关节置换的材料是什么？对人体有害吗？人工关节用的是什么材料？

骨下肢分期付款常用的是髋下肢和膝下肢，为描述方便快捷，我们把下肢implantation分为市场主体，磨擦介面和骨-implantation介面三个部份来说。

1.市场主体部份

市场主体部份，即膝下肢的肱骨网络平台托，髋下肢的肱骨柄和胸骨外杯，一般是TC4复合板材，由钛和小量的钒、钢做成。复合板材锈蚀，色泽柔和，耐热性较好，在轻工业上堪称中国航天合金：美国的SR-71低空战机就是复合板材做的机壳，我国舰载的歼20轰炸机里复合板材比例仅约20%。

在各种合金中，复合板材流体力学模块比较吻合头盖骨，和头骨有较好的流体力学兼容性，既不即使布季支撑力不动，又不容易即使太硬挖开头骨。复合板材表层有几层球状的水解层，在消化系统内极难被锈蚀，微生物兼容性好，很少有排外化学反应，目前也没有发现明晰的残害作用。虽然有诸多出众的操控性使复合板材成为了眼科内真菌的平庸板材，但复合板材难炼钢，梅西县研磨，这是下肢implantation价格廉宜的原因之一。

2.磨擦介面

（1）合金：

磨擦介面是下肢活动功能的核心理念。如果是合金构成的磨擦介面，例如髋下肢implantation的合金肱头骨和膝下肢implantation的肱骨髁，采用的是钴-铬或钴可拆式钛。这类钛最注重的优点是耐热。钴在轻工业上用于锻造硬质钛枪械，钼着实战车主炮必不可少的合金板材。强强做成的钛，耐热抗腐蚀，用这些钛锻造下肢implantation磨擦介面，有利于缩短implantation使用寿命，减少有毒的破损浮游真菌产生。

（2）聚丙烯：

为了缓冲和耐热，膝下肢肱骨和肱骨implantation中间需要放置一片塑料垫片，髋下肢implantation胸骨部份也可以选择塑料的衬垫。聚丙烯是一种古老且常用的塑料，日程生活中，从脸盆到塑料袋都有它的身影。

下肢implantation要植入消化系统，还要使用很多年不损坏，用这么低端的塑料会不会难以胜任呢？其实历史上，人类也尝试过更高级的塑料，比如聚四氟乙烯（特氟龙）但表现都不平庸，经过多年大浪淘沙的筛选，聚丙烯以优良的耐热损和抗冲击操控性成为了最优选择。下肢implantation所用的聚丙烯，和用来做塑料脸盆的略有不同。60年代人们通过增加普通聚丙烯分子大小，锻造出超高分子量聚丙烯，获得了更好的耐热损操控性，更低的磨擦系数。

90年代以来，又通过化学化学反应甚至高能射线，辅以精细的热处理，让聚丙烯分子相互拉起手来，形成高交联聚丙烯，进一步增加耐热性。所以，下肢implantation所用的聚丙烯和生活中常用的聚丙烯，除了名字和类似之外，其实不是同几层次的东西了。

（3）陶瓷：

陶瓷确实可以用来锻造人工下肢，不但如此，目前最先进的髋下肢implantation都使用了陶瓷的。下肢implantation选用的陶瓷板材，不是您家里做碗的那种。生活中的陶瓷，是由黏土经过高温烧结，形成的坚硬板材；而下肢implantation的陶瓷，锻造原料是高纯度的水解铝、水解锆，烧结的温度也更高，控制得更严格。

水解铝和水解锆是甚么呢？

天然的水解锆晶体称为斜锆石，您不知道斜锆石是甚么没关系，那么水解铝的天然晶体您一定听说过：蓝宝石和红宝石——都是高硬度的宝石。这样出色板材和特殊工艺锻造出的陶瓷，既耐热又坚硬。陶瓷锻造的髋下肢implantation，每年只破损5微米（20万分至一米），经久耐用，是年轻患者的最佳选择。

瓷碗容易摔碎，于是人们发明了搪瓷碗，下肢implantation的研发思路也是一样的。早期的陶瓷髋下肢implantation容易碎裂，未解决这一问题，人们在implantation合金表层烧结几层陶瓷，成为黑晶implantation。这样既保留了陶瓷的耐热优点，也占到了合金不宜碎裂的好处。实际上，现在的第四代陶瓷implantation，已经很少发生碎裂，黑晶implantation和陶瓷implantation各有千秋，并没有明晰的优劣之分。

3.骨-implantation介面

implantation需要固定在头骨上，对于多数膝下肢implantation和少数髋下肢implantation，implantation和头骨之间需要涂抹几层骨水泥，就像砌墙用的灰浆一样，通过填塞骨面和implantation的缝隙，来实现implantation的固定。骨水泥是一种聚合板材，它的化学名称叫做聚甲基丙烯酸甲酯。

聚甲基丙烯酸甲酯还有一个更通俗的名字——有机玻璃，这又是一种生活中常用的板材，就是用来制作公交站台广告牌和印章的那个。普通的有机玻璃经过化学改性，使其更适宜眼科应用，就成了骨水泥。骨水泥化学性质稳定，微生物兼容性好，应用于眼科手术已有超过60年的历史。

当然，在髋下肢，大部份情况下是不需要这层水泥的，取而代之的是一些涂层物质，包块羟基磷灰石、微小钛珠或者喷砂做成的粗糙面以及骨小梁涂层等，都是为了让头骨和合金implantation之间实现微生物愈合，也就是长在一起。

总结

以上便是下肢implantation的常用板材。一副下肢implantation看似不起眼，但它的背后是冶金、化工，机械研磨等多领域科技的融合，是人工下肢外科几十年尝试和积累的凝聚，其复杂和精妙令人叹为观止。