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2011年12月22日,星期四

NIH研究人员发现与金属对金属髋关节植入物有关的线索

发现设备中的润滑剂是石墨,而不是蛋白质。

一项新的研究汇聚了来自美国和德国的跨学科团队,由来自美国和德国的医师和工程师组成的跨学科团队,对用于髋关节置换手术的植入物取得了令人惊讶的发现:石墨碳是金属对金属上形成的润滑层的关键元素髋关节植入物。与自然接头相比,润滑剂与内燃机的润滑有更多共同点。这项研究是由美国国立卫生研究院肌肉和皮肤骨骼疾病研究所(NIAMS)资助的。

通过《美国复苏与再投资法案》的资助得以实现,并在12月23日的《科学》杂志上在线报道:“这一发现为研究提供了新的途径,以帮助科学家了解关节植入物的功能,并制定使它们更好地发挥作用的策略”,NIAMS主任Stephen I. Katz博士说。 “这种研究的结果可能对每年接受髋关节置换术的数十万美国人以及那些可以从该手术中受益的美国人具有重要意义,但是他们的医生建议他们将手术推迟到年纪大些。”

髋关节置换术被誉为有史以来关节炎治疗领域最伟大的进步之一,它涉及切除受损的髋关节,并用假体代替它来模仿自然的球窝关节。

“对于大多数人来说,该手术可以减轻疼痛,并在假体的生命周期(通常超过10年)内恢复正常功能,”医学部骨科外科首席研究员兼主席Joshua J. Jacobs博士说。芝加哥拉什大学医学中心。但是对于年轻,运动活跃的人来说,假体的寿命有限通常意味着推迟手术-通常要推迟数年,或者假体失败后的某个时候进行手术并面临更困难的重复手术的前景。由于这个原因,科学家们一直在寻找改善所用材料的方法。

一种这样的方法是设计仅具有金属支承表面(所谓的金属对金属植入物)的组件,而不是设计仅在1990年代之前使用的金属和聚乙烯支承表面的组合,并且往往会断裂随着时间的流逝。但是金属对金属植入物也有问题。

雅各布斯说:“我们知道有些金属对金属系统的性能不佳。”问题设备比性能良好的设备倾向于通过磨损和腐蚀释放更多的金属碎片。这些碎片会引起局部组织反应,包括髋部周围的骨骼,韧带,肌腱和肌肉。”

为了更好地了解人造关节中发生的事情,以及因此可能得到改善的结果,科学家转向了修整手术和一门名为“摩擦学”的科学,该领域专注于摩擦,润滑和磨损现象的金属关节组件。

德国杜伊斯堡-埃森大学材料科学与工程教授Alfons Fischer博士和Rush骨科外科副教授Markus Wimmer博士较早的研究表明,摩擦会在金属接头上形成润滑层。

“我们有充分的理由相信这些层会在这些植入物的表面形成磨损和腐蚀的障碍,因此,我们当然应该了解这些摩擦反应层的性质-它们的构成,形成方式,等等。这样我们就可以利用这些信息来设计出金属对金属的轴承,这种轴承对腐蚀和磨损的敏感度要低得多。”

尽管研究人员对该层知之甚少,但他们认为该层是由人体中的蛋白质进入关节并以某种方式粘附于植入物的表面。因此,这类似于自然接头中的润滑。

取而代之的是,科学家们发现,该层实际上至少部分地(也许大部分)由石墨碳组成,石墨碳是一种工业应用的固体润滑剂。西北大学材料科学与工程学教授劳伦斯·马克斯(Laurence Marks)博士说:“这真是令人惊讶,但是当我们意识到发生的事情后,许多事情突然开始变得有意义。” 。 “知道结构是石墨碳,这确实开辟了我们可能能够以产生石墨表面的方式操纵系统的可能性。我们现在有一个目标,可以改善这些设备的性能,”他说。菲舍尔。马克斯同样乐观。 “如今,我们可以设计用于赛车的新合金,因此我们应该能够为植入人类的植入物做到这一点。”

雅各布斯说,下一阶段是将这一发现与临床结果相关联-通过检查取回器械的表面并将观察结果与切除原因相关联。马克斯还希望了解石墨剥落如何影响细胞。

雅各布斯说:“对于60多岁和70多岁的人,以及年龄较小,运动活跃的人,髋关节置换术都是不错的选择。 “如果我们要使用30或40年,我们对所用的材料提出了很多要求。”

有关髋关节置换的更多信息,请访问 http://www.niams.gratlusbc.net/Health_Info/Hip_Replacement/default.asp.

信息系统的任务是美国卫生与公共服务部国家卫生研究院的一部分,旨在支持对关节炎,肌肉骨骼和皮肤疾病的病因,治疗和预防进行研究;培训基础和临床科学家进行这项研究;以及传播有关这些疾病研究进展的信息。有关NIAMS的更多信息,请致电(301)495-4484或(877)22-NIAMS(免费电话)或访问NIAMS网站的信息交换所。 http://www.niams.nih.gov.

本新闻稿中描述的活动部分由《美国复苏与再投资法案》资助。有关NIH的《恢复法案》拨款资金机会的更多信息,请访问: http://grants.gratlusbc.net/recovery。要跟踪通过《恢复法案》资助的HHS活动的进展,请访问www.hhs.gov/recovery。要跟踪通过《复苏法案》提供的所有联邦资金,请访问 www.recovery.gov.

关于国立卫生研究院(NIH): 美国国立医学研究院(NIH)是美国的医学研究机构,包括27个研究所和中心,并且是美国卫生与公共服务部的一部分。 NIH是进行和支持基础,临床和转化医学研究的主要联邦机构,并且正在调查常见和罕见疾病的病因,治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息,请访问 www.nih.gov.

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