Механика взаимодействия ножки эндопротеза тазобедренного сустава с кортикальным слоем бедренной кости

• Автор: Сотин, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 134 с. : ил.

1 МЕХАНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА
1.1 Влияние конструкции эндопротеза на напряженно-деформированное состояние системы кость-имплантат
1.2 Эксплуатационные нагрузки на бедренную кость
1.3 Механическое поведение костной ткани
2 ПРОСТРАНСТВЕННАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ БЕДРО-ИМПЛАНТАТ
2 Л Математическая модель механического поведения системы бедренная кость - эндопротез
2.2 Расчет пространственного напряженно-деформированного состояния системы кость-имплантат
2.3 Экспериментальное исследование продольных деформаций кортикального слоя бедренной кости
2.4 Сравнительный анализ экспериментальных данных
с результатами численного решения
3 РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА БЕДРО ПРИ ХОДЬБЕ
3.1 Математическая модель ходьбы
3.2 Экспериментальное исследование максимальной изометрической силы мышц тазобедренной области
3.3 Расчет нагрузок на тазобедренный сустав при ходьбе
3.4 Анализ параметрической чувствительности математической модели ходьбы
4 МОДЕЛЬ АДАПТАЦИОННОЙ ПЕРЕСТРОЙКИ КОСТНОЙ ТКАНИ
4.1 Структурная модель кортикальной кости
4.2 Морфометрическое исследование кортикального слоя бедренной кости
4.3 Модель адаптационной перестройки кортикальной костной ткани
4.4 Анализ параметрической чувствительности модели
АНАЛИЗ АДАПТАЦИОННОЙ КОМФОРТНОСТИ ЭНДОПРОТЕЗОВ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА
5 Л Методика построения модели бедра по данным
томографического исследования
5.2 Пространственные модели бедренной кости с установленным эндопротезом
5.3 Анализ адаптационной комфортности эндопротезов тазобедренного сустава
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Актуальность проблемы
Эндопротезирование тазобедренного сустава в настоящее время является широко распространенным способом лечения заболеваний опорнодвигательного аппарата [5, 33, 45, 61, 70, 89, 214, 217, 222]. Установка искусственного сустава позволяет устранить или значительно уменьшить болевой синдром, обеспечить опороспособность конечности, восстановить движение в суставе. Срок службы современных эндопротезов, изготавливаемых из легированных сталей и титана, ограничивается в среднем 10 годами. [71, 96]. Проведение повторной операции
эндопротезирования имеет большое количество противопоказаний и высокий риск развития послеоперационных осложнений [62, 122, 231]. Потребность в эндопротезировании, в России составляет до 100-300 тысяч операций в год [24, 33, 61], поэтому продление эксплуатационного ресурса эндопротеза является актуальной медицинской, технической и социальной проблемой.
По данным [62] в 69,7% случаев несостоятельность эндопротеза вызвана его расшатыванием. Риск расшатывания возрастает пропорционально давности проведения операции и в настоящее время эта проблема на имеет какого-либо технического решения. Согласно биомеханической гипотезе, основной причиной расшатывания эндопротеза является неадекватность функциональных напряжений, испытываемых костью в системе бедро-имплантат при физиологических нагрузках [11, 62]. В наиболее нагруженных местах, из-за постоянного микротравмирования костной ткани, происходит ее замещение соединительно-тканной капсулой. В участках кортикальной кости с недостаточной нагрузкой наблюдается патологическое увеличение пористости.
В связи с этим исследование механики взаимодействия эндопротеза тазобедренного сустава и кортикального слоя бедренной кости является актуальной и практически значимой задачей.

Рис. 16. Исследованные мышцы приводящей группы: 1 - т. Quadrants femoris;
2 - т. Pectineus; 3 - т. Adductor minimus', 4 — т. Adductor brevis', 5 — m. Adductor longus; 6 - m. Adductor magnus (ant); 7 - m. Adductor magnus (med); 8 — m. Adductor magnus (post).
Измеряемыми величинами являлись: площадь анатомического
поперечного сечения (£<,„), масса, длина брюшка и сухожилия каждой мышцы. Использование томографических снимков позволило сравнить результаты прямых измерений поперечного сечения мышц с данными полученными in vivo. Основные антропометрические данные объектов исследования приведены в табл. 5.
Таблица 5.
Основные антропометрические данные объектов исследования.
Данные Объект
in vitro 1 in vitro 2 in vitro 3 in vivo
Рост, см 170 165 184
Масса, кг 70 65 84
Возраст, лет от 50 до 60 от 50 до 60 от 35 до 40