• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
31.03.2023
ПНИПУ
186

Пермские ученые проверили прочность тазобедренного эндопротеза на разрывной машине

4.6

Эндопротезирование тазобедренного сустава — эффективный способ лечения опорно-двигательного аппарата, когда консервативная терапия перестает давать положительные результаты и не может выполнять часть основных функций. Операция по эндопротезированию тазобедренного сустава заключается в замене подвижного соединения бедренной и тазовой кости аналогом из углерод-углеродного композиционного материала, который является биоинертным. Так как тазобедренный сустав является одним из самых нагруженных подвижных соединений в теле человека, то к требованиям биологической совместимости добавляется и обеспечение прочности. Это делается для того, чтобы у пациента не было необходимости менять протез в течении жизни. Ученые Пермского Политеха провели испытания ранее разработанного тазобедренного сустава из углерод-углеродного композиционного материала на разрывной машине, а с помощью моделирования наметили пути повышения его прочностных характеристик.

Эксперимент по нагружению эндопротеза / ©Пресс-служба Пермского Политеха / Автор: Дмитрий Жуков

Исследование опубликовано в высокорейтинговом журнале PNRPU Mechanics Bulletin. Обычно, имплантаты изготавливаются из металлических материалов, однако они имеют более высокие упругие и прочностные характеристики, что приводит к расшатыванию протеза в силу большой разницы свойств костной ткани и имплантаты. Композиционный материал имеет близкие упругие характеристики к костной ткани, что исключает возможное расшатывание. Чтобы исследовать его прочностные характеристики политехники провели эксперимент.

В разрывную машину вертикально поместили образец протеза, после чего его дважды сжимали до момента поломки. Визуальный осмотр места разрушения выявил, что они произошли из-за межволоконного сдвига, сами волокна, которые состоят из углерод-углеродного композита продолжали сохранять несущую способность.

«Наиболее слабым местом у эндопротеза оказался переход от шейки к посадочному конусу. Для увеличения запаса прочности при межслойном сдвиге необходимо увеличить радиус перехода от шейки эндопротеза к посадочному конусу. Для этого была построена реалистичная матмодель бедренной кости», — поделился аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций Егор Разумовский.

Реальная форма тазобедренной кости весьма сложна для моделирования, поэтому модель была получена при помощи компьютерной томографии. Модель полностью отражает ее анатомическую форму.

«Моделирование показало, что эндопротез имеет почти трехкратный запас прочности при однократном нагружении. В дальнейшем будут исследованы возможные повреждения при перегрузках, их влияние на работоспособность эндопротеза, способы блокировки роста повреждений», — сообщил доцент кафедры механики композиционных материалов и конструкций Вячеслав Шавшуков.

По словам ученых, распределения напряжений в массиве костной ткани свидетельствуют об удачной конструкции эндопротеза. Изобретение признано приоритетным для реализации проекта в городе Нытва, где будет организовано производство изделий из композиционных материалов в медицинских целях. Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на выполнение фундаментальных научных исследований. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
22 июня
Юлия Трепалина

Губки из меламина стали популярными благодаря своим хорошим чистящим свойствам. Работая, подобно мелкой наждачной бумаге, они даже без моющих средств справляются со стойкими загрязнениями на поверхностях вроде следов маркера и въевшихся пятен. Однако в процессе использования меламиновые губки изнашиваются и теряют волокна микропластика. Из-за этого китайские ученые увидели в них ранее неучтенный источник потенциально вредных выбросов.

Сегодня, 10:10
Александр Березин

Восемьдесят лет назад началось наступление советских войск в Белоруссии — операция «Багратион». Дальше случилось нечто крайне необычное: Ставка рассчитывала ударить на 150-200 километров в глубину. Но в итоге наступать пришлось на 600 километров. Почему немецкий фронт так быстро развалился, хотя войска Гитлера в 1944 году были материально обеспечены лучше, чем когда-либо еще во Второй мировой войне? И отчего Красная армия не смогла до конца воспользоваться плодами своих побед?

7 часов назад
Александр Березин

Применив радиоактивный углерод, оставшийся от взрывов ядерных бомб прошлого, исследователи обнаружили, что биопродуктивность земной растительности, поглощающей этот углерод, заметно выше, чем считалось ранее. В то же время, она, похоже, связывает углерод на сравнительно небольшое время, поэтому надежды остановить потепление посадкой лесов становятся все призрачнее.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

20 июня
МПСУ

Эмоциональное выгорание ИТ-специалиста напрямую связано с его личностными характеристиками. С профессиональными перегрузками и стажем связи нет. К такому выводу пришли ученые МПСУ, которые исследовали ИТ-специалистов двух компаний. Жизнестойкость, то есть способность человека выдерживать стрессовые ситуации без снижения успешности деятельности, в совокупности с внутренней положительной мотивацией формируют иммунитет к эмоциональному выгоранию специалиста в ИТ-сфере. Блокаторами стали интерес к работе и профессиональная удовлетворенность.

22 июня
Юлия Трепалина

Губки из меламина стали популярными благодаря своим хорошим чистящим свойствам. Работая, подобно мелкой наждачной бумаге, они даже без моющих средств справляются со стойкими загрязнениями на поверхностях вроде следов маркера и въевшихся пятен. Однако в процессе использования меламиновые губки изнашиваются и теряют волокна микропластика. Из-за этого китайские ученые увидели в них ранее неучтенный источник потенциально вредных выбросов.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно