Численное моделирование полного протеза коленного сустава с силиконовой прослойкой

При заболевании коленного сустава (остеоартрит) требуется его замена полным протезом. Как правило, этот протез состоит из трех частей: бедренного компонента из кобальтового сплава CoCrMo , большеберцовой вставки из полиэтилена и большеберцового компонента из титанового сплава Ti 6 Al 4 V . Данный тип протезов недостаточно функционален, так как после нескольких лет имплантации большеберцовая вставка из полиэтилена изнашивается и разрушается, что влияет на биосовместимость протеза и качество жизни пациента. В исследовании рассмотрены две модели полного протеза коленного сустава (с силиконовой прослойкой и без неё). Для описания механического поведения прослойки использовалась гиперупругая модель Муни - Ривлина. В данной работе рассматривается напряженно-деформированное состояние протеза при ударе в результате падения с высоты 75 см. Результаты показали, что перемещения первой модели составили 0,039 мм, а второй 1,41 мм. Сравнение полученных результатов с расчетами на здоровом колене показали, что поведение второй модели (с силиконовой вставкой) ближе к таковому здорового коленного сустава. Можно сделать вывод, что использование протеза с гиперупругой силиконовой вставкой делает имплантат более близким по механическим свойствам к здоровому колену и обеспечивает большую стабильность и демпфирование по сравнению с существующими полными протезами коленного сустава.