Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Bài giảng khách mời của Chủ tịch Hiệp hội Đầu gối 2009: Mài mòn Polyethylene trong phẫu thuật thay khớp gối toàn phần
Tóm tắt
Phẫu thuật thay khớp gối ở những bệnh nhân trẻ và năng động đặt ra một nhu cầu tribological đáng kể trong suốt cuộc đời và tiềm năng gây ra loãng xương do mài mòn. Các vật liệu polyethylene đã có sự tiến bộ trong những năm gần đây, làm giảm khả năng bị phân hủy do oxy hóa và thất bại do tách lớp. Đã đến lúc xem xét các biến số thiết kế tribological và khả năng của chúng trong việc giảm sự mài mòn bề mặt và nguy cơ lâu dài của loãng xương. Ảnh hưởng của việc giảm cắt chéo trong các thiết kế khớp gối xoay với đệm di động và diện tích mài mòn bề mặt trong các khớp cố định độ biến thấp đã được nghiên cứu. Một sự giảm cắt chéo đã giảm đáng kể lượng mài mòn trong cả các nghiên cứu pin-on-plate đa hướng và trong các thiết kế khớp gối xoay với đệm di động trong các nghiên cứu mô phỏng khớp gối. Một sự giảm liên hệ bề mặt đệm cũng đã làm giảm đáng kể sự mài mòn bề mặt trong các mô phỏng pin-on-plate đa hướng và trong các thiết kế khớp gối cố định độ biến thấp trong các nghiên cứu mô phỏng khớp gối. Điều này mở ra khả năng cho một sự chuyển mình lớn trong thiết kế khớp gối dựa trên các tính chất cơ học nâng cao của các vật liệu polymer mới. Chúng tôi mô tả hai giải pháp thiết kế tribological có độ mài mòn thấp: (1) một giải pháp thiết kế nền tảng xoay với cắt chéo giảm, cung cấp sự mài mòn thấp với độ tương thích và tính ổn định nội tại; và (2) một khớp cố định độ biến thấp với diện tích bề mặt giảm, cung cấp sự mài mòn thấp, nhưng có độ ổn định nội tại kém hơn và yêu cầu chức năng mô mềm tốt.
Từ khóa
#mài mòn polyethylene #khớp gối #thiết kế tribological #loãng xương #vật liệu polymerTài liệu tham khảo
Archard JF. Contact and rubbing of flat surfaces. J Applied Physics. 1953;24:981–988.
Barbour PSM, Barton DC, Fisher J. The influence of stress conditions on the wear of UHMWPE for total joint replacements. J Mater Sci Mater Med. 1997;8:603–611.
Barbour PSM, Stone MH, Fisher J. A hip joint simulator study using simplified loading and motion cycles generating physiological wear paths and rates. Proc Inst Mech Eng H. 1999;214:455–467.
Barnett PI, McEwen HMJ, Auger DD, Stone MH, Ingham E, Fisher J. Investigation of wear of knee prostheses in a new displacement/force-controlled simulator. Proc Inst Mech Eng H. 2002;216:51–61.
Bartel DL, Bicknell VL, Wright TM. The effect of conformity, thickness, and material on stresses in ultra-high molecular weight components for total joint replacement. J Bone Joint Surg Am. 1986;68:1041–1051.
Bell CJ, Walker PS, Abeysundera MR, Simmons JMH, King PM, Blunn GW. Effect of oxidation on delamination of ultra-high molecular weight polyethylene tibial components. J. Arthroplasty. 1998;13:280–290.
Besong AA, Tipper JL, Ingham E, Stone MH, Wroblewski BM, Fisher J. Quantitative comparison of wear debris from UHMWPE that has and has not been sterilized by gamma irradiation. J Bone Joint Surg Br. 1998;80:340–344.
Collier JP, Sperling DK, Currier JH, Sutula LC, Saum KA, Mayor MB. Impact of gamma sterilization on clinical performance of polyethylene in the knee. J Arthroplasty.1996;11:377–389.
