PE–UHMW人工颈椎间盘体内与体外工况摩擦学对比

作者：辛骅; 刘瑞娟; 陈威^*; 赵雪妮; 刁昊; 靳忠民

来源：工程塑料应用, 2020, 48(08): 113-117.

• 人工颈椎间盘
• 体内
• 体外
• 磨损仿真
• 润滑分析

为探究"金属–超高分子量聚乙烯"颈椎间盘假体在体内(头部前–后屈伸运动)和体外ISO 18192–1(2014)工况下的摩擦学性能。采用Hamrock & Dowson最小膜厚公式,进行润滑对比分析。基于"Archard双因素磨损方程"定量预测PE–UHMW假体的磨粒与黏着磨损情况。结果表明,不同工况下膜厚比λ值始终低于1,说明主要润滑类型为边界润滑,表面微凸体直接接触不可避免。根据500万循环PE–UHMW假体的磨损体积变化趋势,可知体内磨损率比体外磨损率小一个数量级,并在100万循环(Mc)后趋于稳定。三种工况下,ISO标准条件体外工况的体积磨损率最高,为0.822 mm3/Mc;三种工况相对应的质量磨损率分别为ISO标准条件0.768 mg/Mc、ISO替代条件0.607 mg/Mc和体内工况0.025 mg/Mc。后续,还需要进行深入的实验对比研究,系统化地探究不同头部运动类型对体内磨损的影响规律。

• 单位
  机电工程学院; 西安交通大学; 陕西科技大学