人工膝关节发展简史

人工关节材料发展综述1引言当前我国正处于人口老龄化时期，各种原因引起的骨性关节炎，股骨头坏死以及老年髓部骨折等关节疾患日益增多，严重影响了老年人的生活质量，产生了极大的经济和社会负担；同时由于疾病、事故、工伤、战争以及比赛对抗程度的明显增强等各种因素，均增加了意外伤害的概率导致大量的人体骨骼病变和损伤，造成许多人残疾而失去基本的生活能力，给病人、家庭及社会带来了极大的影响和沉重的负担[1-3]。

1963年英国曼彻斯特人John Charnley首先报道了全髋关节置换手术治疗类风湿性髋关节骨性关节炎。

他利用不锈钢制作股骨头，以聚四氟乙烯（PTFE）制作髋臼，用聚甲基丙烯酸甲酯（骨水泥）固定，形成Charnley型低摩擦全髋关节假体，奠定了现代人工关节置换技术的基础[1]。

自此以后，人工关节置换技术发展迅速，日益成为治疗关节伤痛、重建关节功能的重要手段。

人工关节置换术经过近百年的发展，目前已广泛开展，能有效地根除关节病痛，恢复关节功能以及提高患者生活质量，现已被认为是最成功的外科手术之一[4]。

人工关节是模拟人体关节制成的植入性假体，以代替病变或损伤的关节病恢复其功能[4]。

人工关节包括髋、膝、肩、肘、腕、指间、跺等关节，其中以髋、膝关节置换为主。

人工关节置换是对因创伤或疾病造成破坏的关节应用人工关节材料替代病变部位而进行的修复，解除关节疼痛、畸形和功能障碍，重建一个功能接近人体正常的关节[12-13]。

目前，每年世界上大概有100万患者实施人工关节假体置换手术[20]。

据不完全统计全球每年仅全髋关节置换就达80万例，人工髋关节置换术是治疗髋关节疾病终末期病变最重要和最有效的手术之一，也是开展得非常广泛的一项技术，美国现有总人口中的0.83%接受过人工髋关节置换术[81]。

我国根据民政部门的报告，目前仅肢体不自由患者就达1500万人，其中残疾约780万人，全国骨缺损和骨损患者近300万人，且随着我国社会老龄化的到来，这一数字还有上升的趋势[2]。

