Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 19

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  krążek międzykręgowy
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available Biomechanics of the human spine
EN
The paper presents biomechanics of the human spine. The vertebrae of the spine are described, including basic differentiation between vertebrae depending on theirs placement in the spine. The intervertebral discs are depicted. Curvatures of the spine are presented, followed by the basic biomechanics, including a movability of the spine and an influence of body posture on the spine.
PL
Artykuł przedstawia zarys biomechaniki kręgosłupa człowieka. Opisano kręgi, uwzględniając różnice w budowie między kręgami na różnych odcinkach kręgosłupa oraz krążki międzykręgