Luận văn thạc sĩ Công nghệ chế tạo máy: Thiết kế khớp háng toàn phần cho người Việt Nam

Thiết kế khớp hang toàn phần cho người Việt Nam là một quá trình quan trongtrong quy trình “Nghiên cứu, thiết kế, chế tao và thử nghiệm khớp hang toàn phan”.Trong quá trình thực hiện dé

DO VĂN ĐIỆP

THIET KE KHOP HANG TOAN PHAN

CHO NGUOI VIET NAM

Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tao MáyMã số: 605204

TP HO CHI MINH, tháng 12 năm 2015

Cán bộ hướng dẫn khoa hoc : PGS.TS PHAM NGỌC TUẦN

Cán bộ cham nhận xét 1: TS.Ð ONG CÔNG TRUYEN

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ cham nhận xét 2: TS TRAN NGUYEN DUY PH ONG

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi va chữ ky)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp HCMNgày 04 thang 01 năm 2016

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1 Chủ tịch Hội đồng: PGS.TS Dang Văn Nghìn - c eee2 Thư ky Hội đồng: TS Trần Anh Sơn - -c sec cs:3 Uy viên: TS Trần Quốc VỤ c c c2 nn SH nh nh như như nenA Cán bộ phản biện 1: TS Đường Công Truyễn - -. - <<:5 Can bộ phản biện 2: TS Trần Nguyễn Duy Phương Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: DO VĂN ĐIẸP Giới tính: Nam [X]/Nữ

-Ngày, tháng, năm sinh: 05/11/1988 Nơi sinh: Ha NộiChuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy MSHV: 12184769Khoá (Năm trúng tuyến): 2012

1- TÊN DE TÀI:

THIẾT KE KHỚP HANG TOAN PHAN CHO NG OI VIỆT NAM

2- NHIEM VU LUAN VAN:

vx Tổng quan.vx Những cơ sở thiết kế.v Đề xuất bộ cỡ (size) cho người Việt Nam.v Xây dựng quy trình thiết ké các chi tiết của khớp hang toàn phan.3- NGÀY GIAO NHIEM VU: 06 — 07 - 2015

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VU: 04-— 12 - 2015

5- HO VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DAN: PGS.TS PHAM NGỌC TUẦN

Nội dung va dé cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.Tp HCM, ngày 10 tháng 12 năm 2015

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

PGS.TS PHAM NGỌC TUẦN

TRUỞNG KHOA CƠ KHÍ(Họ tên và chữ ký)

Thiết kế khớp hang toàn phần cho người Việt Nam là một quá trình quan trongtrong quy trình “Nghiên cứu, thiết kế, chế tao và thử nghiệm khớp hang toàn phan”.Trong quá trình thực hiện dé tai tôi đã gặp không ít khó khăn, những van đề khúc mắc,nhờ sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của quý thầy, cô đã giúp tôi vượt qua những khó khăndé hoàn thành luận văn nay.

Tôi xin chân thành cảm ơn quý thây cô trong bộ môn Chế Tạo Máy đã trang bịcho em những kiến thức nên tảng bố ích va cần thiết trong suốt quá trình học tập Cảmơn các bạn kỹ sư làm việc tại Trung tâm Phát Triển Công Nghệ và Thiết Bị CôngNghiệp Sài Gòn (CENINTEC) đã hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc với thay PhamNgọc Tuan và cô Hồ Thi Thu Nga đã trực tiếp hướng dẫn va chỉ bao tận tình dé giúp tôi

hoàn thiện luận văn nay một cach tot nhật.

Hiện nay, ở Việt Nam khi cần thay thế thì khớp háng toàn phần được đặt mua từnước ngoài theo các kích cỡ định sẵn Các sản phẩm thương mại tiêu chuẩn này nhiềukhi không phù hợp với các bệnh nhân người Việt Nam do có những khác biệt về kíchthước giải phẫu Nếu sử dụng khớp hang toàn phần không phù hợp có thé dẫn đến khớpbị lỏng, lực phân bố không đều và có thé gây khó chịu cho bệnh nhân Nghiên cứu nàydựa trên việc so sánh sự khác biệt về kích thước giải phẫu khớp háng để thiết kế khớpháng toàn phần phù hợp hơn với người Việt Nam.

Từ dữ liệu chụp cắt lớp (CT) khớp háng của 65 người Việt Nam (32 nam và 33nữ) trong độ tuổi từ 20 — 35 tuổi, mô hình 3D khớp hang được xây dựng bằng phanmềm MIMICS Mô hình 3D khớp háng sau đó được đưa vào phần mềm CATIA để đo

các kích thước khớp háng Dựa trên việc so sánh các kích thước đo đạc được với các

kích thước của các nước khác và việc phân tích đánh giá các sản phẩm khớp háng toànphan thương mai trên thị trường dé đưa ra thiết kết phù hợp với người Việt Nam

Luận văn đã đề xuất được bộ cỡ (size) khớp háng toàn phan cho người Việt Namvà xây dựng quy trình thiết kết các chi tiết khớp háng toàn phan cho người Việt Namứng với 1 cỡ bất kỳ

Currently, in Vietnam when patients need the orthopedic surgeon total hipimplant, hip joints are ordered from abroad according to the predefined sizes Thestandard commercial products are sometimes not suitable for patients who Vietnam dueto differences in the size of the operation If using total hip mismatch can result inloosing, improper load distribution and may discomfort to the patient The study isbased on comparing the difference in dimension of femurs between Vietnameses andorther countries to design the more proper total hip for Vietnamese.

Measurements are made through CT scans of the hips = hip joints of 65 people.The images are converted by MIMICS software to build 3D models and measured by

CATIA software Based on the comparison of the dimensions fermurs thay bang hip

joints of Vietnamese and other countries Addtionally the analysis and evaluation of thestandard commercially available marketed artificial prostheses.

The study built total hip design process and offered the size range forVietnamese.

Tôi xin cam đoan các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đê tai này là trungthực và chưa từng được ai công bô trong bât cứ công trình nào và mọi sự giúp đỡ choviệc thực hiện Luận văn này đã được cám ơn, cũng như các thông tin trích dân déuđược trích dân nguôn goc.

DO VAN ĐIỆP

DANH MỤC BẢNGDANH MỤC HÌNHChương 1 TONG QUANN - c3 1 151515151515 1 111 1111111111111 1111 1e |

1.1 Tổng quan vẻ tình hình bệnh cơ xương khớp - 255555552 l

I.I.I Tình hình bệnh cơ xương khớp ở Việt Nam - -+<<<<5 l

1.1.2 Bệnh cơ xương khớp trên thé giới - +5 +52 ++s+sz£e+x+xersceee 31.1.3 Chi phí cho thay thé khớp hang nhân tạo - + 5555525255552 41.2 Giới thiệu về khớp háng tự nhiên và khớp hang nhân tạo 5

1.2.1 Khớp hang tự nhiÊn - - << 0n ngờ 51.2.2 Khớp hang nhân LạO - Ăn ngờ 5

13 Tình hình thiết kế và chế tạo KHTTP s5 + E+x+E+E£xEsEseexsesecee 91.3.1 Tình hình thiết kế và chế tạo KHTP trên thế giới - 9

1.3.2 Tình hình nghiên cứu KHTP tại Việt Nam -<<<- 17

14 Tính cấp thiết của dé tai cccccccsessesesesscsesesscseseesesesessssesessessseeeeess 20

LS MUC tOU oe ee eesneccesssececesssececeessaeeecesseeeceesaceecessaeeecessaaeeseesaeeeeens 201.6 Nội dung thực hiện (<0 HH ng ke 201.7 Phuong phap nghién Wu 0 e 20

1.8 Y nghĩa khoa hoc và thực tiễn của (CN c2 rxeo 20Chương 2 NHUNG CO SO THIET KE ¿- 52 252 +5+E+E+££E£E+EzEzrzrsred 212.1 Xác định các yêu cầu chức năng đối với KHTP -. 55- 21

2.1.1 Chức năng của khớp hang - << ng và 21

2.1.2 Xác định các yêu cau chức năng đối với KHTP - +: 21

2.2 Xác định các kích thước co ban của khớp hang -« «<< <++<<s 22

2.3.1 Kết cau chi tiết €huÔi ¿-¿- 5+ 2522123 E2 2E E21 151152121111 xe 242.3.2 Kết cau chi tiết chỏm -. +: S221 3 1 E511 121115151511 11 1111 xe 252.3.3 Kết cau chi tiết lót trong - ¿+ + + +s+E+E£x+EvEzEeErrkrkerrrereeree 252.3.4 Kết cau chi tiết Vỏ ngoài + 65c Sex v21 211 2tr rrkeo 2724 _ Kết câu KHTP của một số hãng sản xuất trên thé giới 282.1.1 Kết cau chi tiết €huÔi - ¿6 + S223 3 2E E21 15111 121111 xe 282.4.1 Kết cau chỉ tiết chỏm ¿2-6 + 2522223 E9 2EEEEEEEEE 1 1121 3124.2 Kết cấu chỉ tiết lót trong ccecccccsssessesesessesesessesesessssesesseseseeseseeeeseees 332.5 _ Nhân trắc học khớp hang người Việt Nam - - 2 2 s5s+scc+2 38

2.5.1 Giới thiệu nghiên COU ¿ 2 - + SE SE+E£E+E£EEEE£EEESEEEEEEEErErkrrrreee 38

2.5.2 Đề xuất bộ cỡ (size) KHTP cho người Việt Nam -.- 602.6 Vật liệu chế tạo KHITP - E tt ExE 53912 EềESE SE sgk reered742.6.1 Tong quan về vật liệu chế tạo KHTTP se x2 £eEsEsxexe: 74

2.6.2 Vật liệu hợp kim Titan Ti6AIAV -c-ccSe Set x2 tren 752.6.3 Polyme sinh hoc Ultra High Molecular Weight PolyEthylene

