Пермские ученые нашли замену металлу в тазобедренных протезах

Миллион операций по замене суставов ежегодно заканчиваются установкой металлических конструкций, которые со временем расшатываются из-за несовместимости жесткости материала с костной тканью. Исследователи из Пермского Политеха предложили использовать углерод-углеродный композит, доказав его устойчивость к критическим нагрузкам, с которыми сталкиваются пациенты в повседневной жизни.

Команда ПНИПУ сосредоточилась на изучении чаши эндопротеза — ключевого элемента, который принимает на себя основной удар при движении. В отличие от бедренной части имплантата, этот узел ранее оставался «белым пятном» для материаловедов. С помощью компьютерного моделирования ученые имитировали реальные сценарии: от спокойной ходьбы до интенсивных физических упражнений, постепенно увеличивая давление на конструкцию до 400 килограммов.

Результаты анализа обнадеживают: первые микротрещины в углеродном материале возникают лишь при нагрузке свыше 220 килограммов. Для обычного человека, чей сустав в быту редко испытывает подобное воздействие, такой порог прочности означает долговечность и отсутствие риска расшатывания. Риски серьезных повреждений возрастают до 38% только при экстремальных нагрузках в 400 килограммов, а критические разрушения возможны лишь при показателях свыше 650 килограммов, что актуально исключительно для профессиональных атлетов. Эти данные позволяют инженерам перейти к созданию полностью композитных протезов, которые избавят пациентов от необходимости повторных хирургических вмешательств.