По данным Всемирной организации здравоохранения, количество заболеваний и повреждений тазобедренного сустава растет с увеличением продолжительности жизни. Изготавливая эндопротезы, множество фирм используют металлы в качестве компонентов. В итоге из-за большой разницы в твердости кортикальной кости и используемого материала происходит расшатывание протеза, вследствие чего через 5–10 лет требуется повторное хирургическое вмешательство. Ученые Пермского Политеха изучили близкий к человеческой кости однонаправленный композит и улучшили модель износостойкого протеза. Исследование опубликовано в журнале «Journal of Machinery Manufacture and Reliability 2021».
Геометрическая модель протеза
Протез состоит из двух частей — сферы и ножки. Первая выполнена из волокнистого однонаправленного композиционного материала с углеродными волокнами и фенолформальдегидной матрицей. Вторая — из титана, устанавливается с натягом на цилиндрическую конусную поверхность ножки. Для проведения расчета напряженно-деформированного состояния ножки протеза политехниками разрабатывалась необходимая конечно-элементная компьютерная модель.
— В результате проведенного расчета прочности протеза, внедряемого в структуру под действием статической нагрузки, получены результаты, говорящие об отсутствии выполнения условий прочности по пределу текучести как для самого протеза, так и для структуры, — поделилась кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики и управления промышленным производством Светлана Пономарева.
— На сегодняшний день отечественные эндопротезы тазобедренных суставов являются прямыми конкурентами зарубежных аналогов. Заграничные протезы изготавливаются из сплавов металла, вследствие чего часто появляются воспалительные реакции околосуставных тканей на микропыль, возникающую в результате механического трения частей протеза при движении. Использование протезов из углерод-углеродного композита исключает повторные операции по извлечению и замене, — сообщает инженер-конструктор Уральского научно-исследовательского института композиционных материалов, студент кафедры проектирования и производства автоматических машин Егор Разумовский.
Разработка получила средства из бюджета корпорации «Тактическое ракетное вооружение» и инвесторов.
Изобретение признано приоритетным для реализации проекта в городе Нытва, где будет организовано производство изделий из композиционных материалов в медицинских целях.
Источник информации и фото: пресс-служба ПНИПУ
