Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 71

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 4 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  endoprosthesis
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 4 next fast forward last
PL
W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań, które są efektem realizowanych w Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytucie Obróbki Plastycznej zarówno projektów krajowych, jak i międzynarodowych, dotyczących tematyki tribologicznej oraz biotribologicznej. Przedstawiono wyniki badań, których efektem jest opracowanie nowej generacji narzędzi kuźniczych (zaprojektowanie narzędzi do kucia na zimno z odpowiednio przygotowaną powierzchnią roboczą i opracowanie nowych wielowarstwowych, nanostrukturalnych powłok gradientowych) oraz rozwiązanie problemu wczesnego zużywania się części pracujących w trudnych warunkach eksploatacyjnych. Dla elementów trących pracujących w wysokiej temperaturze opracowano rozwiązanie, które znalazło praktyczne zastosowanie w przemyśle w zakresie poprawy technologii smarowania. Opracowanie technologii wprowadzenia cząstek smarów stałych na powierzchnie współpracujących tribologicznie części pracujących w podwyższonych temperaturach stało się niezwykle istotne dla wielu gałęzi przemysłu, które spotykają się na co dzień z problemami wczesnego zużywania elementów współpracujących. W drugiej części pracy skupiono się na problemach biotribologicznych, gdzie głównym wyzwaniem jest wydłużenie trwałości endoprotez stawu biodrowego. W związku z tym prowadzono prace związane z dokładnym poznaniem procesu zużywania się endoprotez. Bardzo ważną kwestię stanowi również badanie właściwości tribologicznych nowych materiałów przeznaczonych na elementy endoprotez. Badania prowadzono na specjalnie do tego celu zaprojektowanym i zbudowanym symulatorze stawu biodrowego, który spełnia wymogi normy ISO.
EN
This paper presents the results of research, which are the effect of national and international projects carried out at the Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute, concerning both tribological and biotribological topics. The research results, the effect of which is the development of a new generation of forging tools (the design of cold forging tools with a properly prepared work surface and the development of new multilayered, nanostructured gradient coatings) and the solution to the problem of early wear of the parts working in difficult conditions are presented. For friction elements operating at high temperature, a solution has been developed that has found practical applications in the industry in the field of improving lubrication technology. The development of the technology of introducing solid lubricant particles onto the surfaces of tribologically cooperating parts operating at elevated temperatures has become extremely important for many industries that daily face problems with the early wear of cooperating elements. The second part of the work focuses on biotribological problems and the main challenge is to extend the durability of hip joint endoprostheses. In connection with this, work was carried out to thoroughly understand the process of endoprosthesis wear. Examination of the tribological properties of new materials intended for elements of endoprostheses is also a very important issue. The research was conducted on a specially designed and built hip joint simulator, which meets the requirements of the ISO standard.
EN
An advance in the material engineering of biomaterials intended for hip joint replacement prostheses is a very important social matter due to incurable diseases or injuries of human joints happening to many people. For this purpose, a development of the tribological test techniques is also an urgent issue. The paper is devoted to the study of the tribological behaviour of the new “Nitrided GRADE 2/PE-UHMW” friction pair intended for hip joint endoprostheses. A pendulum tribometer and a ring-on-plane machine were used for tribological research. A new lubricant based on chondroitin sulphate was tribologically investigated compared to commonly used bovine blood serum. Also the technology of thermo-diffusion nitriding (TDN) of the GRADE 2 femoral head was optimised based on the results of the tribological experiments. A means of selecting of the geometrical parameters of the prosthetic implants to achieve the smallest wear is discussed. The optimum technology of machining of the femoral head made of the GRADE 2 titanium alloy to obtain the best surface quality is also presented. The paper consists of the first part of the results of the Polish-Ukrainian cooperation in testing biomaterials. The second part, to be also submitted to Tribologia, will describe the aspects of methodology of endoprosthesis simulation tests and test results, and it will present a difference in the wear of the hip joint prosthesis – the developed and commercial one.
PL
Postęp w inżynierii materiałowej biomateriałów stosowanych w endoprotezach stawu biodrowego jest bardzo ważną sprawą społeczną z powodu nieuleczalnych chorób lub urazów stawów ludzkich, które zdarzają się wielu osobom. W tym celu pilną kwestią jest także rozwój tribologicznych technik badawczych. Artykuł poświęcony jest badaniu właściwości tribologicznych nowej pary trącej nazwanej „Nitrided GRADE 2/PE-UHMW”, przeznaczonej na endoprotezy stawu biodrowego. Do badań tribologicznych wykorzystano tribometr wahadłowy i maszynę typu pierścień–płaszczyzna. Nowy smar na bazie siarczanu chondroityny został poddany badaniom tribologicznym i porównany do powszechnie stosowanej surowicy krwi bydlęcej. Również technologia azotowania termodyfuzyjnego (TDN) główki endoprotezy (GRADE 2) została zoptymalizowana w oparciu o wyniki eksperymentów tribologicznych. Omówiono sposób doboru parametrów geometrycznych implantów protetycznych w celu osiągnięcia najmniejszego zużycia. Przedstawiono również optymalną technologię obróbki głowicy endoprotezy wykonanej ze stopu tytanu (GRADE 2) w celu uzyskania najlepszej jakości powierzchni. Artykuł zawiera pierwszą część wyników uzyskanych w ramach polsko-ukraińskiej współpracy w zakresie badania biomateriałów. W drugiej części, która również jest planowana do publikacji w czasopiśmie Tribologia, zostaną opisane aspekty metodologii testów symulacyjnych endoprotez i wyniki badań oraz przedstawiona różnica w zużyciu endoprotezy stawu biodrowego – opracowanej i handlowej.
EN
The article presents the results of friction wear tests of hip joint endoprostheses. The study comprised tests of endoprostheses, commercially available on the European market, used in total hip arthroplasty. The friction pair was formed by an actual cupacetabular cup made of ultra-high molecular weight polyethylene (PE-UHMW) along with a head having a diameter of 28 mm made of stainless steel FeCrNiMnMoNbN. The friction and wear tests were performed using an SBT 01.2 hip joint simulator of the authors’ own design, which was constructed taking into account the ISO 14242-1 standard. Bovine serum was used as the lubricant. The tests of each friction pair were made up to 5·106cycles of motion. During the tests, simulator operation was interrupted every 5·105 cycles to replace the lubricating liquid, and mass control was performed every 1·106 cycles. Prior to testing, the polyethylene cup was soaked in the lubricant to minimize liquid absorption during the test. Proper preparation of the cup and testing by taking into account a control group weight measurement allowed an accurate determination of the mass loss of the polyethylene cup.
PL
Przedstawiono wyniki badań tarciowo-zużyciowych endoprotez stawu biodrowego. Materiał badany stanowiły endoprotezy komercyjne dostępne na rynku europejskim, stosowane w alloplastyce całkowitej stawu biodrowego. Parę trącą tworzyła panewka wykonana z polietylenu o ultrawysokiej masie cząsteczkowej PE-UHMW wraz z głową o średnicy 28 mm wykonaną ze stali o symbolu producenta SS (FeCrNiMnMoNbN). Badania tarciowo-zużyciowe przeprowadzono przy użyciu symulatora ruchu stawu biodrowego SBT 01.2 własnej konstrukcji, który skonstruowany został w oparciu o normę ISO 14242-1. Jako medium smarujące zastosowano surowicę bydlęcą, która przygotowywana była do testów zgodnie z wytycznymi opisanymi w normie ISO 14242-1. Dla każdej pary trącej zadana liczba cykli ruchu wynosiła 5·106. W trakcie trwania testów, co 5·105 cykli praca symulatora była przerywana celem wymiany cieczy smarującej, a co 1·106 przeprowadzano kontrolę masy próbek. Przed przystąpieniem do testów tarciowo-zużyciowych polietylenowa panewka namaczana była w cieczy smarującej celem zminimalizowania absorpcji cieczy w trakcie trwania testu. Odpowiednie przygotowanie panewek oraz przeprowadzenie testu z uwzględnieniem grupy kontrolnej pozwoliło na określenie zużycia masowego panewek polietylenowych.
EN
The operational durability of a hip endoprosthesis depends, among others, on the intensity of the damage processes of kinematic junction elements caused by fretting corrosion processes. In the article, the results of comparative studies on the fretting corrosion resistance of alloys commonly used for hip joints, i.e. Ti6Al4V, CoCrMo, stainless steel M30NW, and 316LVM, are presented. The research was carried out by means of a tribological pin-on-disc tester working in reciprocating motion, integrated with a potentiostat equipped with a triac electrode. The tribosystem was a pin pressed by a constant force to a reciprocating disc with a certain amplitude and frequency. The tests were carried out in a medium of aqueous bovine serum heated to 37°C. The conducted comparative tests of the above mentioned materials will allow selection of the best material combination in terms of tribological and fretting corrosion resistance. Under optimized conditions, the modified oils obtained a needed appropriate viscosity class.
PL
Trwałość eksploatacyjna endoprotez stawu biodrowego zależna jest między innymi od intensywności procesów niszczenia elementów połączeń kinematycznych wywołanych procesami korozji frettingowej. W artykule przedstawiono wyniki porównawczych badań odporności na korozję frettingową stopów powszechnie stosowanych na elementy endoprotez stawu biodrowego: Ti6Al4V, CoCrMo, M30NW oraz 316LVM. Badania realizowano za pomocą testera tribologicznego typu pin-on-disc pracującego w ruchu posuwisto-zwrotnym, zintegrowanego z potencjostatem wyposażonym w układ trójelektrodowy. Skojarzenie badawcze stanowił trzpień dociskany ze stałą siłą do płytki poruszającej się ruchem posuwisto-zwrotnym o określonej amplitudzie i częstotliwości. Testy przeprowadzono w środowisku roztworu wodnego surowicy bydlęcej podgrzanej do temperatury 37°C. Przeprowadzone testy porównawcze wymienionych materiałów pozwolą na wytypowanie najkorzystniejszego skojarzenia materiałowego pod względem tribologicznym oraz odporności na fretting-korozję.
EN
Hip replacement surgery, by introducing a specific replacement head on the stem and cup, completely changes the conditions of co-operation typical for the biological correct pair. The clinical selection of endoprosthesis, apart from other conditionings, involves a dilemma between the choice of a rigid tribological node and the selection of a susceptible bearing cushioning the locomotive loads. The aim of the study is to evaluate the coefficient of friction and wear resistance of materials used for sliding contact in the endoprostheses of hip joints. On the basis of the conducted tests, it can be stated that, in the selection of material for cups of endoprosthesis, the wear resistance is important, and the coefficient of friction in contact head and cup in the prosthesis is less important. The presence of significant disproportions between the two parameters of the tribological process proves that the biomaterial is less useful on the cup. In the assessment of cooperation in the endoprosthesis, simulations of the contact of structural elements are useful, because, on that basis, in the correlation with tribological parameters, one can make conclusions about the distribution of stresses and displacements that may determine the lifetime of the implant.
PL
Zabieg alloplastyki stawu biodrowego poprzez wprowadzenie określonej zamiennej głowy na trzpieniu i panewki zmienia całkowicie warunki współpracy charakterystyczne dla biologicznej prawidłowej pary. Kliniczny dobór endoprotezy, oprócz innych uwarunkowań, wiąże się z dylematem pomiędzy wyborem sztywnego węzła tribologicznego a wyborem biołożyska podatnego, amortyzującego obciążenia lokomocyjne. Celem pracy jest ocena współczynnika tarcia i odporności na zużycie materiałów stosowanych na panewki do kontaktu ślizgowego w endoprotezach stawu biodrowego. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że w doborze materiału na panewkę endoprotezy ważna jest odporność na zużycie ścierne, a nieco mniejsze znaczenie ma współczynnik tarcia w kontakcie z głową endoprotezy. Występowanie znacznych dysproporcji między tymi dwoma parametrami procesu tribologicznego świadczy o słabszej przydatności biomateriału na panewki endoprotez. W ocenie współpracy w endoprotezie przydatne są symulacje kontaktu elementów konstrukcyjnych, ponieważ na ich podstawie, w korelacji z parametrami tribologicznymi, można wnioskować o rozkładach naprężeń i przemieszczeń, które będą decydować o żywotności implantu.
EN
It can be stated that over the last ten years in the European Union, the number of bone fractures caused by osteoarthritis has increased twofold. More than 100,000 hip or knee joints in total were implanted in Germany during one year. Within ten years, 5% of them have failed by aseptic loosening. The non-invasive determination of friction forces and control of their values during lubrication of cartilage cells on the superficial layer of human joint surfaces before implantation has a significant but not sufficient impact on the observation of the early abrasive wear of the cartilage joint and development of osteoporosis. From this fact was drawn the inspiration for the performed investigations related to the endoprosthesis surface parameters because knowledge of the roughness of prosthesis surfaces and friction forces and their control methods permits provision of a necessary standard deviation of the gap height and finally information about the implantation possibility. This article has been prepared based on the objective of European Project UE Grant IRSES,612593, 2013-2016 to represent the methodology and goal of the idea described in and make a wider discussion possible on this subject for further developments during the realization. To the research methods and materials used in this article realization belong: Rank Taylor Hobson-Talyscan 150 Apparatus implemented by Talymap Expert and Microsoft Excel Computer Program connected with the Mathcad 15 Professional Program and a new semi-analytical methods of probabilistic and statistic prognosis applied for theory of hydrodynamic lubrication of the curvilinear orthogonal surface and coordinates extended to the friction and wear problems of the endoprosthesis surfaces during the exploitation.
EN
This paper presents numerical analysis of strength in virtual hip and knee joints by means of the finite elements method FEM. Predicting the places in implants, where damage or premature wear may occur, is extremely important. The obtained results helped to exhibit weak points in examined models, and thus may be used to protect premature wear of endoprosthesis elements. The numerical analysis was based on the finite elements method FEM using Autodesk Simulation Mechanical 2016 software and the ADINA 7.5.1.
PL
Celem pracy była numeryczna analiza wytrzymałościowa zmian w wirtualnym stawie biodrowym i kolanowym. Zastosowano metodę elementów skończonych. Zastosowanie rozwiązań analitycznych mających na celu wykazanie możliwych miejsc w modelu, gdzie dochodzić może do uszkodzeń lub przedwczesnego zużycia współpracujących elementów, jest niezmiernie ważne. Otrzymane wyniki uwidoczniły takie miejsca, a tym samym mogą być wykorzystane do przeciwdziałania skutkom wynikającym z przedwczesnego zużycia elementów endoprotezy. Analiza numeryczna została wykonana w oparciu o metodę elementów skończonych przy wykorzystaniu oprogramowania Autodesk Simulation Mechanical 2016 oraz ADINA 7.5.1.
PL
Na podstawie danych statystycznych WHO przeprowadzonych w Unii Europejskiej stwierdzono, że system tribologiczny, jaki tworzy endoproteza, doznaje ponad milion obciążeń o charakterze udarowym. Obciążenia dynamiczne mogą w wielu przypadkach przekraczać czterokrotną wartość ciała pacjenta. Znaczna część takich niepożądanych impulsów kończy się koniecznością ponownej wymiany endoprotezy biodra. Badania doświadczalne wielu badaczy potwierdzają, że po wszczepieniu endoprotezy stawu biodrowego mamy często do czynienia z obszarami przeciążenia i niedociążenia. Zarówno jedne, jak i drugie są niekorzystne w trakcie eksploatacji endoprotezy. Po wszczepieniu trzpienia do kanału kości udowej pod wpływem siły mogą pojawić się pewne mikrometrowe przemieszczenia trzpienia względem cementu kostnego. Zarówno opisane przemieszczenia, jak też obszary przeciążenia i niedociążenia są na ogół powodowane niestosowną geometrią powierzchni zewnętrznych i wewnętrznych endoprotezy uzależnioną od chropowatości powierzchni, która ma bezpośredni wpływ na wysokość szczeliny. Klasyczne generowanie procesu produkcji i wytwarzania endoprotez o optymalnej strukturze geometrycznej powierzchni jest bardzo trudne, a w wielu przypadkach wręcz niemożliwe. Dlatego niezbędne jest uprzednie stochastycznekształtowanie struktury geometrycznej projektowanych endoprotez polegające na oszacowaniu losowych wartości oczekiwanych, czyli średnich wartości probabilistycznych oraz odchyleń standardowych