人工髋关节陶瓷材料的发展历程

早期阶段

1891年，Gluck第一个将象牙制作的髋关节植入人体，开启了人工髋关节替代的探索，但此时未涉及陶瓷材料。

金属材料主导阶段
      1937年，Venable和Stuck研制出钴-铬-钼合金，此后金属材料在人工髋关节领域广泛应用，成为当时的主流。金属材料的弯曲强度≥1500 MPa，维氏硬度≤1400 HV，断裂韧性≥10 MPa*m^1/2。

陶瓷材料引入阶段
      1970年，Boutin引入陶瓷髋关节，陶瓷材料开始应用于人工髋关节领域。
1972年，Boutin报告了氧化铝陶瓷制作人体髋关节及其临床应用。1977年，研制出氧化铝陶瓷股骨头与高分子量聚乙烯髋臼组合的髋关节假体。1982年，美国食品与药品管理局批准采用氧化铝陶瓷球、臼与钴铬钼合金柄组成的人工髋关节在美国临床应用。随着工艺改进，氧化铝陶瓷的性能不断提升，如通过掺杂添加剂和优化烧结参数，提高了其韧性和断裂强度。氧化铝陶瓷四点弯曲强度500-700 MPA，维氏硬度≥1800 Hv，断裂韧性为3-4 MPa*m^1/2。

 1985年左右，氧化锆股骨球头开始植入人体。1988年，掺杂Y₂O₃的四方晶相氧化锆首次进行人工关节临床应用。氧化锆陶瓷四点弯曲强度≥1000 MPA，断裂韧性≥8 MPa*m^1/2，维氏硬度为1400-1600 HV。但2001年因氧化锆陶瓷球头出现批量召回事件，其作为关节面材料的应用受到限制，不过相关研究仍在继续，以解决其低温老化等问题。

复合陶瓷材料阶段
        基于氧化铝和氧化锆各自的优缺点，材料学界研发了氧化铝-氧化锆复合陶瓷材料，如氧化锆增韧的氧化铝,其四点弯曲强度≥1000 MPA，断裂韧性≥5.0 MPa*m^1/2，维氏硬度≥1700 HV。Ceramtec公司推出的Biolox delta陶瓷关节假体采用了此类材料，结合了氧化锆的增韧能力和氧化铝的低降解敏感性等优点，具有更好的强度和断裂韧性。目前全球人工髋关节陶瓷主要由德国的赛琅泰克提供，据有关数据报道，约占球头市场90%。在2024年以前，中国市场基本被德国赛琅泰克所占有。目前，在中国有一家陶瓷公司（合肥瓷意医疗科技有限公司）能自主进行人工陶瓷髋关节制造技术，涉及从原始粉体改性与制备、毛坯、机械加工全制造能力，同时拥有一批多年从事陶瓷制造、医疗器械开发、医疗器械管理高层次技术人员，有望在2025年全面推出市场使用。据报道，该公司开发出人工髋关节陶瓷材料与赛琅泰克达到同等技术指标与要求，而且整体制造成本具有较大的优势，有望进一步降低人工髋关节置换手术病人的负担。