化了陶瓷骨保存器项目的工艺步骤
第一步，获得的陶瓷材料——氧化铝和二氧化锆——被精细分散
以此为基础，研究人员创造了超纯悬浮液
“颗粒需要均匀分布在悬浮液中，以确保最终产品的质量，最终产品需要完全没有任何孔隙、杂质或其他缺陷
约翰内斯说:“医用植入物必须没有任何缺陷。”
然后用注浆法形成髋臼，这种方法在传统瓷器生产中很常见，并在弗劳恩霍夫研究所得到进一步发展
产品在烧结过程中达到最终性能，这是最后一步
约翰尼斯说:“通过烧结氧化铝增韧氧化锆(ATZ)弥散陶瓷，我们获得了晶粒尺寸在310到320纳米之间的结构。”
相比之下，用于浓缩咖啡的非常细的咖啡渣的颗粒大小为250微米，大约是普通咖啡的1000倍
马丁娜·约翰尼斯的工作组根据欧洲ISO13485标准认证生产和开发医疗工程材料和部件，因此定期接受严格的测试
非凡的强度和长期稳定性 陶瓷植入物的强度和稳定性如何？弗劳恩霍夫研究人员进行了一系列测试，以确定这种材料有多坚固和稳定
“弯曲、压力和负载测试表明，陶瓷假体至少和金属制品一样稳定和坚固
约翰尼斯说:“其结果是修复体表面显示出更长的可用性，并且被人们很好地忍受。”
陶瓷骨保存器联合项目于2020年9月完成，并得到德国图林根州80万欧元的支持
该项目来得正是时候:健康专家预测，随着预期寿命的增加，髋关节手术的数量也会增加，因为大多数手术是在70至80岁的年龄组进行的
陶瓷髋关节假体在确保手术和随后的愈合过程基本上没有疼痛和并发症方面有很大的作用
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