【摘 要】
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超高分子量聚乙烯（UHMWPE）因具有良好的力学性能、耐磨损和耐腐蚀性,作为人工关节植入物材料在临床上得到了广泛的应用。但有研究表明聚乙烯磨损是导致人工关节假体失效的主要原因之一。临床上90%以上的UHMWPE人工髋、膝关节可正常存活15-20年,但聚乙烯磨损累积产生的磨屑会引起人工关节无菌性松动和骨溶解,限制了关节置换的更长期使用寿命。在全髋关节置换中,多向运动或“交叉剪切”运动被认为是影响UH
【基金项目】
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山西省基础研究计划项目（20210302123028）；
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超高分子量聚乙烯（UHMWPE）因具有良好的力学性能、耐磨损和耐腐蚀性,作为人工关节植入物材料在临床上得到了广泛的应用。但有研究表明聚乙烯磨损是导致人工关节假体失效的主要原因之一。临床上90%以上的UHMWPE人工髋、膝关节可正常存活15-20年,但聚乙烯磨损累积产生的磨屑会引起人工关节无菌性松动和骨溶解,限制了关节置换的更长期使用寿命。在全髋关节置换中,多向运动或“交叉剪切”运动被认为是影响UHMWPE磨损率的关键原因。销-盘磨损试验不仅可以定性研究UHMWPE的磨损性能,而且可以定量模拟UHMWPE磨损的交叉剪切效应,为聚乙烯人工关节磨损的计算机仿真模拟提供参数。本研究选用传统非交联UHMWPE和Co Cr Mo合金盘作为配副试样,在体积分数为25%的小牛血清生理润滑条件下,使用Rtec销-盘试验机做90°交叉剪切磨损试验,观察试样表面微观形貌并分析其磨损机理,采用称重法称量聚乙烯的磨损量,并通过数值方法建立磨损量与交叉剪切变量的函数关系。结果显示聚乙烯销在90°转向开始时磨损率最大,随着滑动距离的增加磨损率逐渐降低并趋于常数;聚乙烯在相同的周期条件下磨损量会随着交叉剪切的距离增加而增大,但增大的幅度较小,磨损量与滑动距离呈明显的非线性关系;UHMWPE在交叉剪切磨损后表面生成了颗粒和条状磨屑,同时产生了裂纹,主要以黏着和疲劳磨损的形式存在。通过销-盘磨损试验实现了模拟聚乙烯人工关节运动/载荷工况条件下UHMWPE交叉剪切磨损的定量分析研究,同时也对磨损表面进行微观分析揭示了UHMWPE交叉剪切磨损的产生机理,为计算机仿真模拟全关节磨损的建模研究提供了理论依据和磨损模型输入参数。
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