Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов thumbnail

Перед операцией встает  проблема выбора импланта. Лечащий врач предложит варианты, но пациенту лучше разобраться в вопросах разнообразия эндопротезов. Какой лучше искусственный сустав и сколько он стоит?

Для бесцементной фиксации

Виды тазобедренных имплантов

Выпускаемые заменители тазобедренных суставов имеют высокое качество. Это касается всех производителей, работающих в Европе или в США. Поэтому говорить о том, какой из протезов лучше или хуже некорректно.

Главная суть различия эндопротезов – пара трения, образуемая из-за материалов, из которых изготовлены головка и искусственная вертлужная впадина (либо вкладыш).

  • Металл-полиэтилен. Металлическая головка неустойчива к износу, а сложный полимер вкладыша, вставляемого в вертлужную впадину, снижает силу трения. Это экономный вариант, так как цена в Москве на них невысока.
  • Металл-металл. Частое сочетание материалов, которое применяют все реже, по причине частых осложнений из-за продуктов трения металла.
  • Керамика-керамика. Самый дорогой вариант, так как технически сложен в производстве. Обладает минимальным трением с редкими осложнениями после установки. Керамика имеет высокую цену, так как цена примерно в 2 раза выше аналогов.

    Разновидности пар трения.

  • Керамика-полиэтилен. «Золотая середина» всех видов конструкций искусственных суставов. Цена сочетается с низким трением и высокой износостойкостью. Головка бедренной кости выполнена из керамики, а вкладыш – из сложного полимера. Отзывы пациентов с установленной конструкцией такого типа положительные.

Розовая — керамика, белая — полиэтилен.

Как фиксируются протезы

Различие в конструкции зависит не только от пары трения. У некоторых пациентов поражается и вертлужная впадина, к которой крепится головка бедренной кости. В этом случае врачу придется заменить обе части поврежденного сустава. Такая операция называется тотальным эндопротезированием.

Виды фиксации импланта в кости:

  • Бесцементный протез. Как однополюсная, так и биполярная искусственная конструкция может вставляться в собственную бедренную кость пациента без добавления фиксирующего цемента. Применяется у молодых пациентов с целью увеличить долговечность службы изделия.
  • Цементный. Необходим у пожилых пациентов и имеющих аутоиммунные заболевания. Из-за хрупкости собственной бедренной кости, штифт металлической конструкции дополнительно укрепляется цементом. На реабилитацию влияет незначительно, так как возможна установка любой пары трения.

Схема расположения.

Любая искусственная конструкция прослужит много лет при правильной эксплуатации. Главный недостаток керамических протезов – хрупкость и характерный хруст. Если первая проблема дает о себе знать у 0.5% всех пациентов, то судя по отзывам, хорошо слышимый другими людьми хруст в прооперированном суставе, волнует многих.

Так выглядит треснувшая керамическая головка.

Для пары трения металл-металл типична проблема совершенно иного рода. В процессе износа образуется мельчайшая стружка, которая всасывается в кровь и вызывает местную реакцию. Возникают локальные отеки тканей, а намного реже – системная реакция на металл. Отек существенно ограничивает подвижность больных, но поддается лечению консервативно. Однако длительные курсы терапии не способствуют радости людей, которым установлен дорогостоящий искусственный сустав.

Окислы металла под металлической головкой.

Пары трения металл-полиэтилен и керамика-полиэтилен обладают меньшим раздражающим действием. Но для них также характерен местный отек, но со значительно более мягким течением. Однако совершенно недопустимы высокие физические нагрузки, так как они резко повышают износ конструкции.

Как керамика может разрушить окружающие материалы. Тотальный износ.

Малоинвазивное эндопротезирование в Чехии: врачи, реабилитация, сроки и цены.

Узнать подробнее

Тазобедренный сустав: цена протеза

В аптеке искусственные импланты для эндопротезирования не продаются. Ими занимается несколько фирм в крупных городах. Цена будет зависеть от нескольких факторов:

  • наценка дилера;
  • бренд;
  • особенности конструкции;
  • покупка напрямую у официального представителя либо через посредника в стационаре;
  • качество изготовления и конкретная модель протеза.

В Москве представлены эндопротезы практически всех фирм. Наиболее дешевые импланты предлагает тайваньская «UOC», однако отзывы врачей об этом производителе достаточно настороженные. Суть низкой цены очевидна – китайские и тайваньские компании просто клонируют модели европейских фирм.

Титановый протез известной фирмы-изготовителя в Москве стоит 99-120 тысяч рублей. Азиатские конструкции примерно в 2 раза дешевле. Если пара трения керамика-керамика, то цена колеблется в пределах 200 тысяч рублей. Средний чек классической конструкции металл-полиэтилен не превышает половины от керамического изделия. При покупке в стационаре возможна дополнительная накрутка, маскируемая дополнительными медицинскими услугами.

Купить протез тазобедренного сустава в Москве

Прежде чем самостоятельно приобретать искусственный имплант, необходимо обсудить со специалистом его конструкцию. Важно учесть, какой образ жизни ведет пациент. При активных занятиях спортом в молодом возрасте придется выбирать прочные особенные конструкции. Цены в Москве:

Сколько стоит имплант тазобедренного сустава в столице РФ, зависит от многих причин, особенно от фирмы-изготовителя. Однако керамический эндопротез всегда на 50-70% дороже.

Малоинвазивное эндопротезирование в Чехии: врачи, реабилитация, сроки и цены.

Узнать подробнее

Zimmer – протезы тазобедренного сустава

Можно ли ставить эти протезы? Ответ положительный, так как изделия проходят многоуровневый контроль на производстве, а затем устанавливаются пациентам. Те больные, которым заменили тазобедренный сустав, отмечают высочайшее качество жизни после нескольких месяцев реабилитации. Отзывы свидетельствуют, что срок службы протезов фирмы Zimmer, превышает 15 лет. Опросить многих пациентов не удается, так как из-за преклонного возраста они умирают в силу естественных причин. При патологоанатомических вскрытиях отмечается низкий износ конструкций даже после многолетней эксплуатации.

Главные преимущества эндопротезов фирмы Zimmer можно представить так:

  • цена;
  • огромный модельный ряд;
  • простота установки;
  • надежность конструкции;
  • большой срок службы;
  • низкий процент осложнений;
  • широкая дистрибьюторская сеть.

Сколько служит протез больным? При правильной эксплуатации пациент сможет полноценно двигаться всю жизнь. Более 75% людей заканчивают жизнь с первично установленным имплантом.

У конструкций зиммер сроки эксплуатации прописаны в инструкции по применению изделия. Сколько лет гарантирует производитель? Минимум 8 лет полноценных движений. Протез не добавляет массы тела больному, так как сколько весит изделие, строго оговорено в договоре с покупателем. Вес, в зависимости от конструкции, не превышает 500 грамм. Пациентов всегда интересует вопрос, а можно ли бегать или заниматься активным спортом? Но в этом случае ответ зависит от марки установленной конструкции. При керамических протезах допускаются активные занятия спортом, в том числе и бег.

Стоимость тазобедренного протеза

Протезы Zimmer самые популярные, а модельный ряд имеет все необходимые виды ортопедических имплантов. Какие лучше импланты у фирмы? Это зависит от того, как больной будет его использовать. Для обычной повседневной жизни с невысоким темпом подойдут все варианты конструкций. Цена в Москве.

  • Классический биполярный имплант. Оснащен парой трения металл-полиэтилен. Долговечность – вплоть до пожизненной при умеренной эксплуатации. Сумма, которую просит за изделие изготовитель, обычно не превышает 120 тысяч рублей.
  • Однополюсный титановый протез. Самый дешевый вариант. Протезируется только головка бедренной кости, а вертлужная впадина остается собственной. Пару трения выбрать невозможно, она всегда содержит металлические компоненты. Старт ценника – от 75 тысяч рублей.
  • Керамический. Наиболее дорогой вид конструкции. Обладает минимальным градиентом трения и износа. Цена начинается от 200 тысяч рублей.

Если подытожить, то вопрос, сколько стоит конструкция от фирмы Zimmer зависит непосредственно от модели. Цена в Москве начинается от 75 тысяч рублей.

Источник

Образование:

В 2007 году окончил с отличием Северный Государственный Медицинский Университет в г. Архангельске.

