多孔钽棒的生物力学特性

多孔钽金属植入物由Zimmer公司制成，Pedersen等报道了该植入物治疗股骨头缺血性坏死的有限元特性。Bobyn等报道该植入物作为矫形外科修复材料的生物特性。随后一系列关于该植入物性能的报道陆续发表。多孔钽金属植入物的整体互相连接的多孔率为75%～80%，与骨的结构较类似，平均孔隙为430mm，因此适合人体组织快速长入。Bobyn等的试验表明，多孔钽金属植入物植入动物模型后出现迅速的骨长入和固定力。4周后长入植入物内的软组织即达到1cm，16周后达到2.3cm。Reach等的动物实验表明，将取下的冈上肌腱由2个多孔钽垫圈固定于大粗隆，早期肌腱可长入垫圈表面，6～12周后该腱结构即可达到正常强度水平。Itala A.等在犬髌腱模型研究中也有类似发现。多孔钽金属植入物弹性模量为3GPa，介于软骨下骨板（1.5GPa）与皮质骨（15GPa）之间，远低于常用的钛合金植入物（110GPa）。平均屈曲强度为12Nm，而人腓骨平均屈曲强度8～12.5Nm（应用四点弯曲标准试验法测得）。因此，多孔钽的弹性模量与人腓骨相当接近，具有承担生理负荷的能力。三维有限元模型研究更确切地证明多孔钽支撑股骨头的作用类似于腓骨植骨，此外还发现：①多孔钽与骨的弹性模量相当，故在股骨头内有相同的应力和应变模式；②多孔钽最主要承受的是压力，而非弯曲及张力；③多孔钽植入的最佳位置在股骨上外侧，以便接触并支持软骨下骨板。Heiner等制作股骨头坏死模型并生物力学测试、评估多孔钽金属植入物对软骨下骨板支持强度和有效性，结果显示植入后软骨下骨板骨缺损平均减少29%，植入物本身强度是植入股骨头后所受压力的9.3倍，且经受住4倍于体重的疲劳试验。因此，多孔钽金属植入物植入是相当安全、有效的。多孔钽金属棒的外形设计为一10mm直径的圆柱体，长度为70～130mm（以5mm递进），末端螺纹部分长25mm，直径14mm，此设计可与骨质产生高摩擦力，保证了假体置入的初期稳定性，而半球形尖端则用于抵抗压力及支撑软骨下骨板。(https://www.daowen.com)