關節的設計潤滑磨損微觀分析圖像顯微鏡
摩擦面單位壓力和摩擦系數之間顯示出很高程度的正相關。就是說,
摩擦面的適配性越高,人工關節顯示的摩擦系數越小。
這里所謂摩擦系數,和前節所述一樣,應是固體接觸部分的摩擦和擠
壓流體膜內部剪切阻力的迭加。它們的摩擦系數的差別關鍵應在于擠壓膜
的形成情況。因此,此圖的摩擦系數值可認為是代表了人工膝關節的擠壓
流體潤滑性能。
流體潤滑效果當然和表觀接觸面積有關。但是,流體潤滑效果較小時
,其效果在表面上不顯示而被固體接觸的摩擦所掩蓋。這里所示的結果表
明,流體潤滑的效果較大。
人工膝關節的設計和潤滑性能
根據以上實驗結果可知,人工膝關節存在流體潤滑的可能性,通過降
低摩擦面單位壓力可增大這種可能性。因此,提高摩擦面的適配性,增大
表觀接觸面積對于提高潤滑性能是非常必要的。
人的膝關節的形狀適配性絕不是很高的?墒,活體關節的構體是非常
柔軟的。承受載荷引起變形會增大適配性。與此相反,目前采用的人工關
節材料難于變形。但是,通過給予初始適配性高的形狀,以使其功能接近
活體關節是可能的。
人工膝關節現在大多是在潤滑問題即磨損引起失效前由于松動引起并
發癥,最后導致失效。因此,運動功能上的問題受到重視。因而從運動功
能觀點出發,近年流行模仿人膝關節形狀的人工膝關節形狀。但是,如本
節所述,應從潤滑性能上,以適配性更高的形狀為目標,而不應拘泥于模
仿活體關節的形狀。