Глава 3. Материалы в эндопротезировании

3.1. ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИИ

В эндопротезостроении большое значение придаётся выбору металлов и их сплавов, пластмасс, керамики, которые должны обладать биосовместимостью с живыми тканями, с одной стороны, и надёжными физико-химическими свойствами - с другой. Металлы и их сплавы воздействуют на организм через процессы электрохимической коррозии. Насколько устойчивы металлы к коррозии, настолько они будут биосовместимыми. На рис. 3.1.1 показана коррозионная стойкость основных металлов и их сплавов.

Рис. 3.1.1. Коррозионная стойкость материалов в изотоническом растворе хлорида натрия (pH 7,4)

Ниже рассмотрены основные материалы, из которых изготовляют эндопротезы суставов человека.

Металлы и сплавы Сталь

Сталь представляет собой деформируемый сплав железа, углерода (до 2%) и других элементов.

Известны три типа нержавеющей стали: феррит, аустенит и мартенсит. Сталь, содержащая небольшое количество углерода (0,15-1,5%), называется ферритом. Ферритные стали довольно мягкие и обладают магнитными свойствами.

Аустенитная сталь содержит 15-20% хрома и 5-15% никеля, хорошо подвергается тепловой обработке и сварке. Эта структура довольно устойчива, в том числе к коррозии, поэтому широко применяется в эндопротезировании.

Мартенситную сталь получают при нагревании, в результате чего она становится прочной, но менее коррозийноустойчивой.

В хирургии в последнее время применяется разновидность нержавеющей стали - сталь 316. В аустенитном состоянии она содержит 18% хрома, 8% никеля и 0,1% углерода. Увеличение содержания углерода благоприятно влияет на стабильность аустенита.

Желательный состав стали для применения в ортопедии и травматологии: достаточный процент никеля (10-12%), минимальное содержание углерода (менее 0,03%), по возможности высокое содержание хрома и молибдена, чтобы обеспечить устойчивость к коррозии и не вызвать образование феррита и сигма-фазы.