С 2007 по 2009 г. проходил обучение в клинической ординатуре и заочной аспирантуре на кафедре травматологии, ортопедии и ВПХ Ярославской Государственной Медицинской Академии на базе больницы скорой медицинской помощи им. Н.В. Соловьева.

В 2010 году защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата медицинских наук на тему «Лечебная иммобилизация открытых переломов бедренной кости». Научный руководитель — д.м.н., профессор В.В. Ключевский.

Профессиональная деятельность:

С 2010 по 2011 год работал врачом травматологом-ортопедом в ФГУ «2 Центральный Военный Клинический Госпиталь им. П.В. Мандрыка».

С 2011 года работает в клинике травматологии, ортопедии и патологии суставов Первого Московского Государственного Медицинского Университета им. И.М. Сеченова (Сеченовского Университета), являясь доцентом кафедры травматологии, ортопедии и хирургии катастроф.

Ведет активную научную работу.

Автор 76 научных работ, из них 35 — в рецензируемых журналах ВАК и Scopus. Имеет 2 патента на изобретения и полезные модели.

Стажировки:

15-16 апреля 2008 года АО курс «AO Symposium Pelvic Fractures».

28-29 апреля 2011 года — 6-й образовательный курс «Проблемы лечения часто встречающихся переломов костей нижних конечностей», Москва, ГУ МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского.

6 октября 2012 года — Атромост 2012 «Современные технологии в артроскопии, спортивной травматологии и ортопедии».

2012 год – обучающий курс по эндопротезированию коленного сустава, prof. Dr. Henrik Schroeder-Boersch (Германия), Куропаткин Г.В. (Самара), г. Екатеринбург.

24-25 февраля 2013 года — обучающий курс «Принципы тотального эндопротезирования тазобедренного сустава»,  ФГБУ «РНИИТО им. Р.Р. Вредена» Минздрава России, г. Санкт-Петербург.

26-27 февраля 2013 года – обучающий курс «Основы тотального эндопротезирования тазобедренного сустава»,  ФГБУ «РНИИТО им. Р.Р. Вредена» Минздрава России, г. Санкт-Петербург.

18 февраля 2014 года – практикум по ортопедической хирургии «Эндопротезирование коленного и тазобедренного суставов», Dr. Patrick Mouret, Klinikum Frankfurt Hoechst, Germany.

28-29 ноября 2014 года — обучающий курс по эндопротезированию коленного сустава. Профессор Корнилов Н.Н. (РНИИТО им. Р.Р. Вредена, г. Санкт-Петербург), Куропаткин Г.В., Седова О.Н. (г. Самара), Каминский А.В. (г. Курган). Тема «Курс по балансу связок при первичном эндопротезировании коленного сустава», Морфологический центр, г. Екатеринбург.

28 ноября 2015 года — Артромост 2015 «Современные технологии в артроскопии. спортивной травматологии, ортопедии и реабилитации».

23-24 мая 2016 года — конгресс «Медицина чрезвычайных ситуаций. Современные технологии в травматологии и ортопедии, обучение и подготовка врачей».

19 мая 2017 года — II Конгресс «Медицина чрезвычайных ситуаций. Современные технологии в травматологии и ортопедии».

24-25 мая 2018 года — III Конгрессе «Медицина чрезвычайных ситуаций. Современные технологии в травматологии и ортопедии».

Ежегодная научно-практическая конференция с международным участием «Вреденовские чтения — 2017» (21 — 23 сентября 2017 года).

Ежегодная научно-практическая конференция с международным участием «Вреденовские чтения — 2018» (27-29 сентября 2018 года).

2–3 ноября 2018 года в Москве («Крокус Экспо», 3-й павильон, 4-й этаж, 20-й зал) конференция «ТРАВМА 2018: Мультидисциплинарный подход».

Ассоциативный член Международного общества ортопедической хирургии и травматологии (SICOT — фр. Société Internationale de Chirurgie Orthopédique et de Traumatologie; англ. — International Society of Orthopaedic Surgery and Traumatology). Общество основано в 1929 году.

В 2015 году отмечен благодарностью ректора за личный вклад в развитие университета.