2024年人工膝关节假体市场发展现状简介人工膝关节假体市场是一个快速发展的医疗器械市场，主要为那些需要膝关节替换手术的患者提供解决方案。

随着人口老龄化趋势的加剧，膝关节疾病的发病率呈现上升趋势，促使人工膝关节假体市场快速增长。

本文将对人工膝关节假体市场的现状进行分析和综述。

市场规模根据市场研究数据显示，人工膝关节假体市场在过去几年中保持了强劲的增长态势。

据预测，市场规模将在未来几年内继续扩大。

这主要得益于人口老龄化带来的膝关节问题和膝关节疾病发病率的增加。

技术发展随着医疗技术的进步和创新，人工膝关节假体的设计和制造水平不断提高。

传统的全膝关节假体已经逐渐被个性化定制的部分膝关节假体所取代，这种产品可以更好地适应患者的膝关节情况，并提供更好的手术效果。

市场竞争目前，人工膝关节假体市场竞争激烈，有多家知名医疗器械公司在这一领域展开竞争。

市场上主要的参与者包括特耐、德尔格、赛美康等公司。

这些公司通过不断创新和推出新产品来争夺市场份额。

市场驱动因素人工膝关节假体市场的快速增长离不开多种因素的共同推动。

首先，随着人口老龄化的加剧，膝关节疾病的发病率不断增加，促使需求不断增长。

其次，医疗技术的不断进步和创新为人工膝关节假体的发展提供了技术支持。

此外，人们对健康生活的关注度提高，也推动了人工膝关节假体市场的增长。

市场挑战尽管人工膝关节假体市场发展迅速，但仍然面临一些挑战。

首先，高昂的手术费用限制了一些患者的接受能力。

其次，手术风险和复杂性也限制了一些患者的选择。

此外，竞争激烈的市场使得企业需要不断创新和提高产品质量，以保持竞争优势。

市场前景总体而言，人工膝关节假体市场的前景是积极的。

随着人口老龄化趋势的继续，膝关节疾病的患者数量将继续增加，推动市场需求增长。

此外，医疗技术的不断创新和进步也将推动市场的发展。

然而，市场竞争激烈以及手术费用和复杂性问题仍然是市场发展的挑战。

结论人工膝关节假体市场是一个快速增长的医疗器械市场，其发展受到多种因素的推动和阻碍。

2024年人工膝关节假体市场规模分析引言人工膝关节假体是一种医疗设备，常用于治疗膝关节疾病和损伤。

随着人口老龄化和运动损伤的增加，人工膝关节假体市场正面临着巨大的发展机遇。

本文将对人工膝关节假体市场规模进行分析，以了解其发展态势和未来趋势。

人工膝关节假体市场概述人工膝关节假体市场是医疗器械行业中一个快速增长的细分市场。

膝关节疾病和损伤常常导致疼痛和运动功能障碍，严重影响患者的生活质量。

人工膝关节假体的应用能够有效缓解症状，并恢复患者的生活能力，因此受到越来越多患者的青睐。

市场规模分析根据行业研究报告，人工膝关节假体市场近年来呈现稳步增长的趋势。

据预测，到2025年，全球人工膝关节假体市场规模有望达到200亿美元。

区域市场分析人工膝关节假体市场在不同地区的发展状况存在一定差异。

目前，北美地区是全球人工膝关节假体市场的主要消费地区，占据市场份额的40%以上。

欧洲和亚太地区也是人工膝关节假体市场的重要市场，分别占据市场份额的30%和20%左右。

随着中国、印度等新兴经济体的快速发展和老龄化人口的增加，亚太地区有望成为未来人工膝关节假体市场的增长引擎。

型号分析人工膝关节假体市场的产品种类繁多，常见的包括全膝关节假体、部分膝关节假体和修复性膝关节假体等。

全膝关节假体是目前市场上最主流的产品，占据市场份额的60%以上。

而部分膝关节假体和修复性膝关节假体则在特定病例中有其应用优势。

随着技术的进步和患者个性化需求的增加，部分膝关节假体和修复性膝关节假体市场份额有望继续增加。

市场驱动因素分析人工膝关节假体市场的快速增长得益于以下几个市场驱动因素：1.人口老龄化：随着人口老龄化程度的加深，膝关节疾病和损伤的患病率呈上升趋势，促使人工膝关节假体市场需求增加。

2.运动损伤增加：现代社会人们更加注重健康和运动，高强度运动带来的膝关节损伤也在不断增加，推动了人工膝关节假体市场的发展。

3.技术进步：人工膝关节假体的技术不断创新和改进，使得其在手术效果、耐用性和生物相容性方面有了突破性的提升。

全膝关节假体历史现状未来全膝关节假体历史现状未来现代人工膝关节置换术成功的三人工膝关节置换术成功的关键因素个关键因素植入材料假体设计手术技术假体设计假体设计发展的循环临床植入发现问题膝关节置换兴起的重要外部条件1960——PMMA 固定开始流行 1963——UHMWPE 开始应用1971——FDA 批准PMMA 应用膝关节置换的重要问题¾成功用于人工髋关节的假体材料是否能够满足膝关节高负荷及关节形态和运动学复杂的要求？¾如果材料方面没有问题，人工膝关节该采用何种几何形态、固定方式和手术技术？Polycentric 膝关节假体Frank Gunston ，加拿大 1960’s 后期引入 1970’s 后期报告结果 ACL/PCL 保留 PMMA 固定Polycentric 膝关节假体Geomedic 膝关节假体Geomedic 膝关节假体现代膝关节假体的发展Polycentric 膝关节Geometric 膝关节现代全膝关节表面置换功能重建解剖重建功能重建现代膝关节假体的发展用工程学的方法解决复杂的膝关节运动学问题 切除交叉韧带解剖重建保留全部或大多数膝关节软组织限制性结构 固定性关节面，以避免与限制性软组织的冲突活动关节面Freeman ‐Swanson 膝z 铸造CoCr 合金z UHMWPE z 全聚乙烯胫骨z 单一型号z 无手术技术z 无手术器械z 1970年3月伦敦植入第一例Freeman‐Swanson膝1966-1968，英国伦敦London Splint Company（后被Howmedica收购） “condylar total knee”y引入三个重要概念：1，切除ACL/PCL2，股骨髁单一半径设计3，胫骨假体安放在平坦的松质骨截面上Freeman的膝置换技术采用MacIntosh的概念——假体应充填关节间隙，以矫正畸形和重建韧带张力 平面直角截骨——简化手术操作股骨与胫骨髓内定位伸膝空间与屈膝空间需平行与一致，引入了间隙测量器初起时需行髌骨切除，后放弃开始时的股骨髁假体无髌骨滑车沟ICLH膝Freeman‐Swanson膝I mperial C ollege L ondon H ospital kneep g p¾1974年¾增加了长而平的髌骨滑槽¾由瑞士Protek公司和美国Howmedica公司推出Freeman和InsallFreeman和Insall1950：Corpus Christie College, Cambridge, UK 1953：London HospitalFreeman Insall英国，伦敦医院美国，HSS HSS膝关节研发小组1966:Harlan Amstutz,Biomechanics and Biomaterials Laboratory at HSS1969:Peter Walker(Leeds)加入(UCLA)1970:Amstutz(UCLA),Walker领头1970年12月:Peter WalkerJohn InsallChitranjan RanawatAlan InglisHSS膝关节研发小组Peter WalkerJohn InsallChitranjan RanawatHSS膝关节第一款HSS髁型膝关节假体:Duocondylar 1970年12月推出:Cintor Division of CodmanHowmedica1971年12月:植入第一例术者:Ranawat一助:Insall二助:Joseph Hoffman在场:WalkerDuocondylar膝关节z模拟解剖,对称型,骨水泥固定z ACL/PCL/保留z无髌骨滑槽z股骨内外髁平行,相连z胫骨平台假体是分离的两块Duocondylar膝关节从Duocondylar获得的结论z需考虑髌股关节z植入单一形号的假体要符合不同的个体解剖是困难的,特别是在有明确畸形时z保留胫骨髁间嵴和ACL/PCL干扰了对膝关节畸形的矫正z两块分离的胫骨平台骨水泥固定起来不如整体性的假体容易Duocondylar膝的发展Duocondylar膝关节解剖重建膝功能重建膝Duopatella膝Total Condylar膝Duopatellar膝Total Condylar膝研发者:Insall,Walker,Ranawat影响者:FreemanTotal Condylar膝胫股假体更加形合对称性股骨髁设计额状面曲率更加符合正常解剖 股骨滑车槽ACL/PCL切除髌骨假体单块聚乙烯胫骨带短柱Total Condylar膝1973年9月,TC膝已设计定型无任何专利保护Cintor Division of CodmanHowmedica两家同时推出1974年2月,HSS第一例植入,InsallTotal Condylar膝Insall：¾研发手术器械¾采用Freeman的概念和技术：直角截骨，伸屈间术：直角截骨，伸、屈间隙平行和一致¾强调软组织松解和矫正力线的重要性；提出了内侧松解和外侧松解技术¾常规置换髌骨Total Condylar膝Total Condylar被认为是第一个获得长期优良临床效果的人工膝关节系统Insall和Burstein Burstein的加入1975年，Walker离开HSS，加入Cintor Divisionof Codman，1976年成为Howmedica的研发主管月Case Western Reserve University1976年5月，来自Case Western Reserve University的Albert Burstein加入HSS，成为生物力学部主任Burstein带来了一个工程师团队，并很快与Insall建立了良好的合作关系。

骨科人物志之二John N. Insall，MD （1930-2000）——现代人工膝关节之父尽管现代人工膝关节置术的历史可以追溯到20世纪40年代，但真正的成功还是从1973年John N. Insall引入骨水泥固定的全髁膝（Total Condylar Knee）开始的。

