9524124865

Modelowanie tarcia w endoprotezie stawu kolanowego 17

2.22.2 Materiały metalowe i ceramiczne

Rozwiązania konstrukcyjne endoprotez wiążą się ściśle z doborem par ślizgowych w węźle tarcia. W ostatnim 10-leciu dokonywano jedynie modyfikacji istniejących już materiałów, poprzez zmianę parametrów obróbki, lub modyfikowanie warstwy wierzchniej. Do najczęściej stosowanych w alloplastyce stawów materiałów współpracujących z polietylenem należą:

- stal nierdzewna 316L

stop CoCrMo - Vitalium (do przeróbki plastycznej), Endocast (do odlewania)

- stop tytanu Ti6A14V (oraz modyfikacje) ceramika ZrC>2 - Zirconia,

ceramika AĘO3 - Alumina.

W tabeli 2, podano podstawowe własności mechaniczne materiałów stosowanych w endoprotezoplastyce. Właściwości tribologiczne pary trącej są oczywiście zależne od obydwu materiałów biorących udział w tarciu. Skład chemiczny typowych materiałów metalowych stosowanych w węzłach tarcia endoprotez przedstawiono w tabeli 3.

Tabela 2. Własności mechaniczne materiałów stosowanych na endoprotezy stawu [40, 85].

Lp.	Parametry Materiału	Stop CoCrMo Endocast	Stop Ti6A14V	Polietylen PE-UHMW Chirulen	Ceramika AI.2O3
1	Gęstość g/cm³	8,3	4,5	0,96
2	Granica plastyczności MPa	700	895-f 1080	21,5	3,9
3	Wytrzymałość na rozciąganie MPa	1000	850 -r 1120	46,2
4	Wydłużenie %	15	10-r 15	434
5	Moduł sprężystości, MPa	2,2-10⁵	1.08I0⁵	1000	3.8' 10-’
6	Wytrzymałość zmęczeniowa MPa	400	500
7	Współczynnik Poissona	0,3		0,4

Tabela 3. Skład chemiczny stopów metali stosowanych na implanty [109]

	C	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	W	Co	Fe	P	S
Co-Cr-Mo	0,22	0,48	0,97	27,9	0,05	6,27		baza	0,38	0,006	0,006
316 L nierdz.	0,017	1,73	0,65	17,33	13,69	2,34			baza	0,023	0,007
	Al	V	Fe	C	O	N	H	Ti
Ti-6A1-4V	6,20	4,05	0,15	0,013	0,013	0,011	0,0058	baza

2.2.23 Polietylen o ultrawysokim ciężarze cząsteczkowym (PE-UHMW)

Za polietylen o ultrawysokim ciężarze cząsteczkowym uznaje się polimer etylenu, w którym masa cząsteczkowa jest większej niż 1 milion g/mol. Na początku lat 90-tych stosowano dziesięć odmian PE-UHMW, które różniły się między innymi masą cząsteczkową, zawartością stearynianu wapnia (dodawanego w celu zredukowania utleniania podczas sterylizacji radiologicznej) oraz sposobem obróbki [78]. Na początku obecnego wieku liczba odmian polimeru spadała do trzech [78].