Currier B H, Currier JH, Mayor MB, Lyford KA, Van Citters DW, Collier JP. In vivo oxidation of gamma barrier sterilized ultra high molecular weight polyethylene bearings. J Arthroplasty. 2007;22:721–731.
Dumbleton JH, DAntonio JA, Manley MT, Capello WN, Wang A. The basis of second generation highly crosslinked polyethylene. Clin Orthop Rel Res. 2006;453:266–271.
Fisher J, McEwen MJ, Tipper JL, Galvin AL, Ingram J, Kamali A, Stone MH, Ingham E. Wear, debris, and biologic activity of cross-linked polyethylene in the knee. Clin Orthop Rel Res. 2004;428:114–119.
Fisher J, McEwen HMJ, Tipper JL, Jennings LM, Farrar R, Stone MH, Ingham E. Wear-simulation analysis of rotating-platform mobile-bearing knees. Orthopedics. 2006;29;9:s36–s41.
Galvin AL, Kang L, Tipper JL, Stone MH, Ingham E, Jin Z, Fisher J. Wear of crosslinked polyethylene under different tribological conditions. J Mater Sci Mater Med. 2006;17:235–243.
Gupta SK, Chu A, Ranawat S, Slamin J, Ranawat CS. Osteolysis after total knee arthroplasty. J Arthroplasty. 2007;22:787–799.
Howling GI, Barnett PI, Tipper JL, Stone MH, Fisher J, Ingham E. Quantitative characterization of polyethylene debris isolated from periprosthetic tissue in early failure knee implants and early and late failure Charnley hip implants. J Biomed Mater Res. 2001;58:415–420.
Ingham E, Fisher J. Biological reactions to wear debris in total joint replacement. Proc Inst Mech Eng H. 2000;214:21–37.
Ingham E, Fisher J. The role of macrophages in osteolysis of total joint replacement. Biomaterials. 2005;26:1271–1286.
Jennings LM, Bell CJ, Ingham E, Komistek RD, Stone MH, Fisher J. The influence of femoral condylar lift-off on the wear of artificial knee joints. Proc Inst Mech Eng H. 2007;221:305–314.
Jones SMG, Pinder IM, Moran CG, Malcolm AJ. Polyethylene wear in uncemented knee replacements. J Bone Joint Surg Br. 1992;74:18–22.
Kang L, Galvin AL, Brown TD, Jin Z, Fisher J. Quantification of the effect of cross-shear on the wear of conventional and highly cross-linked UHMWPE. J Biomechanics.2008;41:340–346.
Kurtz SM, Muratoglu OK, Evans M, Ediddin AA. Advances in processing, sterilization, and cross linking of ultrahigh molecular weight polyethylene for joint replacement Biomaterials. 1999;20:1659–1688.
McEwen HMJ, Barnett PI, Bell CJ, Farrar R, Auger DD, Stone MH, Fisher J. The influence of design, materials and kinematics on the in vitro wear of total knee replacements. J Biomechanics. 2005;38:357–365.
McKellop H, Shen, FW, Lu B, Campbell P, Salovey R. Development of an extremely wear resistant ultra high molecular weight polyethylene for total hip replacements. J Orthop Res. 1999;17:157–167.
Tipper JL, Galvin AL, Williams S, McEwen HMJ, Stone MH, Ingham E, Fisher J. Isolation and characterization of UHMWPE wear particles down to ten nanometers in size from in vitro hip and knee joint simulators. J Biomed Mater Res. 2006;78:473–480.
Wang A, Essner A, Polineni, VK, Stark, C, Dumbleton, JH. Lubrication and wear of ultra high molecular weight polyethylene in total joint replacements. Tribol Int. 1998;31:17–33.
Wang, Essner A, Klein R. Effect of contact stress on friction and wear of ultra-high molecular weight polyethylene in total hip replacement. Proc Inst Mech Eng H. 2001;215:133–139.