Phát triển một loại polyethylene trọng lượng phân tử siêu cao có khả năng chống mài mòn cực tốt cho các ca phẫu thuật thay khớp háng toàn phần

Journal of Orthopaedic Research - Tập 17 Số 2 - Trang 157-167 - 1999
Harry A. McKellop1,2, Fu‐Wen Shen2, Bin Lu2, Pat Campbell3, R. Salovey1
1Departments of Orthopaedics, Biomedical Engineering, and Materials Science, University of Southern California, U.S.A.
2J. Vernon Luck Orthopaedic Research Center, Los Angeles Orthopaedic Hospital, Los Angeles, California, U.S.A.
3Joint Replacement Institute, Los Angeles Orthopaedic Hospital, Los Angeles, California, U.S.A.

Tóm tắt

Tóm tắtHiện tượng tiêu xương do mảnh vụn do polyethylene trọng lượng phân tử siêu cao gây ra là một trong những yếu tố chính hạn chế tuổi thọ của các ca phẫu thuật thay khớp háng toàn phần. Polyethylene nối chéo được biết đến là cải thiện khả năng chống mài mòn trong một số ứng dụng công nghiệp, và các cốc acetabular polyethylene nối chéo đã cho thấy khả năng chống mài mòn cải thiện trong hai nghiên cứu lâm sàng. Trong nghiên cứu hiện tại, các cốc polyethylene nối chéo được sản xuất bằng hai phương pháp. Các cốc được nối chéo hóa học được sản xuất bằng cách trộn một chất peroxide với bột polyethylene trọng lượng phân tử siêu cao và sau đó tạo hình các cốc ngay lập tức. Các cốc nối chéo bằng bức xạ được sản xuất bằng cách chiếu xạ thanh polyethylene trọng lượng phân tử siêu cao thông thường bằng bức xạ gamma với các liều lượng khác nhau từ 3.3 đến 100 Mrad (1 Mrad = 10 kGy), làm tan chảy các thanh để loại bỏ các gốc tự do còn lại (tức là, để giảm thiểu quá trình ôxi hóa lâu dài), và sau đó gia công các cốc bằng các kỹ thuật thông thường. Trong các thử nghiệm mô phỏng khớp háng kéo dài đến 5 triệu chu kỳ, cả hai loại cốc nối chéo đều thể hiện khả năng chống mài mòn được cải thiện một cách đáng kể. Việc lão hóa nhân tạo các cốc bằng cách nung nóng trong 30 ngày trong không khí ở 80°C đã gây ra quá trình ôxi hóa ở các cốc nối chéo hóa học. Tuy nhiên, một cốc nối chéo hóa học đã được lão hóa trong 2.7 năm ở nhiệt độ phòng chỉ xảy ra ôxi hóa rất ít. Do đó, việc liệu có xảy ra ôxi hóa rõ rệt của polyethylene nối chéo hóa học ở nhiệt độ cơ thể hay không vẫn chưa rõ ràng. Các cốc được nối chéo bằng bức xạ có khả năng chống ôxi hóa rất tốt. Vì việc nối chéo có thể làm giảm sức bền kéo tối đa, sức bền mỏi và độ kéo dài đến lúc thất bại của polyethylene trọng lượng phân tử siêu cao, nên liều lượng nối chéo tối ưu cung cấp sự cân bằng giữa các thuộc tính vật lý này và khả năng chống mài mòn của cấy ghép, và có thể giảm đáng kể tỷ lệ mắc phải tiêu xương do mài mòn trong các ca phẫu thuật thay khớp háng toàn phần.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

1996, Guide for the gravimetric wear assessment of prosthetic hip designs in simulator devices

1996, Standard specification for ultra‐high‐molecular‐weight polyethylene powder and fabricated form for surgical implants

10.1016/S0883-5403(98)90173-5

10.1016/0254-0584(86)90098-2

10.1520/STP14848S

Clarke IC, 1997, Simulator wear study of high dose gamma irradiated UHMWPE cups, Trans Soc Biomater, 20, 71

10.1016/S0883-5403(96)80026-X

10.1016/0032-3861(84)90213-1

Dimaio WG, 1998, Low wear, low oxidation radiation crosslinked UHMWPE, Trans Orthop Res Soc, 23, 363

10.1002/jbm.820180915

10.1002/art.1780290704

Grobbelaar CJ, 1978, The radiation improvement of polyethylene prostheses: a preliminary study, J Bone Joint Surg [Br], 60, 370, 10.1302/0301-620X.60B3.681412

1987, 1900 ultrahigh molecular weight polymer: effect of polymer modification

10.2106/00004623-198870020-00015

Jasty M, 1997, Marked improvement in the wear resistance of a new form of UHMWPE in a physilogic hip simulator, Trans Soc Biomater, 20, 157

Kabo JM, 1993, In vivo wear of polyethylene acetabular components, J Bone Joint Surg [Br], 75, 254, 10.1302/0301-620X.75B2.8444946

10.2106/00004623-199407000-00020

10.1002/jor.1100140424

10.1002/jbm.820150503

McKellop H, 1984, Functional Behavior of Orthopaedic Biomaterials, 51

10.1097/00003086-199608001-00013

McKellop H, 1996, Accelerated ageing of irradiated UHMW polyethylene for wear evaluations, Trans Orthop Res Soc, 21, 483

10.1243/EMED_JOUR_1981_010_037_02

McKellop HA, 1995, Total Hip Revision Surgery, 21

McKellop HA, 1995, The origin of submicron polyethylene wear debris in total hip arthroplasty, Clin Orthop, 311, 3

Muratoglu OK, 1997, Long‐term stability of radiation and peroxide cross‐linked ultra high molecular weight polyethylene, Trans Soc Biomater, 20, 49

Muratoglu OK, 1997, Electron beam cross‐linking of UHMWPE at room temperature, a candidate bearing material for total joint arthroplasty, Trans Soc Biomater, 20, 47

Oonishi H, 1992, Improvement of polyethylene by irradiation in artificial joints, Radiat Phys Chem, 39, 495

Oonishi H, 1992, Surface Modification Technologies V, 101

10.1023/A:1018582027349

Oonishi H, 1998, Wear of high‐dose gamma irradiated polythylene in total joint replacement: long term radiological evaluation, Trans Orthop Res Soc, 23, 97

Paul JP, 1967, Forces transmitted by joints in the human body. In: Lubrication and Wear in Living and Artificial Joints, Proc Inst Mech Engrs, 181, 8

10.1016/0043-1648(82)90048-5

10.2106/00004623-199274060-00006

10.2106/00004623-199801000-00010

ShenF‐W:Effect of irradiation on chemically crosslinked ultrahigh molecular weight polyethylene[Ph.D. thesis]. Los Angeles University of Southern California 1994

10.1002/(SICI)1099-0488(19960430)34:6<1063::AID-POLB4>3.0.CO;2-Z

10.1002/(SICI)1097-4636(199807)41:1<71::AID-JBM9>3.0.CO;2-N

Streicher RM, 1988, Ionizing irradiation for sterilization and modification of high molecular weight polyethylenes, Plast Rub proc Appl, 10, 221

Streicher RM, 1989, Investigation on sterilization and modification of high molecular weight polyethylenes by ionizing irradiation, Beta‐gamma, 1, 34

Sun DC, 1994, Development of an accelerated aging method for evaluation of long‐term irradiation effects on UHMWPE implants, Polymer Preprints, Am Chem Soc, 35, 969

Sutula LC, 1995, The Otto Aufranc Award. Impact of gamma sterilization on clinical performance of polyethylene in the hip, Clin Orthop, 319, 28

10.1243/EMED_JOUR_1982_011_023_02

Wang A, 1996, Transactions of the Fifth World Biomaterials Congress, 874

10.1520/JTE11485J

10.1016/S0301-679X(98)00005-X

Willert HG, 1973, Arthroplasty of the Hip, 11

Wroblewski BM, 1996, Prospective clinical and joint simulator studies of a new total hip arthroplasty using alumina ceramic heads and cross‐linked polyethylene cups, J Bone Joint Surg [Br], 78, 280, 10.1302/0301-620X.78B2.0780280

10.1002/(SICI)1099-0518(19980130)36:2<329::AID-POLA16>3.0.CO;2-Q

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Orthopaedic Research

Tập 17 Số 2

157-167

Thông tin tác giả