С 2015 по 2018 гг. являлся соискателем кафедры травматологии, ортопедии и хирургии катастроф лечебного факультета Сеченовского Университета, где изучал проблему эндопротезирования коленного сустава. Тема диссертационной работы на соискание ученой степени доктора медицинских наук: «Биомеханическое обоснование эндопротезирования коленного сустава при структурно-функциональных нарушениях» (научный консультатнт, д.м.н., профессор Кавалерский Г.М.)

Защита диссертационной работы состоялась 17 сентября 2018 года в диссертационном совете Д.208.040.11 (ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет), 119991, Москва, ул. Трубецкая, д.8, строение 2). Официальные оппоненты: д.м.н., профессора Королев А.В., Брижань Л.К., Лазишвили Г.Д.

Является врачом высшей квалификационной категории. 

Научные и практические интересы: эндопротезирование крупных суставов, артроскопия крупных суставов, консервативное и оперативное лечение травм опорно-двигательного аппарата.

Источник

Онкологический Научный Центр имени Н. Н. Блохина РАМН,
Центральный институт травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова.

С. А. Ягников, В. Н. Митин, Н. С. Гаврюшенко

В эпоху эндопротезирования возник ранее неизвестный термин металлоз, означающий интенсивное засорение мягких тканей продуктами износа эндопротеза. Металлоз и нестабильность эндопротеза стали синонимами, а асептическое воспаление и металлоз — неразлучными спутниками.

Остеолиз, возникающий на периферийной части эндопротеза в позднем послеоперационном периоде, является основным осложнением тотального замещения тазобедренного сустава у человека и собаки (фото 1).

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Это связано с тем, что продукты износа металла и полиэтилена, образующиеся в узле трения эндопротезов, распределяются по всей контактной поверхности кость-имплантат. Последующая реакция остеобластов на частицы износа приводит к выработке большого количества простагландинов Е2, индуцирующих активизацию остеокластов, которые в свою очередь вызывают резорбцию кости (1; 5; 6; 7; 10; 11; 12). Продукты износа — это основной промотер асептической нестабильности как бедренного, так и вертлужного компонентов эндопротеза (1; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13). Возрастающее давление юридических аспектов на ветеринарную практику, а также увеличивающееся число молодых животных, нуждающихся в тотальном замещении тазобедренного сустава эндопротезом, диктуют необходимость удлинения времени износа имплантата, что позволяет избежать ревизионных операций. Эксплуатационные свойства узла трения эндопротеза зависят от структуры его металла, шероховатости трущихся поверхностей и коэффициента трения. Все эти параметры могут быть выверены в условиях лаборатории. Полученные результаты позволяют прогнозировать долговечность имплантата после тотального замещения тазобедренного сустава (2; 3; 4; 6; 9).

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Цель работы — сравнить трибологические* свойства пар трения эндопротезов тазобедренных суставов для собак, имеющихся на отечественном рынке.

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Для осуществления поставленной цели необходимо:
1) Оценить шероховатость поверхностей головок и вертлужных компонентов эндопротезов.
2) Определить коэффициент трения в узле трения эндопротезов.
3) Определить линейный износ в парах трения эндопротезов.
4) Изучить структуру металла эндопротезов, механические свойства и химический состав.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследованию были подвергнуты 5 неразъемных эндопротезов с металл — металлической парой трения (CoCrMo/СоСгМо) по типу К.М. Сиваша Государственного экспериментального предприятия Центрального института травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова (ГЭП «ЦИТО») и пять разъемных эндопротезов с металлополимерной парой трения (головка — СоСгМо/вертлужный компонент — высокомолекулярный полиэтилен) Швейцарской фирмы MATHYS (фото 2).

Определение шероховатости поверхности головок и вертлужных компонентов эндопротезов определяли на поворотном талисерфе фирмы «Тейлор-Хобсон» №112/818. Алмазная игла прибора сканировала поверхность головок и вертлужных компонентов эндопротезов и записывала информацию на бумагу с увеличением 20.000х и 50.000х (рис. 1а и 1б). По диаграмме определяли параметры шероховатости головок и вертлужных компонентов эндопротезов:
1. среднее арифметическое отклонение профиля (Ra)
2. высоту неровностей профиля по десяти точкам (Rz)
3. базовую длину шероховатости (L)
На основании параметров шероховатости поверхностей головок и вертлужных компонентов эндопротезов по таблице 1 определяли класс обработки узла трения эндопротезов.

