Разработка технологии получения динамических имплантатов из сплавов на основе титана и никелида титана способом диффузионной сварки

• Автор: Сенкевич, Кирилл Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Состояние вопроса

1.1. Строение позвоночника и свойства его структур

1.2. Обзор материалов и конструкций, применяемых при

эндопротезировании тел позвонков и межпозвонковых дисков

1.3. Общие требования к биоматериалам для изготовления медицинских имплантатов

1.4. Применение металлических материалов для изготовления медицинских имплантатов

1.5. Применение сплавов с эффектом памяти формы на основе

никелида титана для изготовления медицинских имплантатов
1.6. Диффузионная сварка титана и его сплавов
1.7. Термоводородная обработка титановых сплавов
1.8. Заключение по литературному обзору и постановка задач
исследований
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
Глава 3. Исследование процесса диффузионной сварки и разработка технологии получения пористых имплантатов из сплава ВТ
3.1. Разработка технологии получения пористых полуфабрикатов имплантатов позвонков
3.2. Исследование процесса диффузионной сварки модельных проволочных образцов из сплава ВТ
3.3. Разработка технологии диффузионной сварки и исследование механических свойств пористых имплантатов позвонков
из сплава ВТ
Глава 4. Изучение влияния термоводородной обработки на

механические свойства сварных соединений из сплава ВТ-1-00 и оптимизацию режимов диффузионной сварки имплантатов
4.1. Изучение влияния термоводородной обработки на механические свойства сварных соединений из сплава ВТ
4.2. Влияние термоводородной обработки на коррозионные свойства
сварных соединений из ВТ
Глава 5. Изучение процесса диффузионной сварки сплавов на основе
ТІМ и исследование физико-механических и коррозионных свойств сварных соединений
5.1 Исследование процесса диффузионной сварки сплавов на основе

5.2 Исследование коррозионной стойкости сварных соединений из сплавов на основе ТІМ
5.3 Исследование влияния высокотемпературной обработки на структуру и характеристики СУ и ЭПФ свариваемых полуфабрикатов
Основные выводы
Список литературы
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Одной из актуальных проблем в области производства имплантатов различных элементов костно-хрящевых структур позвоночника, является разработка технологий создания материалов, обладающих помимо высоких механических свойств биомеханическими характеристиками, соответствующими характеристикам замещаемых костных тканей. К наиболее важным таким характеристикам можно отнести механическую совместимость, то есть максимальное соответствие жесткости имплантата жесткости замещаемого костного фрагмента. В отдельных случаях, требуемым условием является наличие определенной пористости материала или изделия, позволяющей улучшить остеоинтеграцию костной ткани с имплантатом. В настоящее время основными материалами, применяемыми при производстве имплантатов, являются П и его сплавы. При создании конструкций имплантатов с механическим поведением, соответствующим тканям позвоночника широкое применение нашли сплавы с эффектом памяти формы на основе интерметаллида П№. Современные технологии создания полуфабрикатов и изделий из сплавов на основе П и П№, разработанные в “МАТИ”- Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского, позволяют создавать имплантаты различного назначения, однако существует ряд нерешенных задач.
Так, актуальной является задача разработки экономичной технологии получения пористых титановых имплантатов с высокими механическими свойствами и оптимальным уровнем жесткости для замещения тел позвонков и межпозвонковых дисков. При разработке динамических имплантатов для стабилизации позвоночника из сплавов на основе П№ необходимо разработать технологию неразъемного соединения различных видов полуфабрикатов, позволяющую создавать изделия сложной формы. Такая технология соединения должна обеспечивать высокие механические

1.3. Общие требования к биоматериалам для изготовления медицинских имплантатов
Способность имплантата активно выполнять свои функции в течение длительного времени (от 10-12 месяцев для пластин остеосинтеза до 15-20 лет для эндопротезов тазобедренного, коленного и других суставов) во многих отношениях определяется свойствами материала имплантата и состоянием его поверхности, проявляющимся во взаимодействии с окружающими тканями и биологическими жидкостями [79]. В этой связи большое значение для имплантата имеет не только выполнение им механических или физиологических функций, но и приспособляемость к нему окружающих тканей и жидкостей, взаимное влияние имплантата и окружающих тканей и жидкостей.
Проблема совместимости организма и имплантата имеет важнейшее значение и решающее влияние на последующую стабильность компонентов эндопротеза в ткани и носит общий характер [79].
В этой связи различают три понятия: биоинертность,
биосовместимость и биоактивность.
Биоинертность - это свойство материала имплантата, при котором отсутствуют определяемые аппаратурно или гистологически какие-либо реакции живых тканей на материал имплантата и на сам имплантат в целом, а также какое-либо заметное влияние тканей и жидкостей, приводящее к изменению микроструктур и снижению комплекса физико-механических свойств материала. В этом смысле биоинертны благородные металлы -золото, платина, тантал, а также керамика на основе оксидов и нитридов алюминия и кремния, углеродные материалы и композиты на их основе. Из полимеров биоинертным можно считать лишь политетрафторэтилен, более известный как тефлон или фторопласт. Уровень физико-механических свойств большинства перечисленных материалов невысок, вследствие чего они имеют ограниченное распространение.