Материаловедческие основы проектирования эндопротезов тазобедренного сустава из титановых сплавов и технологии их производства

• Автор: Курников, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Сф.

Глава I. Состояние вопроса

1.1. Биомеханические аспекты функционирования бедренных компонентов эндопротезов тазобедренного сустава человека и требования к их надежности
1.2. Физико-механические и биологические свойства костных сфуктур и материалов, применяемых при эндопрозезировании

1.2.1. Сфоение и физико-механические свойства костных сфуктур

1.2.2 Физико-механические и биологические свойства

материалов, применяемых при эндопро1езировании

1.3. Методы испытаний эндопротезов тазобедренного сусзава

1.3.1. Статические испытания бедренных компонентов

эндопротезов

1.3.2. Ресурсные испытания тотального эндопротеза

тазобедренного сусзава
1.4. Система проектирования, производства и применения биологически и механически совместимых имплантатов (БМСИ)
1.5. Темоводородная обработка как эффективный способ оптимизации структуры и свойств изделий из титановых сплавов
1.5.1 Взаимодействие титана и его сплавов с водородом
1.5.2 Основы термоводородной обработки титановых сплавов
1.6. Заключение по литературному обзору и постановка задачи исследования
Глава II. Объекты и методы исследования
2.1. Обоснование выбора материалов
2.2. Методы исследования
Глава III. Экспериментальные и теоретические исследования физикомеханических свойств и механического поведения компонентов системы «ножка эндопротеза - Костный цемент - бедренная кость» при статических и функциональных нафузках

3.1. Анализ конструкции ножки «ИМПЛАНТ-Ц» и технологии ее производства
3.2. Результаты статических испытаний ножки «ИМПЛАНТ-Ц»
3.3. Экспериментальное определение коэффициентв трения пары костный цемент-металл с различной шероховатостью
3.4. Исследование механических и эксплуатационных свойств костных цементов
3.5. Математическое компьютерное моделирование механического поведения и напряженно-деформированного состояния системы «ножка эндопротеза - цементная мантия - бедренная кость»
Глава IV. Влияние технологических факторов на структуру и комплекс механических свойств ножек эндопротезов «ИМПЛАНГ-Ц» из титаново1 о сплава ВТ20Л
4.1. Влияние термоводородной обработки на структуру, технологические и механические свойства фасонных отливок из титанового сплава ВТ20Л
4.2. Влияние шероховатости поверхности на сопротивление усталости образцов из сплава ВТ20Л
4.3. Влияние термического воздействия на сопротивление усталости образцов из сплава ВТ20Л с различной шероховатостью
поверхности
Глава V. Повышение надежности ножки бедренного компонента эндопротеза «ИМПЛАНТ-Ц» путем оптимизации ее конструкции и технологии производства
5.1. Разработка рекомендаций по оптимизации конструкции и технологии производства ножек «ИМПЛАНТ-Ц»
5.2. Оценка эффективности разработанных рекомендаций по оптимизации конструкции и технологии производства ножек «ИМПЛАНТ-Ц»
Выводы по работе
Список литературы
Приложение

Актуальность проблемы
При создании надежных эндонро1езов для замещения пораженных элементов опорно-двигательного аппарата человека, в частности эндопро1езов крупных высоконагруженных суставов, возникает целый ряд материаловедческих, конструкторских, технологических и других проблем. Их рациональное решение возможно только в рамках научно-обоснованного подхода, учитывающего все аспекты функционирования эндопротеза в новой для организма биомеханической и биохимической системе. Компонентами этой системы являются как сам имплантат, так и взаимодействующие с ним живые структуры организма (костные, связочные, мышечные), а также материалы, играющие роль механического связующего между элементами эндопротеза и костной тканью. Работоспособность такой системы зависит от уровня и распределения механических напряжений в ее компонентах, их структурного состояния, физико-механических и биологических свойств, геометрических параметров эндопротеза, условий взаимодействия компонентов на контактирующих поверхностях.
Несмотря на насыщенность рынка эндопротезов, в частности эндопротезов тазобедренного сустава, большое многообразие предлагаемых конструкций, далеко не все из них обеспечивают дтительное и безопасное функционирование в организме, что обусловлено в основном неоптимальным выбором материалов и несовершенством технологии производства. Наряду с высокой стоимостью импортных эндопротезов, неразвитостью отечественного эндопротезостроения, другими факторами, это создает значительные трудности в развитии данной отрасли здравоохранения.
В последние годы в инженерно-медицинском центре «МАТИ-Медтех» развиваются новые комплексные подходы к выбору материалов, проектированию конструкций, технологии производства и применения эндопротезов тазобедренного сустава. Важнейшими результатами реализации этих подходов являются:

Рис. 1.23. Циклограмма ввода программы ресурсных испытаний эндопротеза тотального.