Александр Николаевич Митрошин – доктор медицинских наук, профессор, директор медицинского института
Пенза
Alexander N. Mitroshin – Doctor of Medical Sciences, Professor, Director of the Medical Institute
Penza
Михаил Анатольевич Ксенофонтов – старший преподаватель
Пенза
Mikhail A. Ksenofontov – Senior Lecturer
Penza
Дмитрий Алексеевич Космынин – старший преподаватель
Пенза
Dmitriy A. Kosmynin – Senior Lecturer
Penza
Введение. Проблема большого количества ревизионных вмешательств по причине асептического расшатывания после первичного эндопротезирования тазобедренного сустава вызвала необходимость поиска нового материала для пары трения. Углеродный материал пироуглерод, обладающий высокими трибологическими характеристиками, может использоваться как в монолитном, так и в сборном варианте конструкции, однако изготовление монолитного блока пироуглерода усложняет производство.
Цель. Сравнить прочностные характеристики конструкций головки и вкладыша с монолитным и немонолитным пироуглеродом.
Материалы и методы. Для оценки надежности конструкций была построена цифровая математическая модель конструкций головки и вкладыша с монолитным и немонолитным углеродным компонентом. После изготовления опытных образцов конструкций пар трения выполнена оценка статической нагрузки на стендовых испытаниях.
Результаты. При анализе математической модели конструкция с немонолитным пироуглеродом разрушилась в одном из экспериментов, тогда как прочность конструкции с монолитным пироуглеродом в 4,5 раза превысила напряжения, возникающие при нагрузке. При изучении максимальной статической нагрузки пара трения с монолитным пироуглеродом выдержала в 5 раз большую возможную нагрузку, чем в тазобедренном суставе человека.
Обсуждение. Проведенные исследования позволяют с уверенностью говорить о надежности конструкции в исследованиях in vitro, что создаст условия для снижения количества ревизионных операций после эндопротезирования тазобедренного сустава.
Заключение. На основе полученных данных конструкция головки и вкладыша эндопротеза тазобедренного сустава с парой трения из углеродного материала обеспечит высокую надежность в условиях функционирования тазобедренного сустава при максимальных нагрузках, что служит предпосылкой для проведения клинического исследования предлагаемой пары трения.
Introduction The problem a large number of revision operations due to aseptic loosening after primary hip arthroplasty necessitates the search for a new material for a friction pair. The pyrocarbon, which has high tribological characteristics, can be used both in a monolithic and in a prefabricated design; however, the manufacture of a monolithic pyrocarbon block complicates production.
Aim Compare the strength characteristics of the stem head and liner designs with monolithic and non-monolithic pyrocarbon.
Materials and methods To assess the reliability of the designs, a digital mathematical model of the head and liner implants with a monolithic and non-monolithic pyrocarbon component was built. After the manufacture of prototypes friction pairs, an assessment of the static load on bench tests was carried out.
Results While analyzing the mathematical model, the construct of non‑monolithic pyrocarbon broke in one of the experiments, while the strength of the construct of monolithic pyrocarbon was 4.5 times higher than the stresses arising under load. While studying the maximum static load, the friction pair from monolithic pyrocarbon exceeded the maximum possible load in the human hip joint by 5 times.
Discussion The studies allow us to be confident about the reliability of the design in in vitro studies, which will create conditions for reducing the number of revision surgeries after hip arthroplasty.
Conclusion Based on the data obtained, the design of the head and liner of the hip joint endoprosthesis with a friction pair made of carbon material will provide high reliability under conditions of functioning in the hip joint at maximum loads. It serves as a prerequisite for conducting a clinical study of the proposed friction pair.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.