СПОСОБ ЭКСПРЕСС-МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗНОСА ПОЛИЭТИЛЕНОВОГО ВКЛАДЫША МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЧАШКИ ИЛИ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ЧАШКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МОДУЛЯ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА В ДИНАМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
METHOD FOR INSTANT SIMULATION OF ABRASIVE WEAR OF POLYETHYLENE INSERT OF METAL CUP OR POLYETHYLENE CUP OF EXPERIMENT MODULE OF HIP IMPLANT DYNAMICALLY

Способ относится к медицине, а именно к оперативной ортопедии, эндопротезированию тазобедренного сустава, экспериментальной медицине, биомеханике.
Эксплуатационные характеристики эндопротезов в значительной степени зависят от свойств конструкционных материалов. Особую опасность представляют продукты износа эндопротезов. Их распространение по всей контактной поверхности кость - имплантат и последующая клеточная реакция на них являются главной причиной асептической нестабильности ножки и ацетабулярного компонента [Загородний Н.В. Низкофрикционные эндо-протезы в хирургии тазобедренного сустава / Н.В. Загородний, С.А. Калашников, Х.М. Магамедов // Вестник РУДН, 2002 №2. Кафедра ортопедии и травматологии РУДН, Москва].
Лабораторная оценка "износа" экспериментального тазобедренного протеза - это важный момент в развитии конструкции от прототипа до производства. Близкое решение можно найти в работах В.В. Шадрина [Шадрин В.В. Экспериментальное исследование динамических свойств наполненного полиэтилена / В.В. Шадрин, Г.П. Башин // Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермский государственный университет]. Исследование осуществлялось путем динамического механического анализа, в ходе которого определялся модуль потерь полиэтиленового вкладыша. Но в данном исследовании не учитывались особенности износа полиэтиленового материала в условиях экспериментальной модели эндопротеза тазобедренного сустава.
Наиболее близкое решение данной проблемы представлено в рекомендациях по лабораторной оценке степени износа трущихся поверхностей [Протезы тазобедренных суставов. Лабораторная оценка степени износа трущихся поверхностей. Основные рекомендации. Ρ 42-610-02" (утв. Минздравом РФ 27.02.2002)]. Однако в описании методики не говорится, каким образом ориентированы продольная ось головки и ось шейки ножки модуля по отношению к плоскости входа в чашку модуля эндопротеза. Следуя описанию методики, пространственное соотношение компонентов модуля эндопротеза может отличаться от данных показателей морфометрии нормального тазобедренного сустава, в результате чего полученные данные по износу полиэтиленового вкладыша или полиэтиленовой чашки могут варьировать.
Технический результат - разработать эффективный способ экспресс-моделирования износа полиэтиленового вкладыша или полиэтиленовой чашки экспериментального модуля эндопротеза тазобедренного сустава в динамических условиях.
Технический результат достигается следующим путем: экспериментальный модуль эндопротеза тазобедренного сустава имеет головку с ножкой, полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или полиэтиленовую чашку и устройство для фиксации чашки, причем головка состоит из керамики или металлических сплавов и имеет шероховатую поверхность, при этом экспериментальный модуль эндопротеза тазобедренного сустава фиксируют в специальном устройстве таким образом, чтобы головка находилась в полиэтиленовом вкладыше металлической чашки или полиэтиленовой чашке модуля эндопротеза, при этом продольная ось головки и ножки модуля эндопротеза были перпендикулярны плоскости входа в полиэтиленовую чашку или полиэтиленовый вкладыш металлической чашки модуля эндопротеза, после чего проводят динамические испытания на совместное сжатие и циклическое кручение в паре трения, а в конце эксперимента получают износ полиэтиленового вкладыша металлической чашки, или полиэтиленовой чашки.
Изобретение поясняется следующими фигурами
На фиг. 1 представлен общий вид устройства до испытания: 1 - головка; 2 - ножка модуля; 4 - устройство для фиксации чашки: 4а - цилиндр с градуировкой; 4б - станина.
На фиг. 2 представлен общий вид устройства до испытания (крупный план): 1 - головка; 2 - ножка модуля; 3 - полиэтиленовая чашка; 4 - устройство для фиксации чашки: 4а - цилиндр с градуировкой;
На фиг. 3 представлено проведение испытания моделирования износа полиэтиленовой чашки 4 - устройство для фиксации
На фиг. 4 представлено окончание испытания моделирования износа полиэтиленовой чашки (5).
На фиг. 5 представлены изменения головки после проведения эксперимента (6).
Способ осуществляется следующим образом. В ходе эксперимента проводим долговременные и многократные циклические движения в модуле эндопротеза тазобедренного сустава. Экспериментальный модуль эндопротеза тазобедренного сустава включает следующие составляющие: головка с ножкой, полиэтиленовый вкладыш металлической чашки или полиэтиленовая чашка и устройство для фиксации чашки. По структуре головка состоит из керамики или металлических сплавов и имеет шероховатую поверхность.
Экспериментальный модуль эндопротеза тазобедренного сустава фиксируем в специальном устройстве таким образом, чтобы головка находилась в полиэтиленовом вкладыше металлической чашки или в полиэтиленовой чашке модуля эндопротеза. Устройство с полиэтиленовой чашкой устанавливаем так, чтобы продольная ось головки и ось ножки модуля эндопротеза были перпендикулярны к плоскости входа в полиэтиленовый вкладыш металлической чашки модуля или полиэтиленовую чашку модуля эндопротеза (фиг.1, 2). После установки головки и полиэтиленовой чашки проводим динамические испытания на совместное сжатие и циклическое кручение в паре трения (фиг.3, 4). После проведения цикла испытаний исследуем износ полиэтиленового вкладыша чашки или полиэтиленовой чашки экспериментального модуля эндопротеза тазобедренного сустава (фиг.5, 6).
Таким образом, предложенный способ позволяет исследовать износ полиэтиленового вкладыша чашки или полиэтиленовой чашки экспериментального модуля эндопротеза тазобедренного сустава, при перпендикулярном расположении продольной оси головки и оси шейки ножки модуля эндопротеза по отношению к плоскости входа в полиэтиленовую чашку или полиэтиленовый вкладыш металлической чашки модуля эндопротеза.