至今，全髁膝已成为评价后续数十种人工膝关节假体的金标准（15年随访，假体存留率94%），Insall因此被许多人称为现代人工膝关节之父。

1930年6月19日，Insall出生在英国的博内茅斯，这是位于南安普敦西南部英吉利海峡入口的一个小村镇。

他先后就读于剑桥大学和伦敦医院医学院，1956年毕业。

随后他接受了总共5年的医院训练，2年在英国，3年在加拿大蒙特利尔。

1961年，他作为纽约特种外科医院（HSS）矫形外科的fellowship人员而来到美国。

当这一奖学金计划完成后，他返回英国，行了两年医。

1965年，他重回HSS，当骨科主治医生，之后又成为膝关节组的主任，直到1991年。

在1980年-1991年，他还同时担任康奈尔大学医学院的骨科教授。

1991年，他与两位同行共同创建了Insall Scott Kelly（ISK）矫形外科与运动医学学院。

1996年，他还被聘为阿尔伯特.爱因斯坦医学院矫形外科的临床教授。

显然，Insall杰出贡献中的大部分是在HSS期间完成的。

如前所述，他于1973年引入了全髁膝。

实际上这绝不是一个一蹴而就的发明，而是经过了多年漫长的努力。

Insall很早就开始对膝关节感兴趣，四十多年前就在JBJS上发表过有关截骨治疗膝关节骨性关节炎的文章。

因此，全髁膝的问世只能认为是一种最后的水到渠成。

虽然全髁膝的成功确立了Insall在骨科史中的地位，但他并未因此罢手。

1978年，他又与工程师Albert Burstein博士合作，推出了Insall-Burstein后稳定膝。

这一假体一度风靡全球。

再之后，他还与人合作，从事旋转平台膝关节假体的研制。

人工关节多年来人们就采用各种关节成形术治疗关节强直、关节畸形和各种破坏性骨关节疾病，力图将这些有病的关节矫正和恢复功能，使之成为稳定的、不疼的并有一定的功能的，为此许多学者做出了巨大的努力。

迄今已研制出膝、髋、肘、肩、指、趾关节假体用于临床。

1890年，Gluck首先应用象牙制造下颌关节；1938年，Wiles用不锈钢作髋臼与股骨头；而后Moor开展了人工股骨头置换术； 1940年 Wder兄弟用合成树脂制造人工关节；1951年开始全髋人工关节置换术。

1952年Habowsh用固定牙的丙烯酸脂固定人工髋关节，由此合成树脂开始用于人工关节的结合。

1958年Charnhey根据重体环境滑润TDRTEFDHFYUHH理论，用聚四氟乙烯髋臼和金属股骨头制成低摩擦的人工关节，接着在1962年，Charnley把高密度聚乙烯髋臼和直径为22毫米的股骨头组成全髋人工关节，并用骨水泥（甲基丙烯酸脂）固定，获得较满意的效果。

自此，人工关节置换术进入实际应用的新阶段。

人工关节是人们为挽救已失去功能的关节而设计的一种人工器官，它在人工器官中属于疗效最好的一种。

一般来说，其使用年限可达20年以上。

随着科技进步，人工关节手术已经是一种十分成功和有把握的手术：它可以即刻消除关节疼痛、恢复关节的正常活动功能，使长期受关节病痛折磨的人们再次获得新生，手术后可以象正常人那样，行走、爬楼、外出旅行、外出工作、购物和体育锻炼等。

第一节人工关节材料生物材料是用以和生命系统结合,以诊断、治疗或替换机体中的组织、器官或增进其功能的材料。

它涉及材料、医学、物理、生物化学及现代高技术等诸多学科领域。

不仅关系到保护人类的健康,而且成了各国经济发展新的增长点。

人工关节材料作为重要的生物材料组成部份,近百年来,特别是近20年来得到了长足的发展。

人工关节是模拟人体关节制成的植入性假体,以代替病变或损伤的关节并恢复其功能。

作为一种植入器官, 人工关节材料在生物相容性、生物摩擦学性能、抗腐蚀及耐疲劳性能、制备工艺和服役寿命等方面有着非常严格的要求，此外, 还要求人工关节所使用的材料易于合成和制造、加工, 便于大量生产和质量检测, 价格低廉, 易于推广应用等。