吴东升 张亚丽 张小刚 崔 文 张国贤 靳忠民

(1.西南交通大学机械工程学院,摩擦学研究所 四川成都 610036；2.西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室 四川成都 610036)

生命在于运动，而运动的基本保障是健康灵活的关节。关节疾病导致的运动受限极大地降低了生活质量。人工关节置换术是治疗关节疾病和创伤最成功的治疗手段之一，通过手术提高了患者髋部运动范围和活动能力，减轻了患者的病痛。然而，目前人工关节的寿命大约为10～15年，显然不能满足现代生活节奏和老龄化的社会需求，其功能远远达不到临床要求，约有20%的患者尚不满意。人工关节置换术后仍然存在如无菌性松动、关节假体脱位、骨溶解、术后感染和假体断裂等失效问题。其中由磨屑导致的无菌性松动是影响人工关节使用寿命和远期疗效最常见的并发症，也是导致假体失败的最常见原因(如图1所示)。

图1 人工髋关节置换后常见的临床问题(a)磨粒反应[1]；(b)无菌性松动[2]；(c)假体脱位[1]；(d)骨溶解[1]

很多学者在滑动面设计优化和固定面改进方面都做了大量研究，新的研究成果使得关节滑动面的磨损降低了约50%，但是仍然存在很多人工关节失效的临床问题，其主要原因在于关节组合部件结合面之间微动腐蚀。在典型生理活动中，髋关节组合界面受到微动与腐蚀2种机制的共同作用：在外界交变载荷作用下产生微米级(典型如0～38 μm)的相对运动[3-4]，这种运动导致金属表面钝化层的剥落与再钝化，同时伴随在生理环境下表面氧化膜的生成和破坏[5]，如此循环往复导致植入物的失效(如图2所示[1])。……