(UHMWPE) ceescsccscscsccssscsesscscscscscsscscscscssscscscscssescscscsvsssscsesssvsesscscscscsssacscacscesssseees 78

Chương 3 THIẾT KE KHOP HANG TOAN PHẢN 5 5555555: 813.1 Thiết kế chi tiết chuôôi - ¿+ - ©5222 SE E9E5EEEEEEEEEE5 1 E211 E112 E1 E ke, 8]3.1.1 Kết cau và kích thước của chi tiết chuôi - 2 2 2 s5s+s+sscse: 8]3.1.2 Xây dựng mô hình 3D chi tiết chuôi 5- 52 55525255252 843.2 Thiết kế Chi tiết chỏim G5 52525226 E935 5 E23 151525 1211121711351 E xe, 873.2.1 Kết cau và kích thước của chi tiết chỏm - - 2 2 2 25s+s+sscze: 873.2.2 Xây dựng mô hình 3D chi tiết chỏm -2-55 2 552s+5zss25+2 903.3 Thiết kế chỉ tiết lót trong - ¿+ 5252 2E+EEE2E#EEE2EEEEEEEeErerrrrerered 92

3.3.2 Xây dựng mô hình 3D chi tiết lót trong - + + s+s+sz=s+s+2 953.4 Thiết kế chi tiết vỏ ngOài 56 S222 2t E2 E91212111212111 111 re 983.4.1 Kết cau và kích thước chi tiết vỏ ngoài - 2 ¿555cc cscse2 983.4.2 Xây dựng mô hình 3D chi tiết vỏ ngoài - 5-5555: 103Chương 4 ĐỘNG LUC HỌC KHỚP HÁNG + + 2 + +ccsrecececszered 107

4.3.1 Chia lưới phan tử ¿- + 2252 SE +E+ESE£ESEEEEEEEEEEEErkrrkrkrrrrrrree 1234.3.2 Đặt vật liệu, điều kiện biên, tải 00077 1244.3.3 Tính toán và đưa ra kết quả . - + 5 +52 e+e£cxvxerrrerererree 127Chương 5 CHE TẠO VÀ THU NGHIEM KHOP HANG TOAN PHAN 1315.1 Quá trình chế tao ecccecescssececececessevscscececsevevscsceceesevevacsesavavsceceeeeeees 131

5.2 _ Thử nghiệm KHITP - - ¿2 2+ S£+E+EE£E+EEEESEEEEerrrkrrrrerrrred 1325.2.1 Thur nghiệm CƠ hỌC G0 ng 1325.2.2 Thử mòn KHITP - 2 + 2+ SE+E+EE+E£EE£EEEEEEEEEEEeErkrrerkrrerkee 134

TÀI LIEU THAM KHHẢO -G- E16 569198 1E 311128 1 128281 xe: 137

Bảng 2.2 Kết cấu chỉ tiẾt CHỎIH - 5-5563 EEEEEEE SE AE 11111111111111111111.1 11111 cv 31Bang 2.3 Kết cấu chỉ tiẾt ÏÓI (rong veccccccccscscsecscssssssssssssscssssssesssssvsssesssssssssesesesssssseseseens 33Bảng 2.4 Kết cấu chỉ tiẾt VO H8OÀÌ 5-55 SE SE E11 111112111111 11110121111 ce 35Bảng 2 3 Bang so sảnh các thông số hình học xương đùi của Việt nam va các nước

CHAU A, ÂU G0050 3 K0 K0 3 3 9 K09 K5 609 6609 66 669 6 66 6656556 55

Bảng 2.6 Các giá trị trung bình và khoảng tin cậy 95% cua các thông số nhân trắc

xương dui và khớp háng người Viet NŒH cc SG S9 1 1v ve reg 55

Bang 2.7 Danh sách các biến số kích thước khóp NANG veseccecscscsssscecsssessssesesssssssssseseees 56Bảng 2.8 Bảng cỡ chỉ tiết chuôi của hãng MA KCO - 5< c+csE+tstsEsEsrererererrered 61Bảng 2.9 Bảng cỡ chỉ tiết chuôi của hãng BIOMET , - + c+csEsEsksEererererrerered 62Bảng 2.10 Bang cỡ chỉ tiết chuôi của hãng DEPTY - -ccscskekeeterererererereered 63Bảng 2.11 Bảng cỡ chỉ tiết chuôi của hãng DJ GLOBAL 5 552 SsSs£ecererrered 64Bảng 2.12 Bang cỡ chỉ tiết chuôi của hãng ZIMMER - 555555 ScsEsrerererererered 65Bảng 2.13 Bang cỡ chỉ tiết chuôi của hãng STRYKER 5 s55 Secekerererererrered 66Bang 2.14 Bang cỡ chỉ tiết chom của hãng BIOIMEET, 5< ccceckskerererererrered 67Bang 2.15 Bang cỡ chỉ tiết chom của hãng DEPY, - -ccscsksktskeEererererereered 67Bang 2.16 Bảng cỡ chi tiết lót trong của hãng BIOMET visccecscscssescecssssessesesssssssssssseseens 68Bảng 2.17 Bang co chỉ tiết lót trong của hãng MAKO - 2555552 5ccc+csccececcee 68Bảng 2.18 Bang cỡ chỉ tiết vỏ ngoài của hãng BIOIMIET, 55555 cescsrerererrered 69Bảng 2.19 Bang cỡ chỉ tiết vỏ ngoài của hãng MAKO - 555525 Secsrererererrered 69Bang 2.20 Bang cỡ chỉ tiết chuôi cho người Việt NAM - s55 555cc csrerererererered 71Bảng 2.21 Bang cỡ chỉ tiết vỏ ngoài cho người Việt NH - 55c 5c SeSeccccrered 72Bảng 2.22 Bang cỡ chỉ tiết chom cho người Việt NAHH - 555555252 ecerererererered 73Bang 2.23 Bảng cỡ chỉ tiết lót trong cho người Việt NAM - 55-5-5252 S252 cs+sccst 73Bảng 2.24 Thành phân cấu tạo hop kim Titan TIÓAl44V 5 2 25s cererererrered 76

Bang 2.25 Đặc tính vật lý hop kim Titan Ti6AIAV .eĂSĂSĂSSSssssseeeeees 76Bang 2.26 Đặc tính cơ hợp kim Titan TiOAIAV .cSSĂĂ BS 3x2 77Bang 2.27 Sự ăn mon của hợp kim titan Ti6AIAV trong các MOL trưởng 78

Bảng 4.1 Liên hệ giữa thời gian và các chuyển động . - 55c cscccererrerered 112Bảng 4.2 Phương trình thé hiện các chuyền động theo thời gian [46j 112

Bang 4.3 Liên hệ giữa thời gian VA li trONG ca 113

Hình 1.1 Thối hĩa KhỚớp hng «1111 111111111111 rrr 2

Hình 1.2 Kết cầu khớp háng tự nhiÊH - tk k*k‡E‡E+ESESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrkrererree 6Hình 1.3 Khĩớp háng tồn phiẩH - - St EEEEEEEESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrrrree 7Hình 1.4 Quy trình phẫu thuật thay thé KHITTP - St SEEEEEEEEESEeEerererrreeered 9Hình 1.5 Ơ chảo trung gian cua (a) Smith-Petersen, (b) McBride -<<<<- 9Hình 1.6 Chuơi khớp hang bán phần cua (a) Judet (b) Austin-Moore (c) Thompson I0Hinh 1.7 KHTP (a) kiéu McKee-Farrar (b) kiéu CHAINEY .ĂằẶĂĂĂ Sa Il

Hình 1.8 Hiệu ung lệch tam dương (Effect of Positive FCC€HfFICIÍ) - << «<< ss<+ 12

Hình 1.9 Chuơi được bột xốp AML, vececccccsccscsescsssvsscssssesessvevscscscscsvsenessssasavavscacasavavavens 12Hình 1.10 Hệ thong khớp háng nhân tạo Buechel-P4ppAs -c-c-cccscscseseseseseee 14Hình 1.11 Lưu đồ quá trình thiết kế dựa trên film X-quang . - -cc+cscsesescse 15Hình 1.12 Sơ đơ quá trình thiết kế và chế tạo bộ phận giả theo nhu cau khách hàngbằng cơng nghệ tạo mẫu '!hAïth - - - St SkEEEEEESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEerrrkio 16Hình 2.1 Các thơng số giải phẫu xương đùi (a), các kích thước do từ anh chụp ở tư thểtừ bên hơng (b), các kích thước do từ ảnh chụp ở tư thé từ trước đến sau (c) Error!

Bookmark not defined.

