Введение 5
1 Литературный обзор. Современная имплантация и стадийность
усталостного разрушения металлических материалов 6
1.1 Анализ причин разрушения медицинских имплантатов 6
1.2 Зарождение, рост и стадийность усталостного разрушения 12
1.3 Наноструктурирование металлических материалов путем
равноканального углового прессования (РКУП) 19
2 Объекты, материал и методики исследования 24
2.1 Исследуемый объекты и материал. Режимы РКУП 24
2.2 Методики исследования структуры и механических свойств
титана 25
2.3 Методики испытаний пластин на усталость 29
3 Результаты исследования и их обсуждение 34
3.1 Структура и механические свойства титана Grade4 при
растяжении 34
3.2 Результаты испытания пластин для остеосинтеза на циклическую
прочность 35
Заключение 38
Список используемой литературы 39
Актуальность исследования. «Расширенное использование операционных и малоинвазивных хирургических методик» в челюстно-лицевой хирургии, стоматологии, травматологии и других областях медицины позволяет минимизировать травматизм во время операции и сократить сроки послеоперационного восстановления, но без технического и технологического сопровождения, это невозможно. Проблема сосредоточена на междисциплинарной области задач - миниатюризации медицинских имплантатов, а также комплексе мероприятий по персонализации их формы и использованию органических и неорганических покрытий, позволяющих контролировать биосовместимость использования изделия.
Объемные УМЗ металлические материалы, полученные в результате интенсивной пластической деформации (ИПД), полностью отвечают этим требованиям. Многочисленные исследования за последние два десятилетия убедительно показали, что создание УМЗ-структур в металлических материалах методами ИПД позволяет значительно повысить их твердость, прочность и усталостную долговечность. В первую очередь это относится к широко используемым материалам для изготовления медицинских имплантатов и изделий медицинского назначения, в состав которых входит титан» [17].
Цель исследования: Сравнить прочность медицинских пластин для костного остеосинтеза из КЗ и УМЗ титана и пластин фирмы ООО «Conmet» при циклическом нагружении.
Задачи:
1. Рассмотреть понятие «медицинские пластины для костного остеосинтеза»
2. Провести испытания медицинских пластин для костного остеосинтеза из КЗ и УМЗ титана и пластин фирмы ООО «Conmet» при циклическом нагружении.
Сравнив микроструктуру КЗ и УМЗ титана после гомогенизационного отжига и равноканального углового прессования видно, что средний размер зерна уменьшился в 125 раз, твердость увеличилась в 1.2 раза, а предел прочности увеличился в 1.6 раза, предел текучести увеличился в 1.6 раза, но уменьшились показатели пластичности в 1,8 раз.
РКУП повышает твердость и прочность при растяжении титанового сплава Grade4 при растяжении, однако снижает пластичность.
Испытание пластин для остеосинтеза костей из КЗ и УМЗ титана, а также пластин фирмы ООО «Conmet» при циклическом нагружении показали, что максимальной усталостной прочностью обладают пластины из УМЗ титана.
Проведенные испытания показали наличие слабых мест пластин в области отверстий, где произошло усталостное разрушение всех пластин.
Остеосинтез - хирургическая репозиция костных отломков при помощи различных фиксирующих конструкций, обеспечивающих длительное устранение их подвижности. Цель остеосинтеза — обеспечение стабильной фиксации отломков в правильном положении с сохранением функциональной оси сегмента, стабилизация зоны перелома до полного сращения. Метод является одним из основных при лечении нестабильных переломов длинных трубчатых костей, а, часто, единственно возможным при внутрисуставных переломах с нарушением целостности суставной поверхности.
В качестве фиксаторов обычно используются штифты, гвозди, шурупы, винты, спицы и т. д., изготавливаемые из материалов, обладающих биологической, химической и физической инертностью.
