[发明专利]用氧化锆－氧化铝复合陶瓷制成的人工关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种用氧化锆-氧化铝复合陶瓷制成的人工关节，其具有极好的耐磨性和较高的机械强度，且能够长期提供具有高度可靠性的，良好的关节运动和活动。

背景技术

在过去，人们已经将人工关节用于恢复患者受损关节或关节炎性关节的运动和活动。例如，传统的人工髋关节是由超高分子量聚乙烯的髋臼杯状结构及钴-铬合金或陶瓷，如氧化铝或氧化锆的骨构件组成的。该骨构件有一个基本为球形的头，其与髋臼杯状结构的内表面滑动接合，从而提供人工髋关节的关节运动。当使用聚乙烯与金属或陶瓷材料的组合物时，聚乙烯的磨损量比金属或陶瓷材料的大得多。在近几年中，报道了陶瓷材料，特别是氧化锆的使用可有效减少聚乙烯的磨损量。

另一方面，当长期使用人工关节时，可从人工关节产生精细的磨损碎屑。例如，当产生大量的聚乙烯磨损碎屑时，它可引起下述的严重问题。即，因为聚乙烯的磨损碎屑是亚微米到微米级粒径的精细粉末，因此它们可导致骨质溶解，骨质溶解是体内人工关节周围产生的骨溶解现象。此外，聚乙烯的磨耗量导致人工关节的松弛。因此，从最初进行手术直到大约10-15年后，需要用一个新的人工髋关节代替所用的人工髋关节。

作为一种传统的人工关节，例如，美国专利6,241,773公开了一种用氧化铝陶瓷制成的生物医学制品。此氧化铝陶瓷包含具有99.95％或更高纯度，及100ppm或更少氧化钙或氧化镁的氧化铝。该氧化铝陶瓷具有极好的耐磨性和600MPa或更高的三点弯曲强度。然而，普遍的观点认为氧化铝陶瓷机械性能的改变相对较大。因此，从长期提供一种具有高度可靠性的，稳定的关节运动的角度看，仍然有足够大的改进空间。除此之外，还存在这样一种问题，即它难以稳定地提高上述氧化铝陶瓷的产率。

另一方面，本发明人在日本专利[早期]公开号第11-228221中提出了一种用于生物用途的氧化锆-氧化铝复合陶瓷烧结体。该陶瓷烧结体是由氧化锆颗粒的第一相和氧化铝颗粒的第二相构成的，其中氧化锆颗粒的第一相含有作为四方晶形氧化锆稳定剂的二氧化铈和二氧化钛。此陶瓷烧结体是一种多孔结构，与传统的磷灰石相比，其具有150GPa的弹性模数，和较高的弯曲强度(170MPa)。然而，为了能在长期体内使用人工关节时增加耐磨性并提供平滑的关节运动，传统的人工关节还有足够大的，进一步改进的空间。

发明概述

本发明主要是提供一种用氧化锆-氧化铝复合陶瓷制成的人工关节，其可获得摩擦系数较低的，平滑的关节运动，同时通过改良氧化锆-氧化铝复合陶瓷材料的结构而增加耐磨性，减少所产生的磨损碎屑量。

即，本发明的人工关节包含第一骨构件和第二骨构件，第二骨构件与所述第一骨构件的一部分滑动接合，从而形成关节部分。至少一种第一和第二骨构件是用氧化锆-氧化铝复合陶瓷制成的。此氧化锆-氧化铝复合陶瓷包含氧化锆颗粒基质相和分散在基质相中的氧化铝颗粒第二相。该基质相的氧化锆颗粒含有作为稳定剂的二氧化铈，二氧化铈的含量使得基质相主要由四方晶形的氧化锆组成。本发明氧化锆-氧化铝复合陶瓷的特征在于，其平均粒径为0.1-1μm范围内，优选0.1-0.8μm，特别优选0.1-0.65μm。

在上述人工关节中，优选第一和第二骨构件均是用复合陶瓷制成的，且关节部分是通过复合陶瓷间的滑动接触而形成的。在这种情况下，当体内长期使用人工关节时，它可特别有效地减少所产生的磨损碎屑的量，并防止骨质溶解现象。

优选上述陶瓷复合物中第二相的量为25-40体积％范围内。

此外，在上述人工关节中，优选氧化铝颗粒部分分散在氧化锆颗粒内。

参考附图，并结合在下面详细描述的本发明的最佳方式，可更清楚地理解本发明由此所产生的附加特征和效果。

附图简述

图1是本发明实施例的氧化锆-氧化铝复合陶瓷人工关节的分解透视图；

图2是表示氧化锆-氧化铝复合陶瓷结构的SEM照片；和

图3是表示氧化锆-氧化铝复合陶瓷结构的SEM照片(高放大倍率)。

实现本发明的最佳方式

下面详细说明本发明用氧化锆-氧化铝复合陶瓷制成的人工关节。