Hình 2.2 Kết cấu tong thé chuơi theo tiêu chuẩn ISO 7206 — 1 [Š1] - 24Hình 2.3 Kết cầu chỉ tiết chỏm theo tiêu chuẩn ISO 7206-] -. -cccc c5 25Hình 2.4 Kết cấu lĩt trong theo tiêu chuẩn ISO 7206-1 +-++s+s+s+k+k+k+k+esesescee 26Hình 2.5 Kết cầu lĩt trong theo tiêu chuẩn ASTM F2091-1 [52] :-scsscecssse: 26Hình 2.6 Kết cầu chỏm theo tiêu chuẩn ISO 7206-1 s-©cccccc+ccvscxvsrxrsrverre 27Hình 2.7 Kết cầu chỏm theo tiêu chuẩn ASTM F'2091-1 ccccccccreesresrreree 27

Hình 2.8 Cách xác định eo xương đi và trục Xương đùi .àằằĂĂcScc++sssssss 39

Hình 2.9 Cách xác định trục cơ XƯƠNG CẴHH Q G G1 kg 1 32 40

Hình 2.11 Chiêu dài trục cổ xương đÌùi ác HH HH1 111 1g, 4]Hình 2.12 Đường kính cổ xương Gili .cecccececcscscscssevsssvsvssssssessescscsvsvsevesensasasavavecssavavavens 41Hình 2.13 Chiêu rộng lòng tủy tại mẫu chuyển Đé - «+ Sex E+EE+kekekrereresree 4]Hình 2.14 Chiêu rộng lòng tủy tại vị trí trên mdu chuyển bé 20 mữu + 5+ 42Hình 2.15 Chiêu rộng lòng tủy tại vi trí dưới mau chuyển bé 20 mim - - -5¿ 42Hình 2.16 Góc cô thân xương đÌùi St HE HH TT 1111111111111 re, 43

Hình 2.23 Công cu Region và kết quả sau khi chọn HgHỠïg -c-cscscscsesescee 45Hình 2.24 Công cụ Boolean Operations và kết quả sau khi tách ngưỡng - 46

0/9202) 0; 08 nnnaaẢ Ô nh 46Hình 2.26 Giao điện Planar S©€CÍIOHHS -.c cv vn 47

Hình 2.27 Kích thước một đường trÒn NAP XỈ «Set EEEEEEEESEererekerrrkekred 47

Hình 2.28 Xác định thân XƯƠNG Ui GGQ S001 và 47

Hình 2.29 Xác định Ong tửy xương đÌùi ác HH TT 1111111 re, 46Hình 2.30 Nội suy khối trụ của ông thân xương đÌùi Sàn ssskekrkreresree 46

Hình 2.31 Xác định CHOM XƯƠNG đỈÙ|, G901 11kg và 46Hình 2.32 Nội suy ChOM XƯƠNG đổÙ| Q G1 vn ng và 49

Hình 2.33 Xác định cổ xương đÌùi - ch HH H111 1111111111 re 49Hình 2.34 Nội suy khối trụ cô xương đÌùi ác HH HH TH re, 49

Hình 2.36 Khoảng cách giữa tâm chom và đường trục xương đỉni «««- 50

Hình 2.37 Tạo mặt phẳng qua mau chuyỀH đưới - + +k+k*kékéEeEsEererererrreeered 5S]Hình 2.38 Khoảng cách tâm chỏm xương đùi đến mẫu chuyển dưới . - 51Hình 2.39 Tiết diện qua mau ChuyỀH đÌưới - - + + sccststsEEkEkEEEEEEkEEEEEEEEEErrsrerrrcee 5S]Hình 2.40 Chiêu rộng ống xương đùi tai vị trí mau chuyển đÌưi -c-c5s5sssssa 52

Hình 2.41 Chiêu rộng ông xương dui tại vị trí giao diém của trục xương đùi và trục cô.¬— 4 Ô 52

Hình 2.42 chiều rộng ống xương đùi tại vị trí dưới mau chuyển dưới 10mm 52Hình 2.43 Khoảng cách eo xương đùi so với mẫu chuyển dÌưỞi - «5 c+cscsrsrcse 53Hình 2.44 Chiêu dài cô xương đầùi - St HH T111 11111111 re, 53Hình 2.45 Tiết diện tại vị trí xác định óc nghiêng ÍFHỚC ccccsSss++++ssssssssss 54Hình 2.46 Tiết diện lớn nhất tại vi trí xác định óc nghiêng IFHỚC <- 54

Hình 2.47 Góc nghiêng tru XUONG CH, GQQ Q01 kg 32 54

Hình 2.48 Tổ chức đô dtcxd1 (tan số dtcxdl xuất hiện nhiều nhất ở khoảng 37 -47) 57Hình 2.49 Tổ chức đô dtcxd2 (tan số dtcxd2xuất hiện nhiều nhất ở khoảng 37 -47) 57Hình 2.50 Tổ chức đô dkchxd1 (tân số dkchxd1 xuất hiện nhiêu nhất ở khoảng 47 -50)

Hình 2.52 Tổ chức đô dkcxdl (tan số dkcxd1 xuất hiện nhiều nhất ở khoảng 31 -33) 58Hình 2.53 Tổ chức đô dkcxd2 (tân số dkcxd2 xuất hiện nhiều nhất ở khoảng 30 -32) 58Hình 2.54 Tổ chức đô rÏHffC] - -cs SE SE +kéEEEEEEEEEEEEEEEEETTE1511511111111111 1111 58(tan số rlttmcb1 xuất hiện nhiêu nhất ở khoảng 30 -33) cccccccccccccccecsvsesesssessesseseesesesesee 58

Hình 2.56 Tổ chức đô rltt201 (tan số rlt201 xuất hiện nhiêu nhất ở khoảng 32 -37) 58Hình 2.57 Tổ chức đô rlH202 (tan số rltt202 xuất hiện nhiêu nhất ở khoảng 37 -40) 58Hình 2.58 Tổ chức đô rltd201 (tan số rlttd201 xuất hiện nhiều nhất ở khoảng 28 -32)

¬ 59

Hình 2.62 Tổ chức đô oxd1 (tan số oxdl xuất hiện nhiễu nhất ở khoảng 35 -40) 59Hình 2.63 Tổ chức đô oxd2 (tan số oxd2 xuất hiện nhiễu nhất ở khoảng 37 -40) 59Hình 2.64 Tổ chức đô gntcxd1 (tan số gntcxd1 xuất hiện nhiều nhất ở khoảng 12 -13)

Hình 2.65 Tổ chức đô gntcxd2 (tan số gntcxd2 xuất hiện nhiêu nhất ở khoảng 9 -11) 60Hình 2.66 Tổ chức đô dkoc1 (tan số dkoc1 xuất hiện nhiễu nhất ở khoảng 45 -50) 60Hình 2.67 Tổ chức đô dkoc2 (tan số dkoc2 xuất hiện nhiêu nhất ở khoảng 45 -47) 60Hình 2.68 Tổ chúc đô csocl (tan số csocl xuất hiện nhiều nhất ở khoảng 21 -23) 60Hình 2.69 Tổ chúc đô csoc2 (tan số csoc2 xuất hiện nhiều nhất ở khoảng 21 -22) 60Hình 2.70 Các kích thước phân cỡ chỉ tiết chuôi của hãng MAKO - 55 61Hình 2.71 Các kích thước phân cỡ chi tiết chuôi của hãng BIOIMET - -‹¿ ó2Hình 2.72 Các kích thước phân cỡ chỉ tiết chuôi cua hãng DEPUY -c¿ 63Hình 2.73 Các kích thước phân cỡ chỉ tiết chuôi của hãng DJ GLOBAL, 64Hình 2.74 Các kích thước phân cỡ chỉ tiết chuôi của hãng ZIMMER - - ¿ 64

Hình 2.76 Các kích thước phân cỡ chỉ tiết chom của hãng BIOMETT - ss¿ 66Hình 2.77 Cac kích thước phân cỡ chi tiết lót trong (a) hãng BIOMET; (b) hãng

Hình 2.78 Các kích thước phân cỡ chỉ tiết chuôi cho người Việt Nam - - - 70Hình 2.79 Biến dạng khi tac động lực lên vGt LIỆU -Ặ 555552 74Hình 2.80 Kết hợp vật liệu trong KNOp cccccceccccscssssssstsssssesssessesescscsvsveesessssasavevevsvavavavens 75Hình 2.81 Biéu đô mỏi hợp kim Titan TiOAlAV vccccccccsccccscsescscssssssssssssevscscscscsvssenenenees 77Hình 2.82 Mặt cắt TiGAIAV phóng đại 500 IGN veeeccscscsscscsescscevststssssssevscscscscsvsenenenees 78Hình 2.83 Mặt cắt TiGAIAV phóng đại 1000 lần ¿c6 c+E*k‡E‡E+EsEeEeEerererererered 78Hình 2.84 Biểu đô dẫn nhiệt Ti6A Í4V on cccteEtitrrtrrrtrrrirrirrrirrrrrrrrie 78Hình 2.85 Biéu đô giản nở nhiệt TÌÓA Ì⁄{V - + s+e+ESESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEksrsrsrersree 78Hình 2.86 Kết cấu phân tử UUIHMWPE -c-s+k+kEk*E4ESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrerree 79Hình 2.87 Tinh chất cơ học của UHMWPE i5 St St SE SEESEEEESESEEEEEEErksersssersei 79

Hình 2.88 Kha năng chịu mài mòn cua UHMWPE so với các loại nhựa khác 79

Hình 3.1 Kết cấu tông thé Chuôi - + tk SkEEEEEEEESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrrrree 83Hình 3.2 Kết cấu CO CRUOL cececccescscscsscscsssssesssesesssessessssssesssssscssssssessssssesvsssscsvsssscssseseeee 84Hình 3.3 Tạo hình chỉ tiẾt chuôi -cs-cccccctccrerritErrtErrttrrttrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrrre 85Hình 3.4 Vát côn chỉ tiét CUOL c.ccceccccccsscccscsssscsssseessseseesssessesssssessssssesssssssscsssssscsssesseaee 85Hình 3.5 Tạo phan CO CRUOL vecccccccscscscsscscscscevsvsvsvsssssvsvscscscsvsvsevessusasavavavavscsvsvsevenenenens le)Hình 3.6 Tạo phân đầu €Ìuôô + << SkEEEEEEEESESEEEEEEEEEEEETEEEEEEEEETEEEEEEkrkrkrree 56Hình 3.7 Tạo lỗ ren trên CAUOL cccccccsccccsccscsccscsscsccscesessessesesscsscsecscsscsscsesscsecsecsecsesscsecseenes 56

Hình 3.8 Mô hình 3D CủA CHHÔI c0 re S6

Hình 3.9 Các hình chiếu của Chuôi . 5-55 SE St RE E111 1111111111 Lee ŠZHinnh ENIIN.() 85/015 89