optymalnych wysokości mikrochropowatości powierzchni, które mają bezpośredni wpływ na pożądaną wysokość szczeliny, siły nośne, siły tarcia, wartości zużycia, a w końcu na optymalną możliwość implantacji endoprotezy stawu biodrowego człowieka. Wyniki niniejszej pracy uzyskano na podstawie przeprowadzonych badań eksperymentalnych dotyczących pomiarów struktur geometrycznych powierzchni endoprotez oraz z wykorzystaniem wiedzy teoretyczno-numerycznej. Ukazane w niej rezultaty prezentują metodologię i cele opisanej idei badawczej, umożliwiając szeroką dyskusję potrzebną do dalszych badań w zakresie projektów bioinżynierii.Przedstawiony został również parametryczny opis parametrów powierzchni endoprotez. Mogą one również znaleźć zastosowania przy probabilistycznej ocenie parametrów struktur geometrycznych powierzchni rozmaitych implantów.
EN
Within the last ten years in the European Union the number of bone fractures caused by the osteoarthritis increased twofold. More than 100000 hip or knee joints in total have been implanted in Germany during one year. Within ten years, 5% of them have failed by aseptic loosening. The non-invasive determination of friction forces and the control of their values during lubrication of cartilage cells on the superficial layer of human joint surfaces before implantation have a significant but not sufficient influence on the observation of the early abrasive wear of cartilage joint and the development of osteoporosis. From this fact was drawn the inspiration for the performed investigations referring the endoprosthesis surface parameters, because knowledge of the roughness of prosthesis surfaces and friction forces and their control methods makes it possibile to provide the necessary random standard deviation of gap height and finalny information about implantation possibility. This paper has been prepared based on the objective knowledge gained from the author’s experimental and theoretical experiences to represent the methodology and goal of the idea described in the study and to make possible a wider discussion on this subject for further developments during the realization of various bioengineering projects in the field of hydrodynamic artificial human and humanoid robots joints.
9
Content available Stand for tribological testing of hip endoprostheses
EN
The paper presents a new construction of hip-joint simulator. The SBT-01.2 simulator is designed for conducting tribological testing of hip endoprostheses based on ISO 14242-1, which specifies the requirements for the range of motion and load characteristics of the friction pair (femoral head vs. acetabular cup) during one test cycle. The construction of the simulator is based on the anatomical structure of the human hip joint. The prosthesis acetabulum is mounted in the upper part of the mounting head while maintaining the inclination angle relative to the axis of the socket to the direction of the loading force. The head of the prosthesis is mounted on a pin embedded in the bottom, movable base. After placing a special sleeve on the lower base, liquid lubricant is applied on the head-cup tribological system. The employed software enables continuous control, online visualization, and data recording. During testing, parameters such as lubricant temperature, instantaneous loading force, friction torque, and the number of cycles are recorded.
PL
W artykule przedstawiono nową konstrukcję symulatora ruchu stawu biodrowego. Symulator SBT-01.2 przeznaczony jest do realizacji badań tribologicznych endoprotez stawu biodrowego w oparciu o normę ISO 14242-1, która określa wymogi dotyczące zakresu ruchów i charakterystyki obciążenia pary trącej (głowa-panewka) w czasie jednego cyklu badawczego. Konstrukcja symulatora oparta została na anatomicznej budowie stawu biodrowego człowieka. Panewka endoprotezy zamontowana jest w górnej części w głowicy mocującej z zachowaniem kąta inklinacji osi panewki względem kierunku przyłożenia siły obciążającej. Głowa endoprotezy mocowana jest na trzpieniu osadzonym w dolnej, ruchomej podstawie. Po założeniu specjalnego rękawa na dolnej podstawie układ tribologiczny głowa-panewka zalewany jest cieczą smarującą. Zastosowane oprogramowanie umożliwia stałą kontrolę, wizualizację online i zapis danych. Podczas testu rejestrowane są takie parametry jak: temperatura cieczy smarującej, chwilowa wartość siły obciążającej, moment siły tarcia i aktualna liczba cykli.
EN
The most important advantage of using modular hip joint endoprostheses is the possibility to adapt the endoprosthesis to the morphology and size of individual patients. However, the additional contact surface is subjected to fretting wear due to mutual micro displacements and the aggressive chemistry of the environment inside the human body (fretting corrosion). Today’s hip endoprostheses are generally composed of a hip stem, a femoral ball head and an acetabular cup (Figure 1). The hip stem is made of stainless steel, CoCrMo or a Ti alloys. The femoral ball head is made of stainless steel, CoCrMo, or a ceramic material. In the case of a modular hip stem, i.e. with a modular neck portion, the materials used are generally CoCrMo and Ti6Al 4V. (The interface between femoral ball head and the acetabular cup is an articulating surface and not the subject of this research project.)
PL
Najważniejszą zaletą stosowania endoprotez modularnych stawu biodrowego jest możliwość adaptacji wymiarowej endoprotezy do osobniczych cech pacjentów. Niemniej, dodatkowa powierzchnia kontaktu narażona jest na zużycie wskutek wzajemnych mikroprzemieszczeń i agresywnego działania środowiska (korozja frettingowa). Współcześnie stosowane endoprotezy stawu biodrowego zbudowane są z trzpienia, głowy oraz panewki (Rys. 1). Trzpień wykonany jest ze stali nierdzewnej, CoCrMo lub stopu tytanu. Głowa endoprotezy wykonana jest ze stali nierdzewnej, COCrMo lub materiału ceramicznego. W przypadku endoprotez modularnych, gdzie połączenie modularne znajduje się w części szyjkowej trzpienia endoprotezy, w większości stosowanymi materiałami są CoCrMo oraz Ti6Al4V. W ramach niniejszej pracy dokonano badań porównawczych odporności na korozję frettingową trzech najczęściej spotykanych skojarzeń materiałowych występujących w połączeniach modularnych endoprotez całkowitych stawu biodrowego (CoCrMo-CoCrMo, CoCrMo-Ti6Al4V i Ti6Al4V-Ti6Al4V). Badania przeprowadzono z zastosowaniem testera tribologicznego pracującego ślizgowo w ruchu posuwisto-zwrotnym, zintegrowanego z potencjostatem wyposażonym w układ trójelektrodowy. Skojarzenie badawcze składało się z nieruchomego trzpienia dociskanego stałą siłą do płytki wykonującej ruch posuwisto-zwrotny z zadaną częstotliwością i amplitudą. Testy przeprowadzono w środowisku roztworu wodnego surowicy bydlęcej w temperaturze 37°C. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że największą odporność korozyjną w warunkach statycznych wykazywała para trąca: CoCrMo-CoCrMo, natomiast najniższą wartość ΔE CoCrMo-Ti6Al4V. Potwierdzono także występowanie korelacji pomiędzy intensywnością procesu depasywacji spowodowanego niszczeniem mechanicznym warstwy wierzchniej a wartościami oporów tarcia w systemie tribologicznym.
EN
The paper presents results of the preliminary structural analysis of socket inlays model of the endoprosthesis of the hip joint. Basics of anatomy and biomechanical analysis of the hip joint were introduced. The prototype of socket inlay of the hip endoprosthesis was modeled using Solid Edge ST8 software. After determining physical properties of structural materials for socket inlays, the Finite Elements Analysis of the model was conducted using SolidWorks software under various load conditions. Finally the results of analysis were presented.
PL
W pracy przedstawiono wyniki wstępnej analizy strukturalnej wkładki endoprotezy stawu biodrowego. Zaprezentowano podstawowe informacje z anatomii oraz biomechaniki stawu biodrowego. Model wkładki endoprotezy wykonano z wykorzystaniem oprogramowania Solid Edge ST8. Po określeniu właściwości fizycznych materiałów stosowanych na wkładki endoprotezy przeprowadzono analizę Metodą Elementów Skończonych w programie SolidWorks dla różnych warunków obciążenia. Zaprezentowano uzyskane wyniki.
EN
The paper presents analysis of stress distribution in the friction node of knee joint endoprosthesis where sleds are made of various titanium and CoCrMo alloys and cooperate with flat polyethylene inserts. Currently used titanium alloys consist of Nb, Ta, Zr or Mo and with lesser value of Young’s modulus than Ti6Al4V alloy, or steel CoCrMo, which significantly varies from other metal materials. The analysis was conducted with numerical method of ADINA System 8.6. The Finite Elements Method makes it possible to compute and present stress distribution quickly in all elements of the model.
EN
This paper contains the results of the load analysis of a modular hip joint endoprosthesis, performed by means of the finite elements method, using Autodesk Simulation Mechanical 2016 software. A geometric model was created based on real solutions using Autodesk Inventor Professional. The obtained results make it possible to indicate the “weak points” of the accepted solution, and thus counteract the subsequent effects resulting from premature wear of endoprosthesis elements.
EN
The paper presents results of the preliminary structural analysis of model of the endoprosthesis of the hip joint. Basics of anatomy and biomechanical analysis of the hip joint were introduced. Based on data from atlas of human anatomy and medical imaging, the prototype of endoprosthesis was modelled using Solid Edge ST8 software. After determining physical properties of structural materials, the Finite Elements Analysis of the model was conducted using in SolidWorks software under various load conditions. Finally the results of analysis are presented.
EN
The paper presents results of the preliminary structural analysis of model of the endoprosthesis of the knee joint. Basics of anatomy and biomechanics of the knee joint were introduced. Based on data from computed tomography, the model of knee joint was constructed. The prototype of the endoprosthesis of the knee joint was designed. After determining physical properties of structural materials, the Finite Elements Analysis of the model was conducted under various load conditions. Finally the results of analysis are presented.
PL
Celem pracy była ocena przydatności teorii zbiorów przybliżonych w analizie zużycia endoprotez. W pracy wyodrębnić można dwie zasadnicze części: w pierwszej opisano badania tribologiczne endoprotez stawu biodrowego, natomiast w drugiej dokonano analizy wyników tych badań, wykorzystując metodę generowania reguł decyzyjnych w oparciu o teorię zbiorów przybliżonych. W efekcie stwierdzono, że wygenerowane reguły decyzyjne nie są sprzeczne z aktualnym stanem wiedzy, a zaproponowana metoda analizy może być przydatna w analizie tego rodzaju zagadnień.
EN
The aim of the study was to evaluate the usefulness of rough set theory in the analysis of endoprosthesis wear. In the article, two main parts can be distinguished: the first describes the tribological study of hip endoprosthesis, while the second analyses the results of these tests using the method of generating decision rules based on rough set theory. There were generated two sets of decision rules describing the impact of roughness, friction, wear and the angle of the prosthesis head on the chromium, and cobalt ions emission. As a result, it was found that the generated decision rules are consistent with the current state of knowledge, and the proposed method of analysis may be useful in the analysis of such issues.
PL
Rosnące z każdym rokiem zapotrzebowanie na endoprotezy stawów ortopedycznych przy jednoczesnym dążeniu do zwiększenia ich trwałości i wyeliminowania negatywnych skutków ubocznych produktów zużycia, które mogą wywoływać proces zapalny w tkankach determinuje potrzebę poszukiwania nowych biomateriałów bądź metody modyfikacji ich powierzchni. Nadrzędnym celem prowadzonych przez nas badań było oszacowanie intensywności zużycia ściernego biomateriałów obecnie stosowanych na pary trące w endoprotezach ortopedycznych oraz nowego stopu tytanu Ti13Nb13Zr w aspekcie zastosowania go na elementy trące endoprotez. Do badań użyto czterech biomateriałów metalicznych: stopu Ti13Nb13Zr, stali nierdzewnej 316 LVM, stopu CoCrMo oraz stopu Ti6Al4V. Materiałem przeciwpróbki był polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (PE-UHMW). Oceny odporności na zużycie ścierne badanych biomateriałów dokonano na podstawie wyznaczania wartości współczynnika tarcia dla konkretnej pary trącej, zmierzenia profili chropowatości powierzchni oraz obserwacji mikroskopowych (LM).
EN
The demand for orthopaedic joint prosthesis is growing each year. Simultaneously striving to increase their durability and eliminate negative effects of wear products that can cause inflammation in the tissues determines the need to search for new biomaterials or methods for the modification their surfaces. The overall objective of our research was to estimate the intensity of abrasive wear in currently used biomaterials on the friction pairs in orthopaedic endoprosthesis and the intensity of abrasive wear of a new titanium alloy (Ti13Nb13Zr) in the aspect of its practical use on the friction pairs in orthopaedic prostheses. For the research purposes, the following four metallic biomaterials were used: Ti13Nb13Zr alloy, 316 LVM stainless steel, CoCrMo alloy, and Ti6Al4V alloy. The counter samples in each of the friction pairs were made from ultra-high molecular weight polyethylene (PE-UHMW). It is important to tribological tests on the samples of friction pairs and then on the elements of endoprostheses. Evaluation of the abrasive wear resistance of the tested biomaterials was based on the determination of the friction coefficient for the particular friction pair and the measurement of the profiles of the surface roughness and optical microscopy observations by means of a light microscopy (LM). The analysis of the research results shows that the Ti13Nb13Zr alloy has relatively good tribological properties and allows for obtaining a low frictional resistance in the friction pair with PE-UHMW. Furthermore, considering the favourable mechanical properties of the tested Ti13Nb13Zr alloy and its high biocompatibility with the human body, it seems to be the very perspective biomaterial for use for the longterm implants. The desire to improve its durability in the researched biotribological system leads to searching for methods for the modification its surface.
PL
W pracy przedstawiono staw biodrowy jako idealne biołożysko. Omówiono przyczyny uszkodzenia naturalnego stawu biodrowego człowieka oraz sposoby przywrócenia utraconych funkcji, w tym alloplastykę stawów. W części badawczo- -analitycznej pracy omówiono przyczyny obniżenia trwałości endoprotez stawu biodrowego w oparciu obadania własne in vitro. Przedmiotem badań było skojarzenie panewka–główka endoprotezy stawu biodrowego. Powierzchnie badanych elementów zostały przygotowane zgodnie z wytycznymi norm. Badania tribologiczne przeprowadzono w otoczeniu płynu Ringera. Badania stanu powierzchni przed i po eksploatacji przeprowadzono na trzech urządzeniach: współrzędnościowej maszynie pomiarowej, mikroskopie interferometrycznym oraz skaningowym mikroskopie elektronowym. Wyniki przeanalizowano pod kątem procesów tribologicznych (mechanizmów zużycia) występujących w skojarzeniu polimerowa panewka–metalowa główka endoprotezy stawu biodrowego.
EN
The paper presents a hip joint as an ideal system. The causes of the damage to a natural human hip joint and the ways of restoring its lost functions along with hip joint alloplasty are discussed. In the research part of this paper, based on in vitro study, the reasons for the loss of artificial hip joint durability are described. The subject of the research was the socket-andball friction pair, making the elements of a hip joint endoprosthesis. The surfaces of the analysed samples were prepared in accordance with the guidelines of the standards. The tribological tests were conducted in the environment of Ringer's solution. The examination of the surface topography before and after tribological tests was carried out with three units: a coordinate measurement machine, white light interferometry, and a scanning electron microscope. The results were analysed in terms of tribological processes (wear mechanisms) occurring in the friction pair consisting of the polymer socket and the metal head of a hip joint endoprosthesis.
EN
The paper presents the numerical analysis of stress occurring in the friction node of bi-condylar knee endoprostheses. The Finite Elements Method allows one to calculate and present the stress distribution in all elements of the computing model.
20
EN
Nowadays the joint replacement orthopaedic surgery is most frequently performed surgery associated with the damage of the join surface. The implantation is mainly placed in hip and knee area. This work includes the hip replacement design, based on the patient's medical records, the description of creation process and materials used for individual components.
first rewind previous Strona / 4 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.