No Image

Ортопедические устройства

9 просмотров
04 декабря 2023

Замена суставов, особенно тазобедренных, и устройства для фиксации костей стали очень успешным применением материалов в медицине. Использование штифтов, пластин и винтов для фиксации костей с целью облегчения восстановления после переломов костей стало обычным делом, а количество ежегодных процедур только в США приближается к пяти миллионам. При замене суставов типичными пациентами являются люди в возрасте 55 лет и старше, страдающие от изнурительного ревматоидного артрита, остеоартрита или остеопороза. Ежегодно проводится более 1,5 миллиона ортопедических операций по протезированию суставов, при этом на собственно замену суставов приходится около половины процедур. Одним из основных направлений исследований является разработка новых биоматериалов для искусственных суставов, предназначенных для молодых, более активных пациентов.

Эндопротезы тазобедренного сустава в основном используются для структурной поддержки. Поэтому для их изготовления используются материалы, обладающие высокой прочностью, такие как металлы, прочные пластмассы и армированные полимерно-матричные композиты. Кроме того, биоматериалы, используемые в ортопедии, должны обладать высоким модулем упругости, долговременной стабильностью размеров, высокой усталостной прочностью, долговременной биостабильностью, отличной износостойкостью и биосовместимостью (т.е. не должно быть негативной реакции тканей на имплантируемое устройство). В ранних разработках в этой области использовались легкодоступные материалы, такие как нержавеющая сталь, но свидетельства коррозии после имплантации привели к их замене на более стабильные материалы, в частности титановые сплавы, кобальт-хром-молибденовые сплавы и полимерные композиты, армированные углеродным волокном. Типичный современный искусственный тазобедренный сустав состоит из азотированного и высокополированного кобальт-хромового шарика, соединенного с ножкой из титанового сплава, которая вставляется в бедренную кость и фиксируется полимеризацией полиметилметакрилата in situ. Сочленяющийся компонент сустава состоит из ацетабулярной чашки, изготовленной из прочного, устойчивого к ползучести, сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Абразивное воздействие на границу шара и чашки может привести к образованию частиц износа, которые, в свою очередь, могут вызвать значительную воспалительную реакцию организма. Поэтому многие исследования по разработке материалов для тазобедренного сустава были посвящены оптимизации свойств сочленяющихся компонентов в

Хотя прочность биоматериалов очень важна, другой целью является соответствие механических свойств материалов имплантата и кости, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузок (распределение нагрузки). При недостаточной нагрузке на кость распределение напряжений становится асимметричным, что приводит к адаптивному ремоделированию с истончением кортикального слоя и увеличением пористости кости. Подобные уроки в области иерархии структуры и взаимосвязи структуры и свойств материалов были получены в ходе исследований биологических композиционных материалов, и они находят свое воплощение в новых классах синтетических биоматериалов. Одной из разработок являются полимерно-матричные композиты, армированные углеродными волокнами. Типичными матричными полимерами являются полисульфон и полиэфирэфиркетоны. Прочность таких композитов ниже, чем у металлов, но она более приближена к прочности кости.

Комментировать
9 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Технологии
0 комментариев
No Image Технологии
0 комментариев
No Image Технологии
0 комментариев
No Image Технологии
0 комментариев