1.2 Описание особенностей конструкции

Эндопротезы тазобедренных суставов бывают нескольких видов. Самыми распространенными являются следующие:

1. Двухполюсный эндопротез тазобедренного сустава. Изготовлен из титана. Включает в себя следующие детали:

• ножка эндопротеза

• чашка

• шаровая опора

• вкладыш

• винты

2. Однополюсный эндопротез тазобедренного сустава включает в себя:

• ножку

• шаровую опору

Рис. 1 Система эндопротезов тазобедренного сустава «Мотор Сич ЭТБС»

К материалам, применяемым для изготовления эндопротезов, предъявляются особые требования по биосовместимости, износостойкости, отсутствию естественного старения. Все материалы имеют разрешение к применению в Украине и России:

• для головки – кобальт-хром-молибденовый сплав, соответствующий ISO 5832-4;

• для ножки, чашки, калькара – титановый сплав ВТ3-1, соответствующий ГОСТ 19807;

• для вкладыша – сверхвысокомолекулярный полиэтилен типа «Хирулен», соответствующий ISO 5834-2.

Бедренный компонент с опорным воротничком Меркеля изготавливается из титанового сплава. Этот сплав имеет большую прочность на излом, высокоустойчив к коррозии и усталостным переломам. Титан, благодаря тому, что его модуль упругости относительно близок к модулю упругости кости, позволяет увеличивать объём имплантата без чрезмерного увеличения его жесткости. Поэтому можно добиться максимально полного заполнения диафиза бедренной кости бедренным компонентом.

Рис. 2 Проксимальная часть бедренной кости Рис. 3 Окружность чашки эндопротеза

Передача и равномерность распределения напряжений при этом несомненно улучшаются. Головка эндопротеза представляет собой сферу диаметром 32 мм; это минимальный диаметр, гарантирующий отсутствие переломов керамической головки, принимая во внимание размер выбранного конуса Морзе. Применяется 2 типа пар трения. У молодых пациентов предпочтение отдается использованию пару керамика-керамика из-за чрезвычайно низкого коэффициента изнашиваемости. Менее дорогая и уже зарекомендовавшая себя пара металл-полиэтилен используется у более старших пациентов.

1.3 Расчеты основных параметров

Для данного изделия необходимо рассчитать толщину стержня.

1. Возьмем наименьшее значение критической нагрузки, действующей на стерженьпри массе телатак как во время ходьбы за счет динамического компонента нагрузка на головку бедренной кости равна 4,5 веса тела.

2. Далее нам необходимо найти момент инерции. Так как мы не знаем значения толщины и ширины ножки, то выразим момент инерции из формулы критической нагрузки.

где - длина стержня равна 190 мм, а Е — модуль упругости Юнга для титана значение которого возьмем из физических свойств титана приЕ=11200 Па [2].

Для определения толщины стержня b примем формулу поперечного сечения ножки протеза — эллипс.

Для расчета толщины стержня имеем следующую формулу из таблицы «Характеристики сечения» (1).

(1)

где а — это ширина стержня, которую возьмем равной 10 мм.

Выражаем b из формулы (1), получаем:

Таким образом, проделав вышеуказанные расчеты, мы определили толщину стержня.