Hình 3.12 Chỉ tiết chỏm 38D sscsescsesssssesesssssssssesessssesneesneesneesneesneesneesneesneenneeaneeseesneeaneen 91Hình 3.13 Bản vẽ chế tạo ChỎHH chì ke 91

Hình 3.14 Mô hình 3D Của CROM., << << re 91Hình 3.15 Lót trong Trident cua hãng Stryker [1] cccccccccccccccccccccccccccccecceceececeeeeeeeeeeeees 92

Hình 3.16 Kết cấu lót trong theo tiêu chuẩn ISO 7206-1 .c.cccecececessssssssstssstsesssectsesevevens 94Hình 3.17 Kết cấu lót trong theo tiêu chuẩn ASTM F2091]-] - s+e+esesrsrsesese 94Hình 3.18 Tao Sketch chi tiẾt 16t trong.ecccccccccccssssssssessvsssssssessescscscsvsvsvesensusasavsvevsvavsvavens 96Hình 3.19 Tạo hình 3D lót trong bằng lệnh Revolve veccccscscscssesssesssvevsrsvsvevsretssesevevens 9ó

Hình 3.20 Tạo nan hoa trên VÀHH THIỆNG - Set 97

Hình 3.21 Tạo mặt nghiêng Ï S” -sSsSt+kEkSESEEEkSEEESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEETEEEEEEErkrkrkei 97Hình 3.22 Tạo hốc trong lót FFOH - tt *kEEEEEESESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkEkrkrkrerree 976Hình 3.23 Chỉ tiết lót trong hoàn CHINN, voccececcccceccsesssesesesssessescscsveveescusssasssevevevseseevens 976Hình 3.24 Bản vẽ kỹ thuật của chi tiét lÓI FFOTIB -ccSeStSt+tSkEEEEEEEESEeEerererrkreeered 98

Hình 3.25 Vỏ ngoài và lót trong Triology cua hãng Zimmer [75] «««- 99

Hình 3.26 Kết cấu chom theo tiêu chuẩn ISO 7206- ccccccsccererrrrrrrrrea 102Hình 3.27 Kết cấu chom theo tiêu chuẩn ASTM F2091-] ccccccsccrrrrrreee 102Hình 3.28 Tạo hình 3D phan vỏ ngoài bằng lệnh RevoÌWe - c+c+csesesesese 103Hình 3.29 Tạo nan hoa bằng lệnh Extrude và lệnh Circular PaqffeFH - 104Hình 3.30 Tạo 3 lỗ không r€H -¿- << kkE‡ESEEEEEEEEEEEEkEkEkEkSEEEEEEETEEEEEEEEEEEkrkrerkrkd 104Hình 3.31 Tạo 16 CO vee ccccccsccscscsscscsccscssesscscsssssesscscsscsscsesscsscssesesscsscsssscsscscsesscsecsecsees 105Hình 3.32 Chi tiết vỏ ngoài hoàn CHINN, voccececccccccscesssssssesssssssscsesvsvevescucssssavevevsvseseavens 105Hình 3.33 Kết cấu chỉ tiét VO HgOÀÌ - - St SkEEEEEEEESEEEEEEEEEETTT T1 gtrrrret 105Hình 4.1 Hệ toa độ cau được định nghĩa boi Bird và những cộng sự (năm 1960) 107Hình 4.2 Hệ thong khóp hắngg - - SE SkEEEEEESESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrkrerree 108

Hình 4.4 Sự thay đổi theo thời gian của góc dich chuyển trên các mẫu thir nghiém 112Hình 4.5 Thay đổi theo thời gian cua các lực tác dung doc theo trục tải 113Hình 4.6 Giao diện phần mém Hip9ổ - - s+k+k+EsESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEsrrkrkrerree 114Hình 4.7 Các thành phan của Hip96 - -¿- -s+k+k+k+tsEkEkEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrkrerree 115

Hình 4.6 Hình anh các DENN HẴNH Ă - - cc c1 Ki ve TỊ5Hình 4.9 Phân tích lực tác dụng lên KhỚớp húng va 116Hình 4.10 Hoạt động đi bộ bình thong, Ă 1v 3332 117

Hình 4.11 Biéu đô lực tác dụng lên khóp hang khi di bộ bình thường - 117

Hình 4.12 Hoạt động Ai ĐỘ HH QHÌ SG G GG G03 3333883111111199111 1111111111 111 1 111v 32 118

Hình 4.13 Biéu đô lực tác dụng lên khóp hang khi di bộ nhanh veecccccscscsseseseseevevenees 118Hình 4.14 Hoạt động lên câu †Ùqig ¿-¿- - k+k+E+ESESESEEEEEEEEEEEkEEEEEEEErkrkrkrkresree 119Hình 4.15 Biéu đô lực tác dụng lên khóp háng khi lên câu thang, veecccsceceseseseeveveees 119Hình 4.16 Hoạt động xuống câu thang, veccccccccccccecccccsvsesessssesesescsvsvsvecucssavavevevsesvevens 120Hình 4.17 Biéu đô lực tác dụng lên khóp hang khi xuống cầu thang 121

Hình 4.18 Hoạt động đứng ÏÊH - «<< c E111 111991101111 1v và 121

Hình 4.19 Biéu đô lực tác dụng lên khóp hang khi đứng lên -c+cscscsescse 122Hình 4.20 Hoạt động ngdi XUỐINg - - St SkEEEEEESEEESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrerree 122Hình 4.21 Biéu đô lực tác dụng lên khóp háng khi ngôi XUÔNG . - «c5 <cs: 123Hình 4.22 Bang quản lí tính Chất lưỚi -c- -csk‡k‡E‡ESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrerrkrerree 124Hình 4.23 Chỉ tiết sau khi chia lưới . cc-cstcccteExttrtttrkrttrrtrrtrtrrrrrrkrrrrrrrrea 124

Hình 4.24 Bảng VÁT HIỆU S111 111111111 111111111 1E E1 E00 E000 E04 125

Hình 4.25 Bang quản lí tính chất rang DUOC ccccccccccscscesescscsvevsvssstssssesssscscsvsvsvevenenees 125Hình 4.26 Chỉ tiết sau khi gắn ràng DUOC ceececccccccccssesssescssssesescscsvsvevescncsssssvsvevsvecseseees 126

Hình 4.28 Chỉ tiết sau khi đặt lực c:-ccccccctsrtitrtttrtttrtrrrrrrrrrrrrrrrirrrirrrrrred 127Hình 4.29 Ứng suất trên chỉ tiết sau khi phân tÍCh + 25s +e+t+t+k+teesesesese 127Hình 4.30 Chuyến vị của chỉ tiết sau khi phân tÍCh - + + + +s+k+k+k+k+k+k+teeeeseseee 127Hình 4.31 Ứng suất Chỉ tiét ChỎIH - SE EkEEEEEESESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrerree 128Hình 4.32 Chuyển vi Chỉ ti€t CHỎIH - SE EEEEEESESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkEkrkrkrerree 128Hình 4.33 Ứng suất Chỉ tiét lÓI trong ccccccccccccccccscscssssssssssessescscscscsvevescncssssavavevevavsvevens 125Hình 4.34 Chuyển vi Chỉ tiét ÏÓf trong -cc- -kkk‡k+E‡ESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrerrkeerree 129Hình 4.35 Ung suất chi tiét VỎ god ccccccccccccccscscccsssssssssssscsescscscsvevescucscsssvavevevavavavens 129Hình 4.36 Chuyển vi chỉ tiẾt VỎ 1gOdi .c.ccccccccccccsscssssssssssssssssescscsvsveescecssssavavevevevavevens 130Hình 5.1 Chỉ tiết chuôi gia công tren MGY -c- + tESESEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErksrsrsrerree 131Hình 5.2 Một số đô gá gia công các chỉ tiết của bộ KHITTP - -ccs+e+eseseseseseee 131Hình 5.3 KHTP sau khi ChE tO escecscsesssesvsesssessesssssssessseessesseesneeseesneeaneenseeneeenseeneenes 131Hình 5.4 Mô hình thứ nghiệm theo tiêu chuẩn ISO 7206-10 -c+c+csesrsesese 132

Hình 5.5 Thứ nghiệm phá hủy dưới tải trọng [THÌH «<< << 113v keeeseessssss 132

Hình 5.6 Mô hình thứ nghiệm theo tiêu chuẩn ISO 7206-10 . -c+c+cscsrsescse 133Hình 5.7 Thử nghiệm tách rời liên kết giữa chỉ tiết chỏm và chỉ tiết chuôi 133Hình 5.8 Mô hình thứ nghiệm tách rời liên kết chỉ tiết lót trong — vỏ ngoài theo tiêuChucin ASTM di 720000000n0n0nnẺ8®ee - 133Hình 5.9 Thử nghiệm tách rời chỉ tiết lót trong — vỏ NGO .-c-cc+c+e+esesesesese 133

Hình 5.10 Máy thứ mòn KHITT - - S111 11111111 11111111111 134

Hình 5.11 Mẫu KHTP sau khi thử mÒN -.ccccccteEtterrrrrrtrtrrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrrees 134Hình 5.12 Mẫu KHTP được do trên may CMM để xác định độ mòn - 5: 134

Chương 1 TONG QUANChương này trình bày tong quan về tình hình bệnh cơ xương khớp, chi phí thaythé khớp háng toàn phan và các nghiên cứu về thiết kế, chế tạo KHTP tại Việt Nam vàtrên thé giới Qua đó nhận ra tương quan giữa tình hình trong nước và thé giới dé xác

định mục tiêu, nội dung thực hiện và phương pháp nghiên cứu của luận văn.

