Роботоспроможність шарнірного зчленування ендопротезів з титановим та хіруленовим компонентами

Abstract

The article deals with a study of functional characteristics of the “nitrided pure titanium-chirulen” friction pair and determination of the contact pressure. Pure titanium was examined. In order to increase its tribotechnical characteristics, ion-plasma thermocyclic nitriding (IPTN) and thermodiffusion nitriding (TDN) were used. Tests of the “nitrided pure titanium-chirulen” friction pair were carried out on an end friction machine with fresh frozen human blood plasma of 0 (І), А (ІІ) and В (ІІІ) groups as working fluid. It was found out that by its rub resistance and antifriction properties the “nitrided pure titanium-chirulen” friction pair significantly surpassed the “CoCrMo-chirulen” pair. It was revealed that titanium samples, hardened by TDN technology, had better results than after IPTN. Tests in blood plasma, unlike those in Ringer’s solution, reproduced operation conditions of an artificial joint, implanted into the human body, more correctly. The wear rate of a component with chirulen within the contact pressure range of 3.54-6.5 MPa actually did not change, while at pressure over 6.5 MPa the wear assumed a catastrophic character. Therefore when an endoprosthesis is chosen it is necessary to consider the patient’s body weight.

В статье представлено изучение функциональных характеристик пары трения «азотированный чистый титан-хирулен» и определение контактного давления. Исследован чистый титан, для повышения триботехнических характеристик которого использовали ионно-плазменное термоциклическое азотирование (ИПТА) и термодиффузионное азотирование (ТДА). Испытания пары трения «азотированный чистый титан-хирулен» проведены на машине торцевого трения, в качестве рабочей жидкости использована свежезамороженная плазма крови человека 0 (І), А (ІІ), В (ІІІ) групп. Установлено, что по сопротивлению стирания и антифрикци­онным свойствам пара трения «азотированный чистый титан-хирулен» существенно превосходит пару «CoCrMo-хирулен». Выявлено, что титановые образцы, упрочненные по технологии ТДА, имеют лучшие результаты, чем после ИПТА. Испытания, выполненные в плазме крови, в отличие от экспериментов в растворе Рингера, более корректно воспроизводят условия работы имплантированного в человеческое тело искусственного сочленения. Ин­тенсивность износа компонента с хируленом в диапазоне контактного давления 3,54–6,5 МПа практически не меняется, а при давлении более 6,5 МПа износ приобретает катастрофический характер, поэтому при выборе эндопротеза необходимо учитывать массу пациента.

У статті представлені функціональні характеристики пари тертя «азотований чистий титан-хірулен» і визначення контактного тиску. Досліджено чистий титан, для підвищення триботехнічних характеристик якого використовували іонно-плазмове термоциклічне азотування (ІПТА) і термодифузійне азотування (ТДА). Випробування пари тертя «азотований чистий титан-хірулен» проведені на машині торцевого тертя, робочою рідиною була свіжозаморожена плазма крові людини 0 (І), А (ІІ), В (ІІІ) груп. Встановлено, що за опором стиранню та антифрикційними властивостями пара тертя «азотований чистий титан-хірулен» істотно перевищує пару «CoCrMo-хірулен». Виявлено, що зміцнені за технологією ТДА титанові зразки мають кращі результати, ніж після ІПТА. Випробування, виконані в плазмі крові, на відміну від експериментів у розчині Рінгера, коректніше відтворюють умови роботи імплантованого в людське тіло штучного зчленування. Інтенсивність зносу компонента з хіруленом у діапазоні контактного тиску 3,54-6,5 МПа практично не змінюється, а за тиску більше 6,5 МПа знос набуває катастрофічного характеру, тому, вибираючи ендопротез, необхідно враховувати масу пацієнта.