Разработка технологии создания пористого титанового покрытия на деталях эндопротезов тазобедренного сустава путем плазменного напыления

• Автор: Егоров, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 186 с. : ил.

Введение.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Особенности конструкции эндопротезов тазобедренного

сустава.

1.2. Условия работы ЭПТБС. Требования, предъявляемые к материалам ЭПТБС.

1.3. Характеристика титана и его сплавов как конструкционных материалов для эндопротезов.

1.3.1. Общая характеристика титановых сплавов

1.3.2. Свойства титана и его сплавов как биоматериала

1.4. Плазменное напыление как способ создания пористых

покрытий

1.4.1. Общие сведения о плазменном напылении.

1.4.2. Способы плазменного напыления.
1.4.3. Факторы, влияющие на процесс плазменного напыления
1.4.4. Процесс взаимодействия напыляемых частиц
с основой
1.4.5. Применение плазменного напыления для формирования покрытия на имплантатах.
1.4.6. Предварительная обработка поверхности
детали для плазменного напыления.
1.5. Заключение по литературному обзору. Постановка цели и задач
исследования
ГЛАВА II. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Совершенствование конструкции установки для
плазменного напыления пористого титанового покрытия.
2.2. Исходные материалы.
2.3. Методы исследования
2.3.1. Методика нанесения покрытия.
2.3.2. Методика проведения пескоструйной обработки.
2.3.3. Методика определения пористости покрытия
2.3.4. Методика микроструктурного анализа
2.3.5. Методика исследования гранулометрического состава
и скорости напыляемых частиц.
2.3.6. Методика определения адгезионной
прочности покрытия.
2.3.7. Методика определения прогиба образцов.
2.3.8. Методика проведения термической и термоводородной обработки
2.3.9. Статистическая обработка результатов
экспериментов
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПЛАЗМЕННОГО НАПЫЛЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И АДГЕЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЯ.
3.1. Исследование топографии и структуры покрытия.
3.2. Влияние дистанции и угла напыления на пористость титанового покрытия.
3.3. Исследование влияния режимов напыления на гранулометрический состав плазменной струи и скорость напыляемых частиц.
Выводы по главе III
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДЛОЖКИ НА СТРУКТУРУ И АДГЕЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЯ
4.1 Исследование зависимости температуры образцов
от времени прогрева
4.2 Исследование влияния режимов пескоструйной обработки на адгезионную прочность покрытия из ВТ с подложкой
из сплава ВТ
4.3.Исследования влияния времени вылеживания образцов между пескоструйной обработкой и напылением на адгезионную
прочность.
4.4. Исследование влияния температуры подложки на адгезионную прочность покрытия.
4.5. Исследование влияния времени вылеживания образцов между напылением и проведением испытаний на адгезионную прочность
покрытия
Выводы по главе IV.
ГЛАВА V. ВЛИЯНИЕ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТИТАНОВОГО ПОКРЫТИЯ.
5.1. Влияние термоводородной обработки на структуру и прочность связи покрытия с подложкой.
5.2. Влияние температуры подложки, времени выдержки
между напылением и термоводородной обработкой и термоводородной обработки на структуру и адгезионные свойства покрытия.
5.3 Исследование гранулометрического состава распыляемой струи, скорости напыляемых частиц, пористости и адгезионных свойств покрытия при
напылении наводороженной проволоки
Выводы по главе V.
ГЛАВА VI. ОБОБЩЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ
И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Длина шейки и величина плеча бедренного компонента определяются суммарной длиной шейки на ножке расстояние от линии уровня остеотомии до центра ротации и глубины выполнения соответствующего конуса в головке. Вертлужные эндопротезы применяются только в сочетании с бедренными при тотальном эндопротезировании и могут состоять из одного компонента, например чаша из сверхвысокомолекулярного полиэтилена при цементной фиксации, или нескольких компонентов, например металлическая чаша с полимерным вкладышем две детали или металлическая чаша, полимерная вставка и вкладыш из кобальтового сплава 3 детали. Вертлужные эндопротезы, состоящие из нескольких компонентов, применяются, как правило, при бесцемеитном креплении. При значительных поражениях проксимальной части бедренной кости в результате травмы или онкологического заболевания для первичной артропластики применяют частичные или тотальные эндопротезы. В этом случае ножка бедренного компонента конструктивно выполняется таким образом, чтобы заместить поврежденный участок кости в зависимости от уровня резекции, который может достигать половины бедренной кости. К суставным поверхностям эндопротезов тазобедренного сустава предъявляются жесткие требования по сферичности, шероховатости и допускам на их размеры. Так международный стандарт ИСО 2 Имплантаты для хирургии. Эндопротезы тазобедренного сустава частичные и тотальные. Суставные поверхности, изготовленные из металлических, керамических и полимерных материалов устанавливает следующие требования к эндопротезам тазобедренного сустава. Измерения должны проводиться при температуре 2С. Компоненты эндопротеза устанавливают в ложе, подготовленное в бедренной и тазовой костях, при помощи специальных инструментов. Способ установки эндопротезов зависит от состояния костной ткани и может быть бесцементным, когда компоненты эндопротеза фиксируются непосредственно в костных структурах, или цементным, когда фиксация имплантата достигается при помощи костного цемента. Состояние костной ткани определяется степенью потери массы костного вещества, которая зависит от многих факторов диагноз, возраст больного, пол, стадия развития остеопороза разрежение трабекулярной структуры костной ткани, толщина кортикального слоя. При бесцементной установке первичное механическое закрепление эндопротезов осуществляется во время их имплантации за счет плотной посадки РгезэПЬ в костное ложе. Вторичная биологическая фиксация достигается путем остеоинтеграции костных структур с поверхностью изделия. Существуют три типа первичной фиксации ножек в бедренном канале проксимальная, дистальная и смешанная дистальнопроксимальная. Форма ножки эндопротеза и тип фиксации определяются формой бедренной кости и костномозгового канала. По форме ножки эндопротезов повторяют форму канала бедра и бывают коническими и цилиндрическими с круглым поперечным сечением и клиновидными с прямоугольным поперечным сечением. Ножки могут быть выполнены с воротничком и без воротничка. Рис. Прямоугольная форма поперечного сечения клиновидной ножки обеспечивает исключительно высокую антиротационную устойчивость по сравнению с коническими и цилиндрическими ножками, имеющими круглое поперечное сечение. Наиболее идеальной для установки конических и клиновидных ножек является коническая форма канала бедренной кости. Нагрузка передается в средней трети конической или клиновидной части ножки на кортикальный слой бедра и от медиальной поверхности ножки на кортикальный слой дуги Адамса. Механическая нагрузка передается через воротник ножки на кортикальную кость в плоскости остеотомии, а размер ножки подбирается таким образом, чтобы между имплантатом и кортикальной костью был зазор ,5 мм, заполненный уплотненной спонгиозной костыо. В каналах бедра конической формы возможно применение длинных цилиндрических ножек с дистальнопроксимальным типом фиксации. В этом случае фиксация по типу i достигается в истмусе с передачей нагрузки на кортикал в дистальной части и одновременно нагрузка передается в проксимальной части через воротник на дугу Адамса.