1.1 Tổng quan về tình hình bệnh cơ xương khớp

1.1.1 Tình hình bệnh cơ xương khớp ớ Việt Nam

Với hơn 30% người trên tuổi 35 tuổi, 60% người trên 65 tuổi mắc chứng bệnh cơxương khớp, Việt Nam đang được xếp vào một trong những quốc gia có tỷ lệ ngườimắc bệnh này cao của khu vực và thế giới Ngoài xu hướng gia tăng, bệnh cơ xương

khớp cũng đang trẻ hóa [1] Đặc biệt là bệnh viêm khớp hang là một bệnh lý liên quanđên rượu bia và thuoc lá.

Tại Bệnh viện (BV) Chan thương Chỉnh hình TP.HCM, số lượng bệnh nhân đến

khám trong một năm vào khoảng 90 ngàn Mỗi ngày tại BV Nhân Dân 115 có khoảng

200 bệnh nhân tới khám, tái khám các bệnh xương khóp, trong đó trên 50% là thoái

hóa khớp Khoảng 2/3 số bệnh nhân được chan đoán thoái hóa khớp phải nhập việnđiều trị [2] Tại Bệnh viện Chợ Ray, năm 2011, có 64 ngàn lượt bệnh nhân đến phòngkhám khớp của bệnh viện, biến phòng khám khớp trở thành phòng khám có số lượngbệnh đông nhất trong các chuyên khoa Trong khi đó, tại khoa co xương khớp của cácBV Đại học Y Dược, BV Nhân dân Gia Định, BV Nguyễn Tri Phương, BV ThốngNhat, , mỗi ngày mỗi bệnh viện cũng tiếp nhận hang trăm người mac các bệnhxương khớp đến thăm khám

Như vậy trên qui mô cả nước, ước tính số bệnh nhân khám khớp vào khoảng1.000.000 người mỗi năm, trong đó khoảng 50% là thoái hóa khớp

Bệnh thoái hóa khớpThoái hóa khớp là một bệnh lý thoái hóa ở khớp do những bệnh nhân bị bệnh lý

này sẽ suy giảm chức năng của khớp theo thời gian [3] Thoái hóa khớp bat đầu với sựphát hủy — hay thoái hóa — các khớp giữa các xương trong cơ thé Những mô dan hồi,hay còn gọi là sụn, giúp tạo một lớp đệm giữa 2 xương khi chúng tiếp xúc với nhau,

giúp chúng khỏi ma sát vào nhau khi chúng ta cử động Sun, cũng giỗng như các bộ

phận giảm shock khác, sẽ mòn đi theo thời gian và do việc sử dụng khớp, và khi

chuyện này xảy ra, mô đệm bảo vệ giữa các xương sẽ giảm xuống Trong bệnh lý thoáihóa khớp, điều này sẽ làm cho phần xương bên dưới sụn trở nên dày lên và phát triển

rộng ra ngoài tạo nên các mâu xương nhọn được gọi là gai xương.Những cái gai xương này phát triên gan các dau của xương của các khớp bị ảnhhưởng và có thê gây đau hoặc tê bì Nêu bệnh lý thoái hóa khớp nặng dân lên, phansụn có thê vỡ ra khỏi xương, và lúc này các xương sẽ bat dau cọ xát vào nhau Từ đócác dây chăng sẽ trở nên giãn ra và yêu dân [4].

Trong khi những dạng viêm khớp khác có thể ảnh hưởng tới những phân kháccủa cơ thé, ví dụ như da, thì bệnh lý thoái hóa khớp chỉ đơn thuần ảnh hưởng tới cáckhớp và có thé ảnh hưởng tới nhiều khớp khác nhau, ví dụ như khớp bàn tay, khớp gối

và khớp hang [5].

Một trong những kết quả trực tiếp của tình trạng thoái hóa khớp là đau khớp Cơnđau do thoái hóa khớp có thể nhẹ hay nặng, và có thể nặng lên khi vận động khớp,hoặc vào cuối ngày Thoái hóa khớp có thể làm giới hạn khả năng vận động và tínhlinh hoạt của khớp, làm cho khớp bị ảnh hưởng không thé di chuyển dễ dàng hoặc hanchế khả năng cử động Trong một số trường hợp nặng, thoái hóa khớp thậm chí có thédẫn đến tàn tật

Cảnh chau

| \chém bị hur%3 Hẹp khe khớp

Chỏm |

xưng dui Xá À Viên ổ cố ¬% T1

xX Gai xufongXương dui

Hình 1.1 Thoái hóa khớp háng.

2

Các yếu tô tăng nguy cơ thoái hóa khớpTuổi là một trong những yếu t6 tăng nguy cơ thoái hóa khớp Các bệnh nhân bithoái hóa khớp thường biểu hiện triệu chứng khi gần 50 tuổi, kéo dài cho tới già.

Gia đình có tiền sử bị thoái hóa khớp và tình trạng thừa cân cũng làm cho bạntăng nguy cơ bị thoái hóa khớp Hơn nữa, các thương tốn ở vùng khớp hoặc gãy xươngảnh hưởng vào khớp cũng có thể dẫn đến thoái hóa khớp ở thời gian sau này của cuộc

đời, cũng như việc sử dụng khớp quá mức trong thời gian dai, ví dụ như khuyu tay ởnhững người chơi tennis Thêm vào đó, thoái hóa khớp thường gặp và nặng hơn ở phụ

nữ, đặc biệt là ở khớp gối và ban tay [5].Một vài bệnh lý khác cũng có thé góp phan gây ra thoái hóa khớp Bao gồm cácrồi loạn về đông máu vi dụ như bệnh lý hemophilia, hoặc những bệnh lý ảnh hưởngđến lượng máu cung cấp cho khớp, hoặc những dạng khác của viêm khớp [6]

1.1.2 Bệnh co xương khớp trên thé giớiThống kê trong những năm gan đây của Trung tâm Kiểm soát Bệnh tật của Mỹcho thấy, các bệnh viêm khớp là nguyên nhân hàng đầu gây tàn phế cho con người,tiếp theo là các van dé về lưng va cột sống Thống kê cũng cho thấy, hơn 1/3 dân sốmắc các bệnh về xương khớp, 80% người trên 55 tuổi bị thoái hóa khớp Mỗi năm,thoái hóa khớp cũng gây ra 1 triệu lượt nhập viện và 45 triệu lượt khám, lam ton thất100 tỷ USD cho chi phí điều trị và mat sức lao động Dự kiến đến năm 2030, số trường

hợp bị viêm khớp sẽ tang 34% đạt 67 triệu người Mỹ [7].

Vào năm 2005, các khớp háng và gối nhân tạo của Mỹ và Châu Âu là hai thịtrường lớn nhất thé giới, trong đó Mỹ chiếm khoảng 50%, Châu Âu chiếm 30% Trong

năm này, doanh thu khớp hang nhân tạo dat 2 ty USD tại Mỹ và 1,4 ty USD tại Châu

Au [8].Vào năm 2011, thị trường khớp hang và khớp gối của thé giới vào khoảng 12.8 tyUSD, trong đó thị trường Mỹ dat giá trị 6,8 tỷ USD, chiếm 52,8% toàn bộ thị trườngthé giới Thị trường khớp gối dat giá trị 7 tỷ USD, còn thị trường khớp hang là 5.8 tỷUSD Dự kiến thị trường khớp háng và khớp gối của thế giới tăng trưởng đều đặn và

đạt giá trị 22 ty USD vào năm 2022 [9].

Theo thống kê của Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD), gồm 34 thànhviên là quốc gia có thu nhập cao, thì số lượng những người bị viêm xương khớp đãtăng lên và dự kiến sẽ tiếp tục tăng trong những năm tới, vì hai lý do: một là dân số lãohóa, mà kết quả là tăng số người dân trên 60 tuổi với nguy cơ bị viêm xương khớp caovà hai là sự pho biến ngày càng tăng của bệnh béo phì là yếu tố chính của bệnh viêm

xương khớp [10].

Số trường hợp thay thế khớp háng đã tăng lên nhanh chóng trong thập kỷ vừaqua ở hau hết các quốc gia OECD Trung bình, tỷ lệ thay thế khớp hang tăng hơn 25%từ năm 2000 đến năm 2009 Tốc độ tăng trưởng thậm chí còn cao hơn trường hợp thaythế khớp gối, gần như tăng gấp đôi trong thập kỷ qua Ở Mỹ, tỷ lệ thay thế khớp hángtăng gần như tăng gấp đôi từ năm 2000 Ở Đan Mạch, tỷ lệ thay thế khớp háng đã tăngkhoảng 20% từ năm 2000 đến năm 2009 Tốc độ tăng trưởng ở các nước khác nhưPháp và Israel thì ít hơn Số khớp háng thay thế trung bình ở các quốc gia thuộc OECD

là 154 khớp/ 100.000 dân mỗi năm

Vào năm 2009, Đức, Thụy Sỹ và Áo là các quốc gia có tỉ lệ thay thế khớp hángcao nhất lần lượt là: 296, 287, 240 khớp/100.000 dân Trong khi đó Mỹ có tỉ lệ thaykhớp hang chỉ 184 khớp/100.000 dân do cơ cau dân số của Mỹ trẻ hơn [11]

Nếu giả sử Việt Nam có tỉ lệ thay thé khớp hang thấp hơn nhiều (vi mức thu nhậptrung bình của người dân thấp), chăng hạn chỉ 10 khớp/ 100.000 dân mỗi năm, thì với90 triệu dân sẽ có nhu cau vào khoảng 9.000 ca thay khớp háng mỗi năm Con số nàysẽ tăng lên khi dân số ngày cảng già hơn

1.1.3 Chỉ phí cho thay thế khớp hang nhân taoTheo Orthopedic Networks News, tạp chí chuyên về những van dé chi phí vàchất lượng trong cơ xương khớp [12], các số liệu từ 8 công ty lớn trên thế giới sản xuất

khớp hang (Zimmer, DePuy, Smith & Nephew, Biomet, Stryker, Wright Medical,

Exactech và DJO Surgical) cho thay: từ năm 2010 đến 2011, giá bán KHTP trung bìnhcủa các công ty nảy tăng 5.3 % Giá trung bình cụ thể cho từng loại khớp háng nhưsau: khớp háng toàn phần kim loại — kim loại giá trung bình là 16.816 USD, tiếp theokhớp háng toàn phần gốm — gốm giá trung bình là 15.690 USD, khớp hang toàn phancó lớp phủ kim loại — polyme giá trung bình 14.099 USD, khớp hang toàn phan không

4

lớp phủ kim loại — polyme giá trung bình 11.485 USD Như vậy các nhà cung cấp nồitiếng có giá bán khớp háng khá cao.

