Разработка технологии изготовления эндопротеза плечевого сустава
ВВЕДЕНИЕ
Переломы проксимального отдела плечевой кости по данным литературных источников составляют от 3 до 5 % всех переломов костей опорно-двигательного аппарата человека, среди переломов плечевой кости – 40-80 % случаев и наиболее часто встречаются у лиц пожилого и старческого возраста [1].
Одним из наиболее эффективных методов лечения сложных переломов плечевого сустава является хирургическое замещение естественного плечевого сустава на искусственный эндопротез плечевого сустава [9, 10].
Актуальность проблемы. При создании надежных эндопротезов для
замещения пораженных элементов опорно-двигательного аппарата человека,
в частности, эндопротезов крупных высоконагруженных суставов, возникает
целый ряд материаловедческих, конструкторских, технологических и других
проблем. Их рациональное решение возможно только в рамках научно обоснованного подхода, учитывающего все аспекты функционирования эндопротеза в новой для организма биомеханической и биохимической
системе. К
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Аналитический обзор литературы и патентное исследование для выявле-ния особенностей конструкции эндопротеза плечевого сустава
1.1 Разновидности эндопротезов плечевого сустава и их строение
1.2 Основные виды эндопротезирования и варианты строения эндопротезов плечевого сустава
1.3 Биосовместимые материалы в протезировании
1.4 Сущность метода плазменного напыления покрытий
2. Патентный обзор
3 Конструкторская часть
3.1 Модернизация конструкции эндопротеза плечевого сустава
3.2 Расчет запаса прочности эндопротеза плечевого сустава
3.3 Разработка структурно-функциональной схемы автоматизированного технологического комплекса (АТК) для обработки детали эндопротеза плечевого сустава методом плазменного напыления
3.4 Разработка кинематической схемы установки для плазменного напыления
3.5 Разработка структурно-функциональной схемы медицинского автоматизированного комплекса для проведения хирургической операции по эндопротезированию плечевого сустава
4 Технологическая часть
4.1 Разработка технологии изготовления эндопротеза плечевого сустава
4.2 Разработка маршрутной технологии изготовления вкладыша эндопротеза плечевого сустава
5 Научно-исследовательская часть
5.1 Научно-исследовательская работа по изучению влияния порошковых материалов на механические свойства плазмонапыленных биосовместимых покрытий.
5.1.1 Подготовка поверхности образцов перед нанесением покрытия плазменным методом
5.1.2 Нанесение порошкового покрытия плазменным методом
5.1.3 Исследование микротвердости образцов с плазменным напылением после процесса закалки
5.1.4 Исследование пористости покрытий
6 Организационно-экономическая часть изготовления, модернизиро-ванного эндопротеза плечевого сустава
7 Безопасность Цена производственного процесса изготовления, модернизированного эндопротеза плечевого сустава
7.1 Основные положения
7.2 Разделение опасных и вредных производственных факторов, воз-никающих в процессе изготовления модернизированного эндопротеза плечевого сустава
7.3 Нормирование пожарной опасности
7.4 Освещенность рабочей зоны
8 Экологическое обоснование безопасности технологии изготовления плечевого сустава с биосовместимым плазмонапыленным покрытием
8.1 Экологичность современных биосовместимых покрытий
8.2 Экологичность существующих технологий нанесения порошковых покрытий на плечевой сустав
8.3 Обоснование экологической целесообразности применения предла-гаемой технологии изготовления плечевого сустава с биосовместимым покрытием
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
A systematic review of measures of shoulder pain and functioning using the International classification of functioning, disability and health (ICF) / Y. Roe [и др.] // BMC Musculoskelet Disord. - 2013. - № 14. - P. 73-84.
Рентгенологические характеристики акромиального отростка лопатки как прогностический фактор формирования неполнослойных разрывов вращательной манжеты / А. Н. Логвинов [и др.] // Гений ортопедии. - 2019. - Т. 25, № 1. - C. 71-78.
The painful shoulder: shoulder impingement syndrome / Y. Khan [и др.] // Open Orthop J. - 2013. - Vol. 6. - № 7. - P. 47-51.
A.c. 1741792 СССР, МКИ А 61 F 2/40. Эндопротез проксимального суставного конца плечевой кости / А. Н. Шаповал, Б. Н. Балашев, Г. В. Валенцев [и др.] (СССР). - № 4793956/14; заявл. 20.02.90; опубл. 23.06.92, Бюл. № 23. – 3 с.
Строение плечевого сустава [Электронный ресурс] // Не болит сустав. - Режим доступа: https://nebolitsustav.ru/plecho/plechevoj-sustav-anatomiya-stroenie-myshcy-i-svyazki-plecha.html (дата обращения: 04.03.2020).
Никифоров, А. С. Болевой синдром в плечелопаточной области: современные подходы к диагностике и лечению / А. С. Никифоров, О. И. Мендель // Русск. мед. журн. - 2008. - Т. 16, № 12. - С. 24-26.
Слободской, А. Б. Эндопротезирование плечевого сустава / А. Б. Слободской, И. С. Бадак // Гений ортопедии. – 2011. – № 4. – С. 71-76.
Мышцы и связки плеча [Электронный ресурс] // Не болит сустав. – Режим доступа: https://nebolitsustav.ru/plecho/plechevoj-sustav-anatomiya-stroenie-myshcy-i-svyazki-plecha.html (дата обращения: 06.03.2020).
Чирков, Н. Н. Способы профилактики неудовлетворительных результатов и осложнений при эндопротезировании плечевого сустава/ Н. Н. Чирков, Н. С. Николаев, Каминский А.В. // Гений ортопедии. - 2019. – Т. 25, №3. – С. 312-317.
Мышцы вращательной манжеты плеча [Электронный ресурс] // KinesioPro. - Режим доступа: https://kinesiopro.ru/blog/tag/podlopatochnaja-myshca/ (дата обращения: 06.03.2020)
0 000= 989,9 Н.
Возвращаемся к формуле для нахождения изгибающего момента (3) и подставляем все найденные величины:
Мх = Ррез×L = 989,9 Н × 3 мм = 2969,7 Н×мм.
В исходной формуле (2), как уже было сказано, Wx – осевой момент сопротивления. Для его нахождения нужно сначала определить фигуру, которая будет в сечении проблемной зоны (шейки). В нашем случае шейка в сечении имеет форму круга диаметром 10 мм:
Далее в учебном пособии подбираем формулу осевого момента сопротивления для круглого сплошного сечения, она выглядит так [63]:
Wx=πD332 (5)
D = 10 мм – диаметр круга в сечении.
Wx=π(10мм)332=1728π32 = 169,9 мм3
Подставляя полученные данные в исходную формулу (2), получаем:
σ=2969,7 Н∙мм169,6 мм3 = 17,5 Н/мм2
Таким образом, значение напряжения, возникающего в материале под действием изгибающей нагрузки равно σ = 17,5 Н/мм2. Оно в 47,6 раз меньше допускаемого напряжения на изгиб для титанового сплава марки ВТ6, из которого изготовлен протез. Условие прочности