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摘要当医师们发现了骨水泥及金属材料磨损颗粒的毒性后，非骨水泥型人工髋关节假体应运而生。其主要采用金属材质的臼杯、股骨柄，表面覆以生物活性涂层，配合低摩擦系数的球头、内衬作为关节面的设计。该类假体植入人体后，随着时间延长，仍然避免不了包括关节面的磨损及不同材质界面之间的微动、腐蚀的缺点。假体磨损后伴随颗粒释放及涂层剥脱后金属材质外露，将诱发假体周围骨溶解，最终导致假体松动、假体失败。探究一种生物安全性好强度高的材料，用于制备新型人工髋关节假体避免上述情况的发生是现代人工髋关节假体技术进步的关键。<br>　　本研究通过上世纪70至80年代江西微晶陶瓷（J.M.C）的人工髋关节假体的回顾性研究，对该类假体的材料特征及设计方案进行逆向分析，并总结该类假体的生物学特征及骨整合效应。根据对现代微晶陶瓷发展综述及分析，通过材料成分优化、新型制造工艺制备了新型硅酸锂微晶陶瓷材料（Li2O-Al2O3-SiO2，LAS）、改良氧化锆增韧氧化铝微晶陶瓷材料（ZirconiaToughenedAlumina,ZTA）；最后，通过假体数字模型与受力分析，建设性提出了新型全陶瓷人工髋关节假体的几何形态设计与假体材料应用。该研究从微晶陶瓷材料出发，侧重生物学性能考察，为新型国产全陶瓷人工髋关节假体的材料种类、制造方法及假体设计提供了新的框架。<br>　　文章第一章描述了全髋关节假体应用现状及意义。综述了近100年来全髋关节假体发展的过程，并重点介绍了国内外人工髋关节材料的进展过程。根据医用生物活性陶瓷及生物惰性陶瓷功能特征，及其与人工全髋关节的关联，提出了生物微晶陶瓷的先进制造与临床应用的重要性与发展前景。<br>　　文章第二章介绍了J.M.C-Ⅰ、Ⅱ型人工髋关节假体患者总体随访情况。1980-1981年间的近期随访的（术后0.2~1.5年内）案例共23例（24髋）；2013-2016年间的远期随访的（术后31~37年）案例为8例（9髋）。对患髋的X线片、Harris评分、VAS评分等资料分析表明：该类假体生物安全性较好，骨整合效应较强；假体在体时间长，患者耐受度良好，但因假体力学性能较差而出现部分假体结构损坏，出现并发症的情况。<br>　　文章第三章进行了J.M.C原材料及其产品制造的描述。一方面，结合J.M.C假体取出物的表面形貌、晶体结构、主要成分、抗弯强度、弹性模量、韧度、硬度、热膨胀系数等指标的检测，发现了其材料存在组分结构简单及产品纯度明显不足的问题。另一方面，将这类材料进行生物实验分析，包括成骨细胞代谢与黏附、骨架的矿化，动物致敏、骨整合效应，明确了该类材料具有良好的生物学特性。<br>　　文章第四章参照现代微晶陶瓷研究成果，在J.M.C基础上，提高陶瓷原料的纯度，改变了陶瓷组分配比，如增加了SiO2比率、补充了TiO2、P2O5、ZrO2组分。烧造了一种新型LAS微晶陶瓷组件。进行了LAS的物理性能表征，包括：表面形貌、晶体结构、主要成分、抗弯强度、弹性模量、韧度、硬度、热膨胀参数等主要指标的检测。进行了LAS的生化性能表征，包括：成骨细胞的代谢、黏附、形貌、矿化、基因表达；LAS的动物致敏、内脏毒性、骨整合效应。结果表明新型LAS机械性能较J.M.C有大幅提高，生物性能更加优异。论文进一步对ZTA微晶陶瓷组件制作中的部分关键参数进行了必要的设定，最终获得了满足全陶瓷设计的高强度的ZTA微晶陶瓷，完成了人工全髋关节材料的构建。<br>　　文章第五部分建立了新型人工髋关节假体、骨盆的数字模型，并将两者进行匹配，对加载材料属性及其受力进行了分析。表达了数学模型设计在假体设计中的优点，能够为新型人工髋关节的形态设计与制作提供依据。