Ngoài 8 công ty nêu trên, theo [13], còn có một số nhà cung cấp khác như:

Synthes, Medtronic, Seikagaku, Genzyme, Otto Bock HealthCare, Naton và Arthrex.

Theo [14], giá KHTP ở Thái Lan từ 2.600 — 5.500 USD (55 — 115 triệu đồng).Tại Việt Nam giá cũng tương tự, tùy loại khớp hang va tùy nha cung cấp, thường là ítnoi tiếng

Nếu nhu cau của Việt Nam là 9.000 KHTP/ năm và giá trung bình mỗi khớphang hiện nay là 85 triệu đồng thì chi phí hang năm mua KHTP của cả nước ước tínhlà 765 tỷ đồng

Nói rộng ra thì còn khớp gối, khớp vai, khớp mắt cá chân, v.v Chi phí hangnăm cho việc mua để thay thế khớp háng và các loại khớp nhân tạo khác không phải là

nhỏ.

Mặt khác, vẫn đề cấp thiết đặt ra mang tính xã hội và nhân văn là không phảibệnh nhân nao cũng đủ tiền dé mua và thay khớp hang, nên cần nghiên cứu thiết kế vàchế tạo khớp hang trong nước có chất lượng đạt các tiêu chuẩn quốc tế nhưng giáthành rẻ hơn so với ngoại nhập, để vừa tăng cơ hội cho bệnh nhân nghèo phải thaykhớp hang, vừa giảm chi phí điều trị và vừa góp phan tiết kiệm ngoại tệ nhập khẩu

Trước khi đánh giá tong quan tình hình nghiên cứu, cần tìm hiểu về khớp hang tự

nhiên và khớp háng nhân tạo.

1.2 Giới thiệu về khớp hang tự nhiên và khớp hang nhân tao

1.2.1 Khop hang tự nhiên

Khớp háng là bộ phận liên kết giữa nửa thân trên với nửa thân dưới của cơ thể,nói liền xương chậu với xương đùi Khớp háng là khớp cau cấu tạo chủ yếu bởi 6chảo, đầu xương đùi, bao khớp, các dây chang, gân và các co bắp xung quanh [15] Vịtrí và cau tạo của khớp hang được thé hiện ở hình 1.2

Xuong dui

Hình 1.2 Kết cầu khớp hang tự nhiênÔ chảo (6 cối) lõm thành 2/5 trái cầu, bờ dưới vat tạo thành khuyết chén tròn,gan liên với khung xương chậu

Đầu xương dui là đầu trên của xương đùi, hình tròn, ăn khớp với 6 chảo củaxương chau, cho phép con người nâng lên, hạ xuống và xoay chân

Khớp hang được bao quanh bởi cơ và dây chang bảo vệ, giữ cho chỏm xương đùinăm trong 6 chảo Các xương vùng hang có nhiệm vụ nâng đỡ và giữ 6n định cho cothể

Khớp háng, xương đùi và xương chậu, được phân cách bởi sụn — lớp mô trắng

bóng, dai giữ cho các xương khỏi cọ xát vào nhau Sụn cho phép khớp cử động trơntru và không đau.

1.2.2 Khóp hang nhân tạo

Khớp háng nhân tạo gồm hai loại:- Khớp hang nhân tạo bán phan (gọi tat là khớp háng bán phan, KHBP) là khớpháng nhân tạo bao gom một hoặc một số chi tiết (chom, chudi, lót trong, vỏ ngoài)

- Khớp hang nhân tạo toàn phan, như ở hình 1.3, (gọi tắt là khớp hang toàn phan,KHTP) là khớp hang nhân tạo bao gồm tat cả các chi tiết (chỏm, chudi, lót trong, vỏ

ngoài).

KHTP dùng dé thay thé khớp hang tự nhiên bị hư hỏng thông qua phẫu thuật catbỏ chỏm, cổ xương đùi, sụn và một phần xương dưới sụn cua 6 chảo thay vào đó bằngKHTP nhằm phục hồi chức năng vốn có của khớp háng tự nhiên KHTP không chỉthay thế các phần khớp hư hỏng mà còn tăng đúng mức chiều dài cánh tay đòn cơ dang(abuductor lever arm), chuyển hướng các lực tác dụng, tái lập cân băng cơ sinh học đểcó một khớp háng hoàn toàn mới nhằm đảm đương chức năng trong suốt quãng đời

còn lại của bệnh nhân [15].KHTP bao gồm các chi tiệt chuôi, chom, chảo trong, chảo ngoài Cau tạo cuaKHTP được trình bày ở hình 1.3:

e Vỏ ngoài (acetabular shell): làm băng kim loại, được gan cô định vào 6 cối của

e Chuôi (femoral stem): làm băng kim loại, phân thân gắn cô định vào vùng tủy

của xương dui, đầu côn gan liên kêt với chom.

Đề hiểu rõ về KHTP cũng như giúp ích cho việc thiết kế, chế tao, cân tham khảoqui trình phẫu thuật thay thế KHTP hiện nay Quy trình phẫu thuật co bản như đượctrình bay ở hình 1.3, gồm 7 bước sau:

e Bước 1: Cat bỏ phan xương và sụn khớp của xương đùi bị tốn thương Các bácsỹ sẽ cắt bỏ phan chỏm và cô xương đùi đến gan nên cổ xương đùi

e Bước 2: Làm sạch va tạo hình phân 6 coi của xuong chau Phan 6 cối củaxuong chau bi tồn thương sẽ được làm sạch và tạo hình đề phù hợp với chảo KHTPsắp thay thê

e Bước 3: Lap KHTP vào vào 6 chảo đã được tạo hình ở bước 2 Vỏ ngoàiKHTP sẽ được đặt vào 6 chảo đã được tạo hình ở bước 2 Vỏ ngoài KHTP sẽ được côđịnh băng xi-mang sinh hoc (nêu la KHTP có xi mang) hoac bang các vít cô định (nếu

e Bước 6: Lắp chỏm KHTP, kiểm tra chiêu dài chân và sự vững của KHTP.Chỏm có nhiều sự lựa chọn, øiúp cho bác sỹ có thé điều chỉnh dé có thé đạt được chiều

đài chân lý tưởng và cứng vững.

e Bước 7: Hoàn tất Đặt KHTP hoàn chỉnh, kiểm tra lân cuỗi cùng độ cứng

vững.

Quá trình phát triển của việc nghiên cứu thiết kế KHTP trải qua 5 thế hệ

[17]:

- Thiết kế thuộc thé hệ thứ nhất: O chảo trung gianSmith Petersen sử dụng chảo băng thủy tỉnh vào năm 1923 trong phẫu thuật thaythế khớp háng [18] Ông liên tục tinh chỉnh thiết kế chảo làm bằng một số vật liệukhác nhau [19] Cuối cùng ông đã chọn được một hợp kim mới chịu nhiệt độ cao dùng

cho tua bin khí Kim loại này là hợp kim Cu-Cr-Mo, còn được gọi là "Vitallium".

Hình 1.5 Ô chảo trung gian của (a) Smith-Petersen, (b) McBride

Vào cuối những năm 1950, Urist [20] và McBride [21] giới thiệu loại chảo dùngđể tái tạo bề mặt 6 cối Những mẫu thiết kế này là tiền thân của chảo được sử dụng

trong KHTP ngày nay.

- Thiết kế thuộc hé hệ thứ hai: Khép hang bán phanMột biến thể của phương pháp Smith-Petersen được anh em nhà Judet sử dụng từkhoảng năm 1946, trong đó bộ phận chảo sử dụng một chuôi trung tâm dé tăng độcứng vững Ban dau họ sử dụng chỏm bang acrylic nhưng cuối cùng do mài mòn quánhiều nên chuyển sang dùng chỏm bằng hợp kim Co-Cr-Mo Các bộ phận này là tiềnthan của bộ phận tai tạo bề mặt chỏm xương dui được sử dụng cho đến ngày nay [2l].Ngoài ra còn có chuôi của Austin-Moore và Thompson được giới thiệu với ý tưởng cỗđịnh chuôi vào lòng tủy bang cán dài và thúc day xương phát triển bám vào chuôi [22].Thuật ngữ bán phan có nghĩa là hoặc thay chỏm xương đùi, hoặc thay 6 chảo

Thuật ngữ toàn phần có nghĩa là thay cả chỏm xương dui lẫn 6 chảo xương chậu.Hàng trăm mẫu thiết kế đã xuất hiện trong những năm 1970 Một số ví dụ điển

hình:

10

e KHTP kiểu McKee-Farrar: sử dụng các loại chuôi dang Thompson (thế hệ thứhai) va 6 chảo trung gian dạng Smith- Petersen (thế hệ thứ nhất) [24].

