Применение наводороженных титановых порошков для получения вакуумным спеканием пористых покрытий на хирургических имплантатах

Успех применения металлических материалов в ортопедии и травматологии во многом зависит от характера взаимодействия имплантата с живой костной тканью организма. На основе литературных данных определено, что шероховатая поверхность медицинских имплантатов оказывает благоприятное влияние на остеоинтеграционные процессы. Наилучшие результаты отмечаются для поверхностей с регламентированной пористостью. Но шероховатость и пористость поверхности отрицательно влияют на усталостную прочность при циклических нагрузках. Исследования разрушенных имплантатов, предоставленных практикующими травматологами-ортопедами, показали, что во всех случаях разрушения носят усталостный характер. Неровности на поверхности имплантатов играют роль концентраторов напряжений и стимулируют образование усталостных трещин. Следовательно, для устранения противоречий между требованиями остеоинтеграции и усталостной прочностью необходимо получить оптимальную структуру поверхности. Методом математического моделирования проведена оценка концентрации напряжений для различных форм шероховатости поверхности и определена структура поверхности титановых имплантатов, наименее предрасположенная к зарождению усталостных трещин. В результате предложен метод получения такой поверхности, заключающийся в вакуумном диффузионном спекании порошков с гладкой поверхностью основания имплантата. Подробно рассмотрено влияние температуры и времени спекания на получение пористой поверхности. Более того, экспериментально получены данные о положительном влиянии водорода, содержащегося в порошке, на процесс спекания. Исходя из литературных данных о прочности соединения имплантата с костной тканью, в работе проведен расчет необходимой относительной площади, занятой перешейками между частицами порошка и основанием имплантата. Выявлены температурно-временные режимы, способствующие формированию регламентированной структуры поверхности.