Читайте также:  Ревизионный эндопротез тазобедренного сустава

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Определение коэффициента трения проводили на универсальной испытательной машине Zwick 1464 (фото 3). При испытании использовали два датчика: датчик силы (шкала 1 кН — 1000 Н) и датчик крутящих моментов (шкала 5 Нм). Образцы закрепляли в трехкулачковые зажимы. Осевая нагрузка в узле трения составила 300 Н, что соответствует величине средней вертикальной составляющей реакции опоры тазовой конечности собаки весом 40-45 кг. Для приближения условий испытаний к реальным в пары трения эндопротезов добавляли синовиальную жидкость из суставов здоровых доноров. Скорость вращения в эксперименте — 1 Гц (один оборот в секунду).

Программировали от 50 до 150 оборотов в испытательной машине, что соответствует сроку службы эндопротеза при замещении тазобедренного сустава = от 3 до 6 лет [4].Для расчета коэффициента трения использовали формулу Н.С. Гаврюшенко.

Ктр.=Мкр./P x r, где
Ктр. — коэффициент трения
Мкр. — крутящий момент (Нм), определяется экспериментально в лаборатории на машине Zwick.
Р — нагрузка на узел трения,
R — радиус головки эндопротеза (м).

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Линейный износ узлов трения эндопротезов определяли на машине фирмы «Тейлор-Хобсон», сравнивая размеры головок и вертлужных компонентов эндопротезов до и после испытания на машине Zwick. Микроскопически исследовали синовиальную жидкость на наличие продуктов износа после завершения циклических испытаний.

Металлографическое исследование головок, вертлужных компонентов и ножек эндопротезов проводили по стандартной методике. Образцы подвергали тонкой шлифовке наждачной бумагой различных номеров и окончательной электрополировке в растворе следующего состава: 20% хлорной кислоты (НСЮ4, плотность 1,6 г/см3), 80% уксусной кислоты (СНЗСООН, плотность 1 г/см3). Использовали катод из аустенитной** нержавеющей стали, напряжение на электроде 50 — 60 В. Электрополировку проводили в стеклянном водоохлажденном сосуде. Химическое травление для выявления структуры проводили в растворе: 40 мл Н2О+480 мл HCI+48 г CuCI2. Для исследования микроструктуры использовали оптический микроскоп Neofot-21 (Karl Zeiss, Германия), максимальное увеличение 1000″.

Механические свойства узлов трения эндопротезов (предел текучести, предел прочности, относительное удлинение на разрыв) определяли на универсальной испытательной машине Zwick.

Химический состав металлов отечественных и импортных эндопротезов получен из конструкторских подразделений предприятий — изготовителей.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Параметры шероховатости головок и вертлужных компонентов эндопротезов ГЭП «ЦИТО» имели следующие средние значения:

1. среднее арифметическое отклонение профиля (Ra) — 0,32 мкм
2. высота неровностей профиля по десяти точкам (Rz) -1,47 мкм
3. базовая длина шероховатости (L) — 0,25 мм, что соответствует 9 классу обработки трущихся поверхностей имплантатов.

Эндопротезы фирмы MATHYS имели 12 класс обработки имплантата. Параметры шероховатости головок и вертлужных компонентов имели следующие средние значения:

1. среднее арифметическое отклонение профиля (Ra) — 0,020 мкм
2. высота неровностей профиля по десяти точкам (Rz) — 0,100 мкм
3. базовая длина шероховатости (L) — 0,09 мм

Значения крутящего момента эндопротезов ГЭП «ЦИТО» находились в пределах 1,2- 1,4 (среднее значение — 1,33) Нм, в протезах фирмы MATHYS 0,7 — 0,8 (0,78) Нм. При введении в узлы трения эндопротезов синовиальной жидкости крутящий момент снизился в среднем до 0,59 (0,52 — 0,65) и 0,56 (0,52- 0,62), соответственно (табл. 2).

