9524124863

Modelowanie tarcia w endoprotezie stawu kolanowegi 15

2.2.2 Materiały stosowane w węzłach tarcia endoprotez stawu kolanowego

Podstawowym polimerowym materiałem ślizgowym stosowanym w produkcji endoprotez stawu kolanowego jest polietylenu o ultra wysokim ciężarze cząsteczkowym (PE-UHMW). Zawęża to liczbę par trących występujących w tego typu urządzeniach. Do najczęściej stosowanych skojarzeń materiałowych należą:

-    CoCrMo - PE-UHMW,

-    Ti6A14V - PE-UHMW,

-    316L-PE-UHMW,

Wymienione stopy metali opisane są szczegółowo w dalszej części pracy (p. 2.2.2.2).

Coraz częściej w endoprotezach stawu kolanowego stosuje się pary trące typu ceramika-polimer [50]. Najczęściej stosowanymi materiałami ceramicznymi są: tlenek glinu A1203 i cyrkonu Zr02.

Endoprotezy, ze względu na swoje bardzo specyficzne zastosowanie, posiadają również nietypowe dla części maszyn warunki eksploatacji. Ich niezawodność oraz jakość odgrywają ogromne znaczenie, mogą one zaważyć na zdrowiu lub nawet życiu człowieka. Konieczność reoperacji wynikająca z wadliwości implantu nie powinna mieć miejsca. Standaryzacja wyrobów z materiałów polimerowych stała się jednym z przedmiotów działalności, powołanego w 1962 roku, Medycznego Komitetu ASTM ds. Materiałów Chirurgicznych i Urządzeń (ASTM-Committee F-4 on Medical and Surgical Materials and Devices) [85 za 156]. Dodatkowym aspektem odgrywającym duża rolę w implantacji tworzyw sztucznych jest ich biotolerancja. J. Marciniak zauważa, że problem biotolerancji tworzywa sztucznego jest bardziej złożony aniżeli innych biomateriałów, gdyż użyte w procesie polimeryzacji katalizatory, stabilizatory lub inne substancje mogą wykazywać działanie toksyczne lub alergiczne w zależności od pozostałego w tkankach ich stężenia czy nawet niejednorodności rozmieszczenia [85, 86].

Do najbardziej eksponowanych zjawisk, które wiążą się z biotolerancją tworzywa sztucznego w organizmie, należą [85]:

reakcje toksyczne lub alergiczne,

odczyny tkankowe związane z przystosowaniem czynnościowym tkanek do współpracy z implantem polimerowym,

odporność polimeru na degradację i depolimeryzację czynników ustrojowych, decydującą o stałości jego własności fizykochemicznych, oddziaływanie rakotwórcze.

2.2.2.1 Rozwój biomateriałów stosowanych w alloplastyce stawów

Ewolucja kolejnych generacji endoprotez wymusiła stosowanie coraz nowszych materiałów. Materiały ślizgowe stosowane w alloplastyce stawów od początku ich wprowadzenia przeszły znaczą ewolucję. Pierwsze doniesienia na temat stosowania sztucznych powierzchni stawowych sięgają 1860 r. Carnochan próbował odtworzyć ruchomość zesztywniałego stawu skroniowo-żuchwowego zastępując powierzchnie stawowe drewnianymi bloczkami [154]. W 1890 Gluck wprowadził pierwszą totalną endoprotezę stawu biodrowego wykonując komponenty stawowe z kości słoniowej [74 za 15]. W pierwszych dekadach XX-tego wieku stosowano bardzo różne materiały do budowy endoprotez, w literaturze spotkać można wzmianki o implantach wykonywanych z kauczuku