隨著人類科技水平的不斷發(fā)展,許多人造關(guān)節(jié)在無需任何幫助的情況下就可以直接嵌入骨骼當(dāng)中。人造關(guān)節(jié)表面的多孔結(jié)構(gòu),能夠使骨骼可以安全地向內(nèi)不斷地生長(zhǎng)。昊青氣體裝備的螺桿真空泵,能確保真空等離子噴涂達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的形狀和穩(wěn)定性。
人類骨骼的生長(zhǎng),其實(shí)就是不斷重塑的過程。骨骼不斷地被食腐細(xì)胞所啃噬,而與此同時(shí),人體利用成骨細(xì)胞不斷產(chǎn)生新的細(xì)胞,這些細(xì)胞將用于生成新的骨骼組織,這就是為什么人類骨折后,相比其他人體組織能更快愈合的原因。同樣的道理,這種機(jī)制也允許人造關(guān)節(jié)能夠直接被嵌入骨骼中,而無需其他任何骨水泥的幫助(骨水泥即骨粘固劑,是一種用于骨科手術(shù)的醫(yī)用材料,由于它的部分物理性質(zhì)以及凝固后外觀和性狀頗像建筑、裝修用的白水泥,便有了如此通俗的名稱。)
使植入物堅(jiān)實(shí)地結(jié)合
當(dāng)骨折愈合的時(shí)候,骨骼將會(huì)彼此接觸。 但是在對(duì)植入物進(jìn)行處理時(shí),骨頭往往會(huì)碰到金屬異物。為了使骨骼能正常的向內(nèi)生長(zhǎng),良好的附著表面對(duì)骨小梁必不可少。骨小梁是三維結(jié)構(gòu)的小桿狀骨骼,在骨骼內(nèi)部形成。理論上骨小梁會(huì)擊中與其強(qiáng)度相當(dāng)?shù)募?xì)小毛孔,并且這些毛孔腔必須足夠深,才能使骨小梁的支撐力具有足夠的強(qiáng)度。
對(duì)于材料加工的階段而言,這是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn):植入物必須具備一個(gè)多孔表面,同時(shí)還要能夠承受人體多年的巨大負(fù)載。因此,植入物部件由高度穩(wěn)定的復(fù)合材料-鈦合金制成。為了使其表面足夠光滑,需要一種可以與基材之間形成真正牢固不可斷裂結(jié)合面的涂層。在螺桿真空泵的幫助下,真空等離子噴涂(VPS)便是針對(duì)此問題的解決方案。
螺桿真空泵制備出超純的氣體環(huán)境
在此工藝中,植入物將被放置在配備有螺桿真空泵的真空室內(nèi)。利用真空泵抽真空,使真空室達(dá)到約0.08 mbar的真空度,所有大氣中的氧氣和水蒸氣都將從真空室中被吸出,從而創(chuàng)造出了超純氣體環(huán)境所需的條件。隨后,用惰性氣體氬氣沖洗真空室并再次抽真空。接下來,將處理氣體輸送到真空室。打開等離子燃燒器后,便開始鍍膜工藝。
施加強(qiáng)電流以便產(chǎn)生電弧,并且將處理氣體變?yōu)榈入x子體,這個(gè)過程通常也將由鈦制成的噴霧粉末混合氣體射流當(dāng)中。在超過20,000℃的高溫下,液滴成形成并被加速、壓縮并噴射到工件表面上。該工藝過程中的高能量密度可確保結(jié)合面的高度穩(wěn)定性,精確的工藝管理可確保影響最終結(jié)構(gòu)的形狀,并獲得所需的孔形。
答案是否定的。人類假肢(內(nèi)假體)的大多數(shù)組件都是由鈷鉻合金(CoCr)制成,由于它們能夠在不斷變化的負(fù)載水平下仍具有足夠的穩(wěn)定性,因此已被科學(xué)證明是對(duì)制造人體假肢不錯(cuò)的選擇。但是,骨骼細(xì)胞并不能直接與這些合金制成的表面結(jié)合, 因此必須使用一種被稱為骨水泥的合成樹脂,將鈷鉻合金植入物固定到骨骼上。
鈦具有與鈷鉻相同的穩(wěn)定性,但對(duì)骨骼的反應(yīng)良好,骨細(xì)胞可以與這種金屬直接結(jié)合。它們對(duì)鉭的反應(yīng)也相似,但鉭材料更稀有且價(jià)格高昂,因此很少被用于植入物。至于植入物與骨水泥結(jié)合還是直接嵌入孰優(yōu)孰劣,取決于許多因素。例如,人造髖關(guān)節(jié)通常是直接植入而沒有骨水泥,而人造膝關(guān)節(jié)則需要使用骨水泥。
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