Содержание

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 6

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНДОПРОТЕЗА

ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА........................................................................

1.1 Медико-биологическое обоснование............................................... 19

1.1.1 Анатомическое строение тазобедренного сустава..................... 19

1.1.2 Биомеханика тазобедренного сустава........................................ 21

1.1.3 Обзор эндопротезов тазобедренного сустава........................... 24

1.2 Обзор конструкций эндопротезов тазобедренного сустава............ 32

1.2.1 Эндопротез тазобедренного сустава с лыской.......................... 32

1.2.2 Эндопротез тазобедренного сустава с соединением нижних отделов

типа «ласточкин хвост»................................................................................ 34

1.2.3 Эндопротез тазобедренного сустава с эксцентричной головкой.. 35

1.2.4 Эндопротез тазобедренного сустава с интрамедуллярным и

фиксируемым концами................................................................................. 37

1.2.5 Эндопротез тазобедренного сустава с расширенной чашкой.. 39

1.2.6 Выводы....................................................................................... 40

1.3 Методы и средства диагностирования и испытания эндопротезов

крупных суставов.............................................................................................. 41

1.3.1 Гравиметрический метод............................................................ 44

1.3.2 Метод размерных соединений................................................... 45

1.3.3 Метод измерения износа по отколовшимся частицам.............. 45

1.3.4 Измерения износа голографической интерферометрией..........

1.3.5 Радиоактивные методы измерения износа................................ 60

1.3.6 Электрорезистивный метод....................................................... 62

1.4 Постановка этапов и задач исследования работы трибосопряжения

эндопротеза тазобедренного сустава.............................................................. 63

1.5 Выводы.............................................................................................. 65

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЭНДОПРОТЕЗЕ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА С [АРОЙ ТРЕНИЯ «МЕТАЛЛ-МЕТАЛЛ»....................................................................... 66

2.1 Исходные условия для моделирования........................................... 66

2.2 Антропометрическая модель и исследование распределения нагрузки

на тазобедренный сустав................................................................................ 67

2.3 Моделирование и исследование электрического сопротивления

трибосопряжения эндопротеза с парой трения «металл-металл» при изменении влияющих факторов............................................................................................ 70

2.4 Моделирование влияния параметров, формирующих электрическое

сопротивление контактирующих компонентов эндопротеза тазобедренного сустава с парой трения «металл-металл»........................................................................... 77

2.4.1 Моделирование контурной площади трибосопряжения, состоящего

из сферических тел......................................................................................... 77

2.4.2 Экспериментальные исследования контурной площади контакта

трибосопряжения, состоящего из сферических тел...................................... 85

2.4.3 Моделирование влияния силы, действующей на сустав, и

контурной площади на электрическое сопротивление.................................. 89

2.4.4 Моделирование влияния силы, действующей на сустав, и

шероховатости поверхностей на электрическое сопротивление.................. 93

2.4.5 Моделирование в совокупности влияния силы, действующей на

сустав, контурной площади и шероховатости поверхностей на электрическое сопротивление.....................................................................................................

2.4.6 Проверка адекватности модели.................................................. 98

2.5 Выводы........................................................................................... 103

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА С ПАРОЙ ТРЕНИЯ «МЕТАЛЛ- МЕТАЛЛ» НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЯХ...................................................... 105

3.1 Постановка задач............................................................................ 105

3.2 Принцип формирования информативного сигнала из зоны трения трибосопряжения, состоящего из сферических тел, на примере эндопротеза . 106

3.3 Алгоритм получения диагностических параметров и

электрорезистивного метода диагностирования трибоузла.......................... 109

3.4 Метрологический анализ метода................................................... 120

3.5 Выводы........................................................................................... 122

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОРЕЗИСТИВНОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ.................................................................. 123

4.1 Цели, задачи и объекты экспериментальных исследований.......... 123

4.2 Экспериментальное оборудование................................................ 124

4.2.1 Описание объектов исследования............................................ 124

4.2.2 Описание испытательного оборудования............................... 129

4.2.3 Анализ инструментальных погрешностей измерительных средств 135

4.3 Экспериментальные исследования................................................. 136

4.3.1 Отклик изменения сопротивления от наличия дефекта поверхности 136

4.3.2 Отклик изменения сопротивления на наличие артефактов

поверхностей............................................................................................... 140

4.3.3 Температурные исследования характера трения трибосопряжения

при испытаниях...........................................................................................

4.3.4 Исследование скорости износа поверхностей трения............. 144

4.4 Анализ данных экспериментальных образцов.............................. 145

4.5 Алгоритм принятия диагностического решения........................... 149

4.7 Выводы.......................................................................................................... 152

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................. 153

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ...................................... 155

ПРИЛОЖЕНИЕ А.......................................................................................... 170

ПРИЛОЖЕНИЕ Б........................................................................................... 173

ПРИЛОЖЕНИЕ В.......................................................................................... 177

ПРИЛОЖЕНИЕ Г........................................................................................... 191

ПРИЛОЖЕНИЕ Д.......................................................................................... 194

ПРИЛОЖЕНИЕ Е.......................................................................................... 205

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж......................................................................................... 212

ПРИЛОЖЕНИЕ З........................................................................................... 217