人工髋关节置换的材料选择
人工全髋关节置换术在减轻髋关节疼痛，恢复髋关节功能，改善步态方面已被公认为是一种较好的治疗方法。术后疗效主要有决于理想的假体。近10余年来随着生物医学工程学的发展、生物材料的涌现、制造工艺的精湛，促使假体的设计及研究进入一个新的阶段。
理想的假体必须具有二个必要条件：
1.材料应具有优异的生物相容性、化学性能稳定及物理性能良好，为耐磨损、抗冲击强度大、抗压强度高、抗折强度好及有适宜的弹性模量等。
2.设计上要考虑到受力均匀、便于手术安放、活动范围大，假体嵌插稳固可靠晚期松功率低。
为了达到上述条件，我们试行设计及研制此新型的符合材料制成的人工全髋关节。
我们选用了纯刚玉陶瓷为主要的材料。刚玉瓷为一接近惰性的生物材料，它具有生物相容性好，机械强度高、耐磨损及化学性能稳定等优点。预测结论：
1.接近惰性的陶瓷是最宜供选的材料;
2.其中高纯度氧化铝刚玉瓷又最为理想。我们的选择与预测的结论是符合的。
选用刚玉瓷为假体材料必须解决下述三个问题：
①.刚玉瓷在烧结过程中常可由于人工股骨头造型复杂、厚度较大、收缩率可高达22%等因素而发生开裂。有学者认为：常玉瓷虽然强度大，脆性比普通陶瓷有较大的改善，但由于烧结温度高，二次加工较困难，收缩变形大等因素，而未被采纳。所以克服开裂为首要问题。我们通过电子衍射技术、扫描电子显微镜、全相显微镜等测试方法了解此种开裂是以沿晶断裂为主，是由于杂质在晶界处沉集所致。为此，通过改进磨具设计及注浆工艺、调整烧结过程中的升降温速率、促使晶型转化完全程度的纯度严防杂质的进入及严格掌握干燥及烧结制度等。
②.提高刚玉瓷的纯度。陶瓷材料的性能受其内含杂质数量的影响。纯度越大，则材料性能亦越佳。99.97%瓷(即纯刚玉)的性能要优于95%瓷，95%瓷的性能又优于85%瓷及75%瓷。为此，我们严格选料及操作，防止杂质掺入，保证a-A12O3的含量达到99.97%。
③客服陶瓷的弱点---脆性。纯刚玉虽然在脆性方面的缺点有很大的改善，但它还是具有陶瓷材料的共同弱点---脆性。采用纯度不高的氧化铝瓷而引起的脆裂并发症是并非罕见的。我们采用纯刚玉为假体的外壳并向其中灌注金属作为内蕊，使假体充分保留了纯刚玉的优点，并利用金属良好的抗折强度及抗冲击韧性以弥补陶瓷脆性的弱点。由于高温下二者并不反应，无结合强度，所以我们经过多次的实验，摸索出一种使纯刚玉与金属通过化学键紧密结合的工艺，从而更保证及提高人工关节置换术后的安全系数。经此工艺处理的复合体，在全相显微镜观察下，可见金属在瓷体重渗透约为0.5mm。复合材料的物理性能为抗折强度(表1)、抗冲击(表2)及抗压强度等经实验测试症实亦比单一的纯刚玉材料有显著的提高。
假体内蕊金属的选择，我们认为必须具有下列条件：抗折强度及抗冲击韧性良好，才能达到弥补陶瓷脆性的弱点;金属熔点要低于纯刚玉外壳产生变形的温度才能将金属铸入外壳;对人体无害，长期在体内无腐蚀。经过节选及试验采用了可伐合金。可伐合金具有上述特点，熔点在1450℃低于纯刚玉的变形温度2050℃，膨胀系数在8.1a10---6/C接近纯刚玉的8.2a10---6/C。钛及钛合金熔点较可伐合金高，膨胀系数为9.0---9.4a10---6/C,同时在铸熔过程中也存在一些问题而未被采用。
