陶瓷在全膝关节置换中的临床应用1972年由Langer 最先报道，当时使用了非骨水泥氧化铝陶瓷胫骨平台。第一个非骨水泥固定氧化铝陶瓷结合超高分子量聚乙烯的全膝关节置换系统出现在日本。后来又针对骨水泥固定对该系统进行了设计改进（KOM-1、2、3) .其他结合UHMWPE的氧化铝陶瓷TKA系统，如KC-1, TSD, NCU, LFA-I和YMCK, 也在日本获得临床应用。更有设计使用带有氧化铝陶瓷关节面的金属股骨髁，从而避免陶瓷与骨的直接接触。氧化锆陶瓷股骨髁也已在日本应用（Bi-surface, KU) .基于钴铬合金股骨髁的Multigen膝关节系统也开始推出AMC (BIOLOX@delta) 的股骨假体，并未改变设计。经过12个月的随访，BIOLOX@delta 陶瓷股骨髁（Multigen Plus) 临床评分良好，未见假体松动。
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在TKA中比较不同界面的磨损率远难于THA，假体设计对磨损的影响很大，这样只能从同一设计和不同界面材料的体外磨损研究获得相关数据。比如在Shore-Western 膝关节模拟器上，比较Bi-Surface系统（Kyocera, Corp, Kyoto, Japan) 氧，化锆股骨髁和相同设计的钴铬股骨髁对UHMWPE的磨损。结果表明氧化锆假体的UHMWPE磨损率平均低4倍，而钴铬股骨髁的表面粗糙度（Ra) 却是氧化锆股骨髁的5倍。此外，磨损率还与UHMWPE用射线消毒时的辐射剂里有关。
在另外一个UHMWPE消毒方式、膝关节模拟器类型以及测量参数均与上述不同的研究中，比较了Bi-surface 膝关节系统氧化铝股骨髁、氧化锆股骨髁与钴铬合金股骨髁对UHMWPE的磨损率。结果仍然相似，陶瓷假体的磨损率平均下降了5倍，而氧化铝陶瓷假体的磨损率比氧化锆陶瓷更低。钴铬假体表面可观察到损伤，但陶瓷假体上没有发现。此外，有研究在膝关节模拟器上进行5百万个周期运动，比较钴铬合金与AMC股骨髁对超高分子聚乙烯膝关节系统对抗三体磨损的性能。与钴铬股骨髁相比，陶瓷组件表面未见损伤，对UHMWPE垫的磨损也较小。
在临床应用中，由于非骨水泥固定和骨整合不足，第一代TKA陶瓷假体出现了很高的松动率。然而，少数固定良好的氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷假体临床表现良好。对多种设计的氧化铝和钴铬合金股骨髁的取出假体（在人体6至23年）进行了研究，分析其磨损和表面损伤。发现钴铬股骨髁表面损伤更重、粗糙度更高，这与体外实验结果一致。与陶瓷股骨髁组成关节的UHMWPE垫磨损更小。
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