Пермские ученые проверили прочность тазобедренного эндопротеза на разрывной машине
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Физтехи разработали стохастический вариант метода Франк—Вульфа для моделирования равновесного распределения транспортных потоков. Особенность нового подхода — использование случайных фрагментов из большого массива данных — ускоряет вычисления, при этом в экспериментах метод показывает качество решения, сопоставимое с классическими алгоритмами.
Результаты двухлетнего клинического исследования поставили под сомнение идею о том, что добавки с омега-3 можно использовать как средство профилактики деменции и болезни Альцгеймера. Прием капсул с рыбьим жиром не имел никаких позитивных последствий для здоровья мозга участников исследования.
Исследователи впервые подробно описали молекулярный «якорь», с помощью которого малярийный паразит проникает в клетки крови, и создали белок, блокирующий заражение. Оказалось, структура паразита сложнее и он активно перестраивает мембрану хозяина, чтобы проникнуть внутрь.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно