Исследование in vitro трибологических характеристик полиэфирэфиркетона с целью его применения в тотальной артропластике коленного сустава

Автор: Кумар С.Й., Раджесвара Рао К.В.С., Яламалле С.Р.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 1 (87) т.24, 2020 года.

Бесплатный доступ

В настоящее время средний срок службы коленного эндопротеза, используемого при полной замене коленного сустава, составляет приблизительно от 10 до 15 лет. На его долговечность могут повлиять такие факторы, как инфекция, нестабильность или ограниченная подвижность протеза. Главной же причиной разрушения эндопротеза является износ контактирующих поверхностей, что для хирургов-ортопедов и инженеров по сей день остается большой проблемой. Наиболее распространенными биоматериалами, используемыми при полной замене коленного сустава, являются сверхвысокомолекулярный полиэтилен, сплав титана Ti6AI4V и сплав CoCrMo. В процессе эксплуатации протеза появляются продукты износа полиэтиленового вкладыша в результате постоянного трения головки эндопротеза при движениях в суставе. В данной работе предлагается снизить скорость износа протеза путем замены вкладыша на биоматериал с высокой износостойкостью. В ходе проведенного исследования изучены триботехнические характеристики биоматериалов и сделан вывод, что полиэфирэфиркетон является наиболее подходящим материалом для полной замены коленного сустава. Эксперименты проведены с различными нагрузками и скоростями вращения диска трибометра. Для оптимизации результатов используются уравнения регрессии с использованием дисперсионного анализа.

Еще

Износ, Ti6AI4V, полиэфирэфиркетон, прямое лазерное спекание металлов, аддитивное производство, сканирующий электронный микроскоп, дисперсионный анализ

Короткий адрес: https://sciup.org/146282158

IDR: 146282158   |   DOI: 10.15593/RJBiomech/2020.1.05

Список литературы Исследование in vitro трибологических характеристик полиэфирэфиркетона с целью его применения в тотальной артропластике коленного сустава

  • Brockett L., Carbone S., Abdelgained A., Fisher J., Jennings L.M. Influence of contact pressure, cross shear and counter face material on the wear of PEEK and CFR-PEEK for orthopaedic applications // Journal of the Mechanical Behaviour of Biomedical Materials. - 2016. - Vol. 63. - P. 10-16.
  • Gajjal S.Y., Unkle J.A., Gajjal P.S. Taguchi technique for dry sliding wear behaviour of PEEK composite material // Proceedings of Elsevier Materials Today. - 2018. - Vol. 5. - P. 950-957.
  • Geetha M., Sigh A.K., Ashokamani R., Gogia A.K. Ti based biomaterials, the ultimate choice for orthopaedic implants - a review // Progress in Materials Science. - 2009. - Vol. 54. - P. 397-425.
  • Hamilton S., Munoz-Escalona P. Enhancement of wear properties of a polyetherether ketone polymer by incorporation of carbon and glass fibers // Journal of Applied Polymer Science. - 2019. - Vol. 136, no. 22. -P. 1-11.
  • Honigmann P., Sharma N., Okola B., Popp U., Msallem B., Thieringer F.M. Patient-specific surgical implants made of 3D printed PEEK: material, technology, and scope of surgical application // Hindawi BioMed Research International. - 2018.
  • Kumar S.Y., Rajeswara Rao K.V.S., Yalamalle S.R., Venugopal S.M., Krishna S. Applications of 3D printing in TKR pre-surgical planning for design optimization - A case study // Proceedings of Elsevier Materials Today. - 2018. - Vol. 5. - P. 18833-18838.
  • Saikko V. In vitro wear simulation on random POD wear testing system as a screening method for bearing materials intended for total knee arthroplasty // Journal of Biomechanics. - 2014. - Vol. 5. - P 1-5.
  • Scholes S.C., Unswarth A. Wear studies on the likely performance of CFR - PEEK / CoCrMo for use as artificial joint bearing materials // Journal of Material Science, Materials in Medicine. - 2009. - Vol. 20. -P. 163-170.
  • Serrao P., Prabhu R., Chiranth B.P., Mohammed Y. Application of Taguchi method to predict the abrasive wear behaviour of CP titanium // Journal of Mechanical Engineering and Automation. - 2016. - Vol. 6, no. 5A. - P. 13-17.
  • Stratton-Powell A.A., Pasko K.M., Brockett C.L., Tipper J.L. The biologic response to PEEK wear particles in total joint replacements - A systematic review // Journal of Clinical Orthopaedics and Related Research. - 2016. - Vol. 474, no. 11. - P. 2394-2404.
  • Su C.Y., Huang S.S., Fang H.W. Effect of major components of synovial fluid on the morphology and wear rate of polyether ether ketone particles under an accelerated wear process // MDPI Journal of Polymers. -2018. - Vol. 10. - P. 1-10.
  • Unal H., Mimaroglu A. Friction and wear characteristics of PEEK and its composites under water lubrication // Journal of Reinforced Plastic and Composites. - 2014. - Vol. 25, no. 16. - P. 1659-1667.
Еще
Статья научная