Hình 1.7 KHTP (a) kiéu McKee-Farrar (b) kiểu Charnley.e KHTP kiểu Charnley: Bước đột pha trong sự phat trisn KHTP thực sự thành

công nhờ các nghiên cứu của John Charnley [25] Cùng với các cộng sự, ông đã phat

triển bộ phận chảo có khả năng chịu mài mòn và sử dụng chất kết dính (còn gọi là ximăng sinh học) nhằm có định các thành phân của KHTP với xương

e Ô chảo dạng hai cực (Bipolar Acetabular Cup) Bateman, Christensen vàGilberty đã dé xuất phương pháp thiết kế đầu chỏm di động nhằm giảm các chuyểnđộng tương đối của chuôi với 6 chảo bang cách tao mặt chuyển động giữa đầu vàchuôi Trong khớp háng nhân tao, 6 chảo hai cực làm bang kim loại được đánh siêu

bóng, có vỏ ngoài va một lớp lót UHMWPE (Ultra high molecular weight

polyethylene) Kết cau này được sử dụng cùng với chuôi của KHTP [26].e O chảo tự hiệu chỉnh Pappas và Buechel [27] sử dụng 6 chảo tự hiệu chỉnh,cho phép chảo và chuôi có thé tự lựa vị trí tương đối với nhau Điều này làm tối đa hóachuyển động giữa chảo và chỏm, do đó tối đa hóa phạm vi chuyển động của các thànhphan, giảm những chuyển động giữa chảo kim loại và 6 chảo tự nhiên, do đó làm giảmmài mòn 6 chảo tự nhiên và giảm đau Pappas và Buechel giới thiệu khái niệm "lệchtâm dương”, được sử dụng trong bộ phận chén tự hiệu chỉnh (canh thăng) vạn năng,cho phép xác định vi trí chén có thé dự đoán trên chuôi và chức năng được cải thiện

Hiệu ứng này được minh họa trong hình dưới đây:

Vector tai trọng cao

Cặp phan lực khớp noi nhật

Độ lệch tâm

Tam ngoai Ie ingoài Moment hiệu chỉnh

Hình 1.8 Ảnh hưởng lệch tâm dương (Effect of Positive Eccentricity).-_ Thiết kế thuộc thé hệ thứ tr: KHTP cố định sinh học và mô đun hóa dau chỏm

Chuôi

Mặc dù dùng chất kết dính đã từng chứng tỏ là một phương pháp có định hiệuquả nhưng nó cũng có những hạn chế, ví dụ có thể tác dụng phụ đến tim mạch Đểkhắc phục, Judet, Lord và cộng sự [28] đã phủ toàn bộ những bề mặt cố định của chuôibăng các hạt có kích thước tương đối lớn, dùng các loại hạt kim loại nhỏ được thiêukết hoặc phun plasma [29] trên chuỗi và 6 chảo [30] Cu thé như sau:

e Đối với bộ phận chuôi:Để dễ dang cho việc cay ghép chudi, hầu hết các thiết kế đều sử dụng chuôithăng Chuôi AML là ví dụ điển hình, như ở hình 1.9:

kết Ban đầu người ta phủ toàn bộ chuôi bởi lớp hạt tương đối nhỏ 150um, sau nay phủhạt kích thước lớn hơn (khoảng 325um) và không phủ phan cuối chuôi

12

e Đối với bộ phận chảo:Người ta sử dụng ô chảo nén ép thay vì sử dụng chất kết dính Muôn vậy cândùng 6 chảo UHMWPE có mặt sau bang kim loại Vào những năm 1970 Mittlemeir[32], Lord và cộng sự [33] sử dụng 6c vít kim loại để cô định chao nhưng sân đây 6chảo kim loại dạng bán câu, có lớp phủ đã được sử dung dé dé nén ép và thay thé cho6c vit [34].

Tuy theo từng bệnh nhân va bệnh ly khác nhau ma có kích thước chudi khác

nhau, đây là van đề tôn tại, phức tạp đôi với các bệnh viện và các nhà chế tạo Do đó,kiểu thiết kế chuôi dạng mô đun được đưa ra với các thành phân chuôi có nhiêu kíchcỡ, khi ghép lại được kích thước gân nhất với bệnh nhân Hơn nữa, chi phí sản xuất

các đầu xương đùi dạng mô đun giảm do việc chê tạo thuận lợi hơn.

Mô đun hóa đâu xương đùi cũng cho phép phát triển thành công chỏm bằng gốmcho chuôi với chảo trong băng gém hoặc nhựa UHMWPE Chom được gắn vào chuôibăng một liên kết trong tiêu chuẩn và ren ngoài của chuôi cho phép lắp lẫn đâu vàchuôi của các nhà sản xuất khác nhau Dau chỏm có các đường kính khác nhau như22, 26, 28 và 32 mm được sử dung pho bién

-_ Thiết kê thuộc thé hệ thứ năm: KHTP chon loc và cải tiễnVào giữa những năm 1980, các khớp háng nhân tạo thế hệ thứ hai và thứ ba làmviệc khá tốt Người ta chỉ còn chờ đợi kết quả dài hạn để đánh giá các mẫu thiết kếKHTP về kha năng chịu tải và độ bên của KHTP với các cặp bé mặt tiếp xúc: kim loại— kim loại, kim loại — nhựa, gốm - gốm

Tuy nhiên, việc cải thiện vật liệu, kỹ thuật sản xuất và kiến thức, cũng cung cấpcơ hội dé sàng lọc thiết kế, nếu không phải là một bước đột phá lớn Các hệ thong thaythê khớp háng Buechel-Pappas (B-P) là kết quả của những nỗ lực cải tiễn dựa trên cơ

sở các kiên thức và phát triên mới

Hình 1.10 Hệ thong khớp háng nhân tạo Buechel-Pappas.Những kết quả nghiên cứu thiết kế và chế tạo KHTP

Hiện nay, chủ yếu các công trình nghiên cứu nhằm mục đích tối ưu hóa thiết kế,cải tiễn vật liệu, công nghệ chế tạo dé dé gia tăng tuổi thọ và độ an toàn của KHTP

Công trình nghiên cứu [35] trình bày tối ưu hóa chuôi và hình dạng hình học củalớp phủ xốp nhằm giảm ứng suất che chan

Công trình [36] nghiên cứu sử dụng kỹ thuật CT/CAD/CAM trong thiết kế môhình và chế tạo KHTP Các tác gia đề xuất phương pháp nhận dạng cau trúc xương củabệnh nhận bang hệ thong CT Sau đó mô hình hóa các chỉ tiết của khớp băng hệ thốngCAD, ứng dụng kỹ thuật NURBS dé mô tả các đường cong và bề mặt Cuối cùng, cácchỉ tiết của KHTP được chế tạo trên các máy công cụ CNC

14

Cong trình [37] nghiên cứu thiết kế và chế tạo KHTP tùy biến theo đặt hàng dựatrên cơ sở phim X-quang tiêu chuẩn, như ở hình 1.17, được sử dụng cho những bệnhnhân có xương không tương thích với cấy ghép KHTP tiêu chuẩn Phần mềm đượcphát triển bao gồm chụp ảnh X-quang, xác định các thông số vùng tủy xương đùi, thiếtkế các chi tiết của KHTP, đánh giá khả năng lắp ghép và xuất bản vẽ 2D Sau đó sửdụng kỹ thuật CAM (phần mềm Pro/Engineer) kết hợp với máy công cụ CNC để chếtạo các chỉ tiết với chi phí thấp.

Chụp X - quang

Xác định vùng

tủy xương đùiGoi cơ sơ dit liệu Thu thập đữ liệu phầu Nhập thông so |xương đùi tung bình thuật thiêt kê

'

Dữ liệu cho m6 hình Di liệu cho rnô

hôc xương dui hình hóa KHTP

Ỷ

Đánh giá phù

hợp

KhôngPhù hợp

Đúng

Xuât ban vẽ 2D

Hình 1.11 Lưu đồ quá trình thiết kế dựa trên film X-quang

Công trình [38] nghiên cứu một phương pháp mới dựa trên công nghệ tạo mẫu

nhanh (TMN) được áp dụng để thiết kế và sản xuất một KHTP theo yêu cầu kháchhàng Kết quả cho thay các mô hình TMN cung cấp một công cụ chính xác và hữu íchdé mô phỏng hóa trước phẫu thuật, trong quá trình phẫu thuật và chế tạo các chi tiết

của KHTP Công nghệ tao mẫu nhanh với kỹ thuật EBM (Electron Beam Melting)

được dùng để chế tạo các chi tiết theo nhu cầu một cách nhanh chóng và kinh tẾ Quy

trình thiết kế và chế tạo KHTP theo nhu cầu khách hang bang công nghệ tạo mẫu

nhanh được trình bày ở hình 1.18:

Chế tạo băng phương pháp tạo mẫu nhanh

Hình 1.12 Sơ do quá trình thiết kế và chế tạo bộ phân giả theo nhu câu khách hàng

băng công nghệ tao máu nhanh.

Các công trình nghiên cứu gần đây trên thế giới đều sử dụng phương pháp phantử hữu hạn dé mô phỏng, tính toán, kiểm tra và đánh giá thiết kế KHTP và cau trúc

xương đùi.

Ngoài những công trình nghiên cứu nêu trên, còn có một số patent liên quan như

được liệt kê dưới đây.

Patent US4753657 trình bày về cách sử dụng nêm để tăng khả năng định hình chỉtiết cây ghép trong xương [39]

Patent US5676704 trình bày về kết cau chi tiết vỏ ngoài, có một bé mặt lõm bêntrong và một bê mặt lôi bên ngoài phù hợp với hình dáng của hốc xương chậu [40]

16

Patent US5725587 trình bày về phương pháp lap ráp 6 côi sử dụng đường giaocủa chỉ tiết lót trong và chi tiết vỏ ngoài lông vào nhau dé nâng cao khả năng chịu lucvà hạn chế vi chuyên động [41].

