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基于全髋关节模拟机测试的HXLPE磨屑提取与表征

人工髋关节服役过程中所产生的磨屑导致骨溶解，严重影响了假体的长期服役性能。这种不良生物反应极大程度地受到磨屑的形状、尺寸等因素的影响，因此表征磨屑及磨损机理分析对关节假体性能的改善极为重要。针对HXLPE髋臼分别与OXINIUM 股骨头和增韧氧化锆铌合金股骨头配副磨损后的血清溶液，采用酶蛋白法提取不同磨损周期实验后润滑液中的HXLPE磨屑，并使用SEM、EDS等手段对磨屑的形状、尺寸分布进行定量分析，探索其磨损机理。结果表明：不同磨损周期下，HXLPE磨屑具有不同的形状和尺寸分布，两种配副下HXLPE磨屑的平均等效圆直径(ECD)均小于1 μm，且主要集中在0.4 μm以下。两种配副所产生的磨屑形状主要为圆状和椭圆状,仅有少量的纤维状磨屑，这说明两种配副下HXLPE的磨损机制均为黏着磨损和疲劳磨损，且黏着磨损占主导地位。其中与OXINIUM 股骨头配副的纤维状磨屑占比(24.36%)高于与增韧氧化锆铌合金股骨头配副的(14.3%)，这说明OXINIUM 股骨头配副时疲劳磨损更严重。上述研究结果为新型人工关节假体材料的开发和设计提供了一定的实验依据。