ФИЗИЧЕСКИЕ И БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПАКТНО-ПОРИСТОГО ТИТАНА

Д. В. Минько, К. Е. Белявин

Белорусский национальный технический университет, г. Минск, Беларусь

Основным недостатком внутрикостных имплантатов, используемых в настоящее время, является их недостаточное биостабильное поведение. Под действием функциональных нагрузок из-за несовершенства конструкции или низких механических характеристик в тканях, окружающих имплантат, возникают области повышенной концентрации напряжений, превышающих пределы прочности костной ткани, что приводит к сдвигу и отторжению имплантата. Проблема снижения удельного давления на кость и равномерного распределения напряжения решается двумя способами: увеличением площади поверхности имплантата и использованием материалов с оптимальными биомеханическими свойствами. Показано, что компактно-пористые материалы из сферических титановых порошков имеют регулируемый размер пор и большую удельную поверхность, обладают высокой биологической совместимостью к живой ткани. Их применение позволяет уменьшить реакцию отторжения за счет более равномерного распределения напряжений вокруг функционирующего имплантата. Результаты испытаний показывают, что такие имплантаты обладают более стабильными физическими и биомеханическими свойствами.
Ключевые слова: имплантат, титан, костная ткань, порошок, спекание

E-mail: dminko@bntu.by

1. Williams D. Titanium in Medicine: Material Science, Surface Science, Engineering, Biolog-ical Responses and Medical Applications (eds. Brunette D.M., Tengvall P., Textor M., Thompson P.), Springer-Verlag, Berlin and Heidelberg, 2001, pp.13–24.
2. Petty W. Total joint replacement. / Philadelphia: W.B.Sauders Inc., 1991, 814 p.
3. Martin R. B., Paul H. A. Effects of Estrogen Deficiency on the Growth of Tissue into Po-rous Titanium Implants / J. Of Bone and Joint Surgery, 1988, vol. 70-A(4), pp. 540–547.
4. Story B. J., Wagner W.R. New enhanced coating for dental implants / Sulzer Technical Review, 1998, no. 1, pp. 38–40.
5. Xu Jian, Weng Xiao-Jun, Wang Xu, Huang Jia-Zhang, Zhang Chao, Muhammad Has-san, Ma Xin, Liao Qian-De. Potential Use of Porous Titanium-Niobium Alloy in Orthopedic Implants: Preparation and Experimental Study of Its Biocompatibility In Vitro / Plos one, 2013, vol. 8(11), pp. 1–13.
6. Pilliar R.M., Lee J.M., Maniatopoulos C. Observations on the Effect of Movement on Bone Ingrowth into Porous-Surfaced Implants / Clin. Orthop. Rel. Res., 1986, vol. 208, pp. 108–113.
7. Pilliar R.M. Implant Stablization by Tissue Ingrowth. Proceedings of an International Con-gress ed D van Steenberghe (Excerpta Medica, Amsterdam), 1986, pp. 60–76.
8. Kramer K. H. Implants for Surgery – A Survey on Metallic Materials / Materials for Medical Engineering (Euromat 99). -Stahl-Verkaufs-AG, Dubendorf, Switzerland, 1999, vol.2, pp. 9–29.
9. Модификация поверхности титановых имплантатов и ее влияние на их физико-химические и биомеханические параметры в биологических средах / В. В. Савич [и др.]; под науч.ред. В. В. Савича. — Минск: Беларус. навука, 2012. — 244 с.
10. Билич, Г. Л. Костная система человека / Г. Л. Билич, В. А. Крыжановский, Е. Ю. Зигалова. — М: Эсмо, 2013. —192 с.
11. Yamanda H., Kriger R.E. Strength of biological materials. / New York, 1973, 342 p.
12. Хенч, Л. Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей / Л. Хенч, Д. Джонс. — М.: Техносфера, 2007. — 304 с.
13. Story B. J., Wagner W. R. New enhanced coating for dental implants / Sulzer Technical Review, 1998, no. 1, pp. 38–40.
14. Kienapfel H., Sprey C., Wilke A., Griss R. Implant Fixation by Bone Ingrowth / Journal of Arthoplasty, 1999, vol. 14, no. 3, pp. 355–368.
15. Green J. R., Nemzek Jean A., Arnoczky Steven P., Johnson Lanny L., Balas Mark S. The Effect of Bone Compaction on Early Fixation of Porous-Coated Implants / Journal of Arthoplasty, 1999, vol.14, no. 11, pp. 91–97.
16. Simmons G., Meguit S., Pillar R. Differences in osseointegration rate due to implant surface geometry can be explained by local tissue strains / Journal of Ortopaedic Research, 2001, vol. 19, pp. 187–194.
17. Ryan G., Pandit A., Apatsidis D. P. Fabrication methods of porous metals for use in or-thopaedic applications / Biomaterials, 2006, vol. 27, pp. 2651–2670.
18. Minko D., Belyavin K. A porous materials production with an electric discharge sintering / Int J of Refractory Met and Hard Mat, 2016, vol. 59, pp. 67–77.
19. Glazunov S. G., Govorov V. G. Apparatus VGU-2 for producing spherical powders (granules) of reactive metals and their alloys / Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 1976, vol. 9, pp. 84–90.
20. Belyavin K.E., Minko D. V., Reshetnikov N. V. A New Technology of Hardening Porous Materials of Titan Powders Powder Metallurgy / World Congress (BEXCO, Busan, Korea), 2006, vol. 2, pp. 1012–1013.
21. Исследование биомеханических свойств пористых материалов из порошка титанового сплава ВТ1-00, используемых в стоматологической хирургии / К. Е. Белявин [и др.]; Порошковая металлургия. Республиканский межведомственный сборник научных трудов. — Минск: Навука і тэхніка, 1995, Вып.17. — С.77–79.


Образец цитирования для русскоязычных изданий:
Минько, Д. В. Физические и биомеханические свойства компакт-но-пористого титана / Д. В. Минько, К. Е. Белявин // Современные методы и технологии создания и обработки материалов : сб. научных трудов. В 3 кн. Кн. 1. Материаловедение / редкол.: А. В. Белый (гл. ред.) [и др.]. — Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2017. — С. 195–206.

Образец цитирования для международных изданий:
Minko D. V., Belyavin K. E. Fizicheskie i biomekhanicheskie svojstva kompaktno-poristogo titana [Physical and biomechanical properties of compact porous titanium] / Sovremennye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov [Advanced Methods and Technologies of Materials Development and Processing]. Collection of scientific papers, Minsk, FTI NAN Belarusi [PTI NAS Belarus], A.V. Byeli (ed.), 2017, vol. 1, pp. 195–206. (in Russian)    

СКАЧАТЬ СТАТЬЮ