Patent US6126695 trình bày về một mô hình ông lót và một khớp hình cầu đượcchế tạo bang vật liệu chống ăn mòn (Protasul 21 Wf) [42]

Patent US6290726B1 trình bày về các thành phan, vật liệu và phương pháp déchế tạo khớp hang nhân tạo có các bê mặt chuyển động được phủ kim cương da tinhthể [43]

Patent US6916342B2 trình bày về phương pháp và các thiết bi dùng dé lap rápcác chi tiết của khớp hang nhân tạo [44]

Patent US8070755 trình bày về bộ dung cụ phẫu thuật khớp và phương pháp đochiêu dài xương [45]

Patent US7044974B2 trình bày về kết câu ô côi bao gôm một lớp vỏ, một lớp lótvà phương pháp dé duy trì liên kết giữa lớp vỏ và lớp lót [46]

Patent US8323346 trình bày về phương pháp giảm mài mòn trong khớp hangtoàn phân băng cách thay đổi hình dạng cua chi tiết lót trong [47]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu KHTP tại Việt NamTrong thời gian qua, đã có một sô bài bao, công trình, đê tài nghiền cứu có liênquan như được giới thiệu dưới đây:

- Bài báo “Ứng dụng công nghệ tao mẫu nhanh tạo chi tiết cấy ghép sọ não”[48] của Bùi Anh Quốc, Đặng Văn Nghìn và các cộng sự, giới thiệu công trình nghiêncứu tạo lại phần xương sọ bị khuyết của bệnh nhân băng phương pháp tạo mẫu nhanh[48] Nhóm tác giả đưa ra qui trình gồm 4 bước dé xây dựng nên mô hình 3D của phansọ khuyết:

Bước 1: Nhập dữ liệu ảnh của CT ở dạng DICOM vào phân mém MIMICS.Bước 2: Chuyén đổi tập hợp dữ liệu ay sang dạng mpj

Bước 3: Chỉnh độ tương phản của hình ảnh để thây được câu trúc xương.Bước 4: Tạo mô hình 3D của phân sọ khuyết

Công trình nghiên cứu đã tạo ra một số sản phẩm đạt yêu câu phục vụ phẫu thuật

sọ não cho 20 bệnh nhân tại các bệnh viện Cho Ray, 115, Gia Định

- Báo cáo “Thiết kế và chế tạo khớp hang toàn phân” [49] của Trần NguyênDuy Phương, Phạm Ngọc Tuan và các cộng su, được trình bày tại Hội nghị Khoa hocvà Công nghệ toàn quốc về Cơ khí lần thứ III, tháng 4/2013 Báo cáo trình bày nhữngkết quả nghiên cứu bước dau mang tính thăm dò về quy trình thiết kế KHTP cho từngbệnh nhân cụ thé dựa trên dữ liệu chụp CT/MRI của bệnh nhân Ngoài ra, các tác giảcũng đã thực hiện mô phỏng quá trình gia công và chế tạo một mẫu khớp băng vật liệu

thép không ri.

Tuy đây chưa phải là một dé tài nghiên cứu khoa học đã được đăng ký, nhưngcác kết quả của dé tài cho thay triển vọng và tinh khả thi của việc thiết kê và chế tạoKHTP phù hợp với người Việt nam và trong điều kiện sản xuất tại Việt Nam

- Báo cáo “Nghiên cứu thiết kế kết câu khớp hang nhân tạo toàn phân dang ma

Man?

sát lăn” [50] của nhóm sinh viên Nguyễn Huy Hoàn, Nguyễn Bá Linh va các cộng su,

được trình bày tại Hội nghị Khoa học trẻ Kỹ thuật Cơ khí lan 4, Khoa Cơ khí, TruongĐại học Bach Khoa, Đại học Quốc gia TP.HCM Báo cáo đã dé xuất một phương áncải tiễn kết câu khớp hang nhân tạo toàn phân Trong thiết kế này, phân tiếp xúc giữachỏm và chảo trong đã được đưa vào những viên bi nhăm chuyển ma sát trượt thànhma sát lăn Thiết kế mới này sẽ cho phép tăng đáng kế độ bên của khớp nhân tạo

- Bộ môn Cơ Kỹ thuật, Trường Dai học Bach Khoa, Đại học Quốc gia TP.HCMđã thực hiện một số công trình nghiên cứu liên quan tới tính toán, kiểm tra bền và môphỏng các thiết bị, dụng cụ y khoa như được trình bày dưới đây:

e Thiết kế 6c chân cung cố định cột sông (Phối hop cùng Khoa Cột sông A —BV Chan thương Chỉnh hình), năm 2009

e Tính toán kiểm tra bên thiết bị kéo dài xương ngón tay dùng trong chanthương chỉnh hình (Phối hợp cùng Khoa Chan Thuong Chinh Hinh - Dai hoc Y

Dược), năm 2008.

e Tính toán kiểm tra bên thiết bị kéo da giúp rút ngăn thời gian lành vếtthương có vùng da hở lớn (Phối hợp cùng Bệnh Viện Da khoa Sai Gòn), năm 2010

18

e Tính toán kiểm tra bên thiết bị cố định xương đùi (Phối hợp cùng BV QuânDân miền Đông), năm 2012.

Ngoài ra còn có một số nghiên cứu vê KHTP tiên tiên đo TS Trân Nguyên Duy

Phương cùng các cộng sự thực hiện.

Qua các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước nêu trên có thể nhận thâyrăng ở Việt Nam chưa có don vị, tổ chức nào nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thươngmại hóa KHTP phù hợp với người Việt Nam Có chang, chi là những bước sơ khai đầutiên Hiện nay, ở Việt Nam khi cân thay thế thì KHTP được đặt mua từ nước ngoài,theo các kích cỡ quy định sẵn Kích thước trên vẫn chủ yếu dựa trên cơ sở nghiên cứucủa các công ty nước ngoài nên chưa phù hợp với đặc điểm y sinh của người Việt

Nam.

Đề đáp ứng nhu câu cấp thiết và khắc phục những tôn tại nêu trên, Chương trìnhKH&CN trọng điểm cap Nhà nước “Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ cơkhí và tự động hóa” (KC.03/11-15), Bộ KH&CN đã cho triển khai dé tài “Nghiên cứuthiết kế, chế tạo và thử nghiệm khớp hang nhân tạo toàn phan”, mã số KC.03.24/11-15nhăm làm chủ thiết kế và công nghệ chê tạo KHTP phù hợp với người Việt

1.4 Tính cấp thiết của dé tàiCác công trình nghiên cứu liên quan trên thế giới đã được thực hiện qua nhiềugiai đoạn thiết kế và chế tạo các khớp háng nhân tạo với nhiêu thê hệ khác nhau Cácsản phẩm khớp háng nhân tạo đã được hoàn thiện và thương mại hóa rộng rãi Các tôchức quốc tế lớn về quản lý thực phẩm, thuốc và sản phẩm sinh học cũng có văn bảncụ thể quy định các tiêu chuẩn về vật liệu, thiết kế, chế tao và thử nghiệm KHTP

Tại Việt Nam chưa có đơn vị, tổ chức nào nghién cứu thiết kế, chế tạo và thươngmại hóa KHTP Có chăng, chỉ là những bước sơ khai đầu tiên Hiện nay, ở Việt Namkhi cân thay thế thì KHTP được đặt mua từ nước ngoài, theo các cỡ (size) có sẵn

Nhìn chung có sự khác biệt khá lớn về trình độ KH&CN thiết kế và chế tạoKHTP trong nước và thé giới ương tự như vậy đôi với các loại khớp nhân tạo khác(gối, vai, mắt cá chân) Và đó là những tôn tại cần khắc phục Vì thế việc nghiên cứuthiết kế KHTP phù hợp với người Việt Nam là cân thiết

1.5 Mục tiêu

Mục tiêu của luận văn này là thiết kế KHTP phù hợp với kích thước của người

Việt Nam1.6 Nội dung thực hiện

Dé đạt được mục tiêu này, cân thực hiện một sé nội dung như sau:e Tổng quan về khớp hang nhân tạo

e Xây dựng những cơ sở thiết khớp hang nhân tạo.e _ Nghiên cứu nhân trắc học khớp hang của người Việt Nam

e Nghiên cứu bộ size khớp hang nhân tạo cho người Việt Nam.

e Xây dựng quy trình thiết kế chi tiết chuôi của KHTP.e Xây dựng quy trình thiết kế chi tiết chỏm của KHTP.e Xây dựng quy trình thiết kế chi tiết lót trong của KHTP.e Xây dựng quy trình thiết kế chi tiết vỏ ngoài của KHTP.Dé tài chỉ giới hạn trong phạm vi thiết kê KHTP cho người Việt Nam

1.7 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu tong hợp các kết quả, qui trình thiết kế chế tạo, kiếm tra KHTP trongvà ngoài nước liên quan Kết hợp nghiên cứu lý thuyết kết cầu của KHTP và thựcnghiệm đo đạc phân tích để thu kích thước thiết kế Sử dụng phương pháp thiết kếngược, thiết kế đồng thời, phan mềm MIMICS và phan mềm CATIA

1.8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của dé taiDé tài có thé ứng dụng rộng rãi trong việc chế tạo KHTP tại Việt Nam và cũng làmột phan lý thuyết làm cơ sở cho các dé tài nghiên cứu tiếp theo

Từ kết quả thiết kế KHTP có thé đưa vào chế tạo và đưa vào thử nghiệm lâmsàng cho người Việt Nam, tiến tới thương mại hóa sản phẩm, thay thê KHTP phải

nhập từ nước ngoài.

Kết luận: Chương này đã trình bày được tổng quan về tình hình bệnh cơ xươngkhớp trong nước, tình hình nghiên cứu thiết kế KHTP, tương quan giữa Việt Nam vàthé giới Qua đó cho thấy sự cần thiết phải thiết kế KHTP phù hợp với người Việt

Nam.

20