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Коэффициент трения, рассчитанный по формуле Н.С. Гаврюшенко, в протезах ГЭП ЦИТО при сухом трении имел значения от 0,8 до 0,93 (0,89), а при введении в узел трения синовиальной жидкости от 0,35 до 0,43 (0,39). В эндопротезах фирмы MATHYS 0,32 (от 0,29 до 0,37) при сухом трении и 0,23 (0,22-0,26) при добавлении синовиальной жидкости (табл. 2).

Ежегодный линейный износ в метало — полимерной паре трения эндопротезов фирмы MATHYS составил 0,1 — 0,2 мм/год за счет износа высокомолекулярного полиэтилена. Цвет синовиальной жидкости не изменился после циклических испытаний. Микроскопически в ней не обнаружены продукты износа.
В паре трения металл — металлических эндопротезов ГЭП «ЦИТО» линейный износ составил 0,4 — 0,7 мм/год (разрушение головки и вертлужного компонентов). Отмечено, что в металл — металлической паре трения ежегодный линейный износ снижался при увеличении срока службы эндопротезов. Синовиальная жидкость после циклических испытаний имела насыщенно-черный цвет (фото 4). Микроскопически в синовиальной жидкости выявлены продукты износа узла трения имплантата.

Металлографические исследования эндопротезов ГЭП «ЦИТО» показали, что поверхностный слой головок и вкладыши вертлужных компонентов изготовлены из литого сплава CoCrMo (ISO 5832/4), имеют неравновесную дендритную структуру. В структуре четко выявляется эвтектический*** карбид (преимущественно хрома) размером до 12-20 мкм (фото 5). Основа вертлужного компонента эндопротеза, шейка и ножка изготовлены из титанового сплава ВТ 6 (фото 6).

Бедренные компоненты эндопротезов фирмы MATHYS (головка, шейка, ножка) изготовлены из деформируемого кованного сплава CoCrMo (ISO 5832/6), который имеет однофазную структуру, представленную равноостными зернами альфа-кобальта, имеющего гранецентрическую гексагональную решетку. В структуре металла выявляются равномерно распределенные мельчайшие зерна карбида М23С6 и М7СЗ. Их размеры составляют 2 — 3 мкм (фото 7). Вертлужный компонент изготовлен из высокомолекулярного полиэтилена.

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Механические свойства кобальтовых сплавов, используемых для изготовления эндопротезов, представлены в таблице 3.

Химический состав комохромовых сплавов, используемых для производства эндопротезов, представлен в таблице 4.


ОБСУЖДЕНИЕ

Металлографические исследования показали, что структура металла, используемого для изготовления швейцарских эндопротезов, достигается вакуумной плавкой с последующей «ковкой» металла — прессацией. Однородная мелкозернистая структура металла представлена СоСгМо матрицей с равномерно инкорпорированными карбидами высокой прочности. Такое распределение мельчайших карбидов (2-3 мкм), достигаемое данной технологией, и структура металла позволяют снизить шероховатость при обработке трущихся поверхностей узла трения. Мельчайшие карбиды не выкрашиваются при обработке трущихся поверхностей и создают единую, ровную, прочную поверхность с матрицей, состоящей из СоСrМо.

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Эндопротезы ГЭП ЦИТО изготовлены из литьевого комохрома. Неравномерное распределение карбидов-«гигантов» (12 -20 мкм) в матрице приводит к их «выкрашиванию» при шлифовке поверхностей. Выпавшие из матрикса карбиды оставляют лунки. Дальнейшая шлифовка приводит к сглаживанию лунок, но на поверхности появляются другие карбиды, которые повторяют неровность трущейся поверхности. Прочность карбида в несколько раз превосходит прочность матрицы.

Наличие карбидов-«гигантов» не позволяет выполнить шлифовку поверхности с низкими параметрами шероховатости, что определяет невысокий класс обработки узла трения эндопротезов ГЭП «ЦИТО». Значения момента кручения и коэффициента трения показали зависимость этих параметров от класса шлифовки поверхностей узлов трения эндопротезов.

Эндопротезы тазобедренного сустава ГЭП «ЦИТО» в условиях сухого трения имели высокую степень сопротивления движению, что подтверждается высоким крутящим моментом (1,33 Нм) и коэффициентом трения (0,89). При добавлении в узел трения синовиальной жидкости указанные величины снизились на 44,4% и 43,8% соответственно.

