有点硬核！金属人工关节，是怎么造出来的？ | 有趣的制造

今天的制造内容可能有点不常见。是一位关注很久的小可爱很早以前点的单，最近刚看了很多的资料和论文，可以写出来了。先上定义！人造关节是外科医生植入人体内，以代替病变或磨损的骨骼或软骨的假体。

上个世纪 60 年代，英国医生 John Chamley 研发了第一个人造关节，包括不锈钢的头和枝干，以及一个超高分子的聚乙烯，也就是我们俗称的「金属部分」和「塑料部分」...金属是替代了骨骼，而塑料则是替代了软骨，还有的会采用聚甲基丙烯酸甲酯（缩写是 pmma，俗称「骨水泥」）去填充关节组件周围骨骼的间隙。（下图是小丧的灵魂手绘，今天我的画确实输了一筹，佩服佩服...）

膝盖、髋、手腕、肘部等部分的关节如果出现了问题，都能通过人造关节的替代来恢复活动力和缓解疼痛。我们今天就讲一下人造关节的金属部分的制作过程，主要讲最常见的铸造的方法制作膝关节和锻造的方法做髋关节。（对... Cast 的中文意思之一就有「铸造」）

铸造的方法

铸造比较麻烦，无中生有嘛！但整个铸造的过程和我们以前介绍的用失蜡法的《奥斯卡小金人的制作，和你想象中的一样简单》一模一样！所以这篇我就省了很多截图的功夫...

其实大到埋在地里走水的阀门，小到阳台上的水龙头，甚至劳斯莱斯的车标，今天又加了一个「金属人工关节」，都是一个样的制作工艺，齐齐整整一家人了。

只是做膝关节会用到钴铬合金，而且相较来说，还有几个比较特殊的后续步骤。比如用激光雕刻独特序列号，以便追踪。

话说...有部很赞的科幻电影《银翼杀手 2049 》，里面的线索就是根据复制人「尸骨」里的追踪编码继续开展后面的剧情。只是在故事设定年代的未来，编码做的更加细微，藏的更加隐蔽。（我是不是一不留神就剧透了...）

接着工人用荧光粉先仔细的擦拭金属，然后再清洗一遍。

荧光粉呢是会留在金属关节的缺陷瑕疵处的。在紫外线下照射就会发光，自然就很容易能辨别缺陷了。

再经过仔细的检查后，继续打磨金属块，直到金属闪耀出光泽的反光程度！

对于人工关节来说，要算大功告成还有个必须的步骤，就是需要去实际抽样进行机器模拟关节运动。

锻造的方法

锻造使用的不再是钴铬合金，而是成型后会比较柔韧的钛合金，更适合安装在髋关节这种有需要稍微弯曲受力的地方。

先请出我们「大力出奇迹」的冲压机！靠着 600 吨的压力一次次的冲压，逐渐成形。

最后一个模具，冲压出除去了多余金属的大致面貌金属髋关节。

接着进行喷砂，还要进行金属清洁并打上哑光。

之后用数控铣床，直接按照既定程序去磨光粗糙表面。

之后才是人工用砂带去磨砂。

再之后通过水基宁檬酸溶液进行清洗，保证金属表面的绝对清洁。

然后再戳印追踪序列号，看一个这样制作前后的比对图。

到了校验环节，会先通过卡尺啊、放大镜啊等工具进行测量对比。都没问题之后，就会去给金属件喷洒钛粉。

最后一步是做「光学对照」，听起来特别高大上，其实就是将金属的涂层轮廓放大后投射出来，与设计的样板进行匹配对比...

等等！Cast 还有话说

这篇文章写出来其实心里挺难受的，大概是 10 月底的时候，有小可爱后台发了很多话给我，大概讲了一下她化疗的病情，讲自己要做一场比较大的人工关节置换手术，记得特别深的是大意「曾经得抑郁症的时候，那种念头就是特别想死，等现在身体这样了，又只是期望能活下去，活下去就觉得什么都好。」听完五味陈杂的，就是觉得生活好辛苦，看看朋友圈，大家表面看起来好像都挺好的，实际上呢，每个人应该都有自己的苦。

之后还收到消息说治疗进展挺顺利，也跟着挺高兴的。然后昨天收到消息说实际上现在情况比较不好，家里人一直瞒着她不让看报告。这时候别说安慰什么豁达不豁达了，生生死死的事情在眼前，就是觉得人生好苦啊，就是无能为力的无奈。

今晚不开赞赏了，大家也喝点快乐水吧，找点小确幸挺好的，晚安，祝你早上好、下午好、晚上好。

人体里使用的替代品，我们还写过：

校对：Cast + 江小丧

文中 Gif 截取自电影《银翼杀手 2049》和 Discovery《How it's Made》S15E09