ься спроби створення таких імплантатів, зокрема і для спінальної хірургії [21]. Але їх широкого поширення поки не відбулося внаслідок ряду причин. По-перше, складності металургійного виробництва нікелідатитану. Всього в декількох країнах, в тому числі і в Росії, можуть в промислових масштабах отримувати напівфабрикати з необхідним хімічним складом і рівнем властивостей. По-друге, дуже складна технологія переробки напівфабрикату у виріб з гарантованими температурами спрацьовування вимагає застосування дорогого устаткування і визначає високий рівень шлюбу. Все це призводить до високої вартості виробів.
По-третє, не проводився аналіз і оптимізація конструкцій з погляду її біомеханічного поведінки, що не дозволяло правильно визначити область їх використання, в якій вони могли успішно конкурувати з імплантатами із звичайних конструкційних матеріалів. І, нарешті, не розглядалося питання уніфікації конструкцій, що призводило до того, що імплантати вироблялися в одиничних екземплярах і, по суті справи, для кожного пацієнта виготовляли свої конкретні конструкції, які не могли бути використані при подальших аналогічних операціях. Все це ускладнювало широке впровадження в клінічну практику імплантатів з нікелідатитану.
Основними положеннями при розробці комплекту були:
) Фіксатори з нікелідатитану не повинні замінювати імплантати з конструкційних сплавів (пластини і транспедикулярні апарати), призначені для виконання опорних функцій хребта і мають основне навантаження.
) Механічне поведінку фіксаторів повинно бути подібно до поведінки тих кісткових або хрящових структур, які фіксатор замінює або зміцнює. Тобто поведінку фіксаторів призначених для остеосинтезу або кріплення кісткових трансплантатів повинна відповідати механічному поведінки кістки, а фіксаторів заміщають міжхребцевий диск, зв'язкові структури - до відповідного механічному поведінки хрящів або зв'язок.
) Фіксатори повинні дозволяти функціонувати прооперованим структурам, як у період реабілітації, так і після його завершення. Тобто повинна бути забезпечена можливість довічної експлуатації імплантату без грубого порушення функціональної рухливості хребта.
Для реалізації цих положень була розроблена математична модель, яка дозволяла методом кінцевих елементів проводити розрахунок механічної поведінки фіксаторів і оптимізацію їх конструкції та геометричних параметрів для забезпечення необхідних силових і деформаційних характеристик [22]. Це дозволило розглянути велику кількість варіантів конструкцій, діаметрів дроту, з якого їх можна виробити, конкретних розмірів силових і кріпильних елементів.
Найбільш вдалі конструкції були виготовлені для експериментального визначення їх характеристик, які з точністю помилки експерименту збігалися з розрахунковими величинами.
Так, наприклад, механічним поведінкою, найбільш близьким до поведінки кістки, володіють П-подібні фіксатори, а хрящовим і зв'язковим структурам відповідають петельні конструкції, малюнок 3.
(а) б)
Малюнок 3. Механічне поведінку тканин організму (а) і імплантатів з нікелідатитану (б)
Крім того, розроблена система оцінки характеристик працездатності фіксаторів, як на етапі установки, так і в період експлуатації. Так, фіксатор після охолодження до температур нижче Мд=+ 10 ° С може бути легко деформований на величину Dдеф. (рісунок4).
Малюнок 4. Характеристики працездатності імплантатів з саморегулюючим компресією
Ця величина не повинна бути перевищена, оскільки в іншому випадку може статися неповне відновлення форми фіксатора при нагріванні [5].
Деформований фіксатор встановлюють на кісткові структури або в підготовлені канали, відстань між якими перевищує початковий розмір фіксатора на величину Dуст. Вона вибирається таким чином, щоб після нагріву за рахунок тепла людського тіла або зрошенням теплим (+45 - + 50 ° С) стерильним фізіологічним розчином фіксатор розвивав компресію в межах Fmin - Fmax, а в процесі експлуатації при функціональних переміщеннях хребетно-рухового сегменту зміна розміру фіксатора на величину ± Dцікл. не приводило до зміщення за область надійної працездатності фіксатора, а зусилля компресії не виходили за інтервал Рmax-Рmin.
Таким чином у фіксаторів з нікелідатитану є технологічні параметри (Мд, Dдеф., Dуст.), що визначають його правильну деформацію і установку, і є функціональні характеристики, головними з яких є зусилля компресії і жорсткість конструкції ( Fmin, Fmax, K).
Для того щоб визначити необхідний рівень цих характеристик було проведено моделювання біомеханічного поведінки хребетно-рухового сегменту при різних видах...