Читайте также:  Бандаж корсет тазобедренный сустав

Металло-полимерные эндопротезы фирмы MATHYS в условиях сухого и влажного трения имели меньшую по сравнению с металлическими эндопротезами ГЭП «ЦИТО» степень сопротивления движению. В условиях сухого трения крутящий момент был на 70,5 % ниже, чем в эндопротезах отечественного производства, а коэффициент трения на 178 %. При добавлении в узел трения синовиальной жидкости разница между имплантатами составила 5 и 69,6% соответственно.

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Резкое снижение момента кручения и, как следствие, коэффициента трения в эндопротезах ГЭП «ЦИТО» при добавлении в узел трения синовиальной жидкости, вызвано её смазывающими свойствами, достаточным проникновением и равномерным распространением синовиальной жидкости между трущимися поверхностями узла трения. Отсутствие данного эффекта у импортных эндопротезов, на наш взгляд, является следствием минимального зазора между трущимися поверхностями головки и вертлужного компонентов эндопротеза. Трущиеся поверхности по этой причине не полностью разделяются смазкой и находятся в контакте.

Линейный износ трущихся поверхностей эндопротеза зависит от параметров шероховатости и коэффициента трения. Повышенный износ в паре трения металл-металлического эндопротеза ГЭП «ЦИТО» обусловлен низким классом шлифовки трущихся поверхностей и высоким коэффициентом трения (фото 8). Карбиды-«гиганты» в узле трения эндопротеза как алмаз стеклореза, ведомый по стеклу, приводят к разрушению матрицы головки и вертлужного компонента эндопротеза. Частицы износа (карбиды, металл) в узле трения эндопротеза продолжают разрушающее действие. Малый диаметр головки эндопротеза (10мм) обуславливает более высокое давление на единицу поверхности вертлужного компонента, что также способствует увеличению коэффициента трения и линейному износу.

Постепенное снижение износа в паре трения металл-металлического эндопротеза, по-видимому, происходит за счет прослойки, напоминающей «смазку шрус», которая образуется при смешивании частиц металла и синовиальной жидкости. Микроскопическое исследование изменившей цвет синовиальной жидкости показало наличие в ней продуктов износа. Морфологические исследования in vivo подтвердили наличие продуктов износа в полости капсулы сустава и периартикулярных тканях.

В эндопротезах фирмы MATHYS линейный износ отмечен в вертлужном компоненте эндопротеза, изготовленном из сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Виновником износа является стеарат кальция, который выкрашивается из полиэтилена, оставляя мельчайшие воронки. При микроскопическом исследовании синовиальной жидкости продукты износа в ней не выявлены. Однако морфологические исследования детрита из полости капсулы эндопротеза in vivo выявили наличие металлических частиц.

Частицы износа эндопротезов не остаются в капсуле сустава. Мельчайшие частицы металлов обнаруживаются не только в периартикулярных мышцах, бедренной кости, костном цементе, но и во внутренних органах. Исследования в гуманитарной медицине показали, что концентрация кобальта и хрома в легких, почках, печени и селезенке человека с эндопротезом тазобедренного сустава была в 50 раз выше нормы (10; 11).

Эндопротезы с парой трения для тазобедренных суставов

Механические и физические свойства комохрома отечественного и импортного производства, представленные в таблице № 3, обусловлены химическим составом сплавов (табл. 4) и технологией производства. Повышение предела текучести и относительного удлинения при разрыве в комохроме импортного производства обусловлено высоким процентным содержанием никеля (Ni). Низкое содержание углерода в швейцарском комохроме должно было сказаться на пределе прочности имплантата и уменьшении его износостойкости. Компенсировали этот недостаток карбиды Сг и Мо, равномерно инкорпорированные в матрикс. Предел прочности швейцарского комохрома составил 1160 МПа. Комохром ГЭП «ЦИТО» с более высоким содержанием углерода показал меньшую износостойкость и предел прочности (700 МПа). Более низкие механические параметры и физические свойства отечественного комохрома обусловлены несовершенной технологией производства металла, неравномерным распределением карбидов-«гигантов», древоподобной структурой металла, наличием пустотелых пор.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Лабораторные моделирующие исследования по определению коэффициента трения и линейного износа в узле трения эндопротезов тазобедренного сустава для собак достаточно четко указывают на преимущество имплантатов швейцарской фирмы MATHYS.

Трибологические свойства узла трения эндопротезов зависят от технологии производства и структуры металла, которые определяют качество шлифовки трущихся поверхностей имплантата, коэффициент трения и линейный износ.

Металлоз периартикулярных тканей, вызванный продуктами износа, гораздо выше у собак с имплантатами ГЭП «ЦИТО».

Морфологические исследования периартикулярных тканей у собак с двумя типами эндопротезов соотносятся с результатами анализа лабораторного моделирования, что дает основание предполагать о более высокой вероятности развития асептической нестабильности при имплантировании эндопротезов ГЭП «ЦИТО».

Авторы выражают благодарность за консультации при написании статьи член — корреспонденту РАН, доктору технических наук, профессору, заведующему кафедрой «Материаловедения и технологии обработки материалов» Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского (МАТИ) А. А. Ильину и ученому секретарю Российского государственного технологического университета им. К. Э. Циолковского (МАТИ), кандидату технических наук С. В. Скворцовой.

———————————

*Трибология (греч. Tribien, тереть; logos, учение) [англ. tribology]. Учение о трении и износе (в патологии суставов). В техническом понимании — это научная дисциплина, занимающаяся изучением трения и износа узлов машин и механизмов в присутствии смазочных материалов.
**Аустенит (от имени англ. металлурга У. Робертса-Остена, W. Roberts-Austen; 1843-1902), структурная составляющая железоуглеродистых сплавов — твердый раствор углерода (до 20%), а также лигирующих элементов в гамма-железе. В углеродистых сталях и чугунах устойчив выше 723° С.
***Эвтектика (гр. Eutektos — легко плавящийся), жидкая фаза (расплав), находящаяся в равновесии с двумя или более твердыми фазами. Температура кристаллизации Э. называется эвтектической точкой. Продукт кристаллизации жидкой Э. — твердая Э., высокодисперсная смесь нескольких твердых фаз того же состава, что и у жидкой Э.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бушор Ф.: Асептическое расшатывание и износ эндопротеза./ Симпозиум «Эндопротезирование тазобедренного сустава. Рациональный подход». Москва 2000г.
2. Гаврюшенко Н. С.: Классификация эндопротезов тазобедренного сустава по качеству узла трения./ Материалы Конгресса травматологов и ортопедов России с международным участием. Ярославль 1999г., стр. 101-102.
3. Гаврюшенко Н. С.: Новые материалы и возможности создания износостойких узлов трения эндопротезов тазобедренного сустава./ Симпозиум с международным участием Эндопротезирование крупных суставов. Москва 2000 г., стр. 15-23.
4. Гаврюшенко Н. С.: Докторская диссертация. Москва. 2001 г.
5. Машков В. М., Городний И. П., Эпштейн Г. Г.: Асептическая нестабильность после тотального эндопротезирования тазобедренного сустава./ Симпозиум с международным участием Эндопротезирование крупных суставов. Москва 2000 г., стр.64-65.
6. Фокин В. А.: Пары трения для тотальных эндопротезов тазобедренного сустава и проблема износа./Журнал Margo Anterior№4, 2000г., стр. 1-5
7. Шерепо К. М.: Асептическая нестабильность при тотальном эндопротезировании сустава./ Докторская диссертация, 1990 год, Москва.
8. Шерепо К. М.: Результаты апробации в экспериментах новых эндопротезов тазобедренного сустава./ Материалы Конгресса травматологов и ортопедов России с международным участием. Ярославль 1999 г., стр. 427-428
9. Dobbs Н., Minski M.: Metal ion release after total hip replacement./J. Biomaterials. P. 255-263. 1980
10. Goodman S. et al.: Tissue in growth and differentiation in the bone harvest chamber in the presence of CoCr alloy and high density polyethylene particles./ J. Bone Joint Surg. 77A: 1025-1035, 1995.
11. Kelly S. C., Johnston R. C.: Debris from cobalt-chromium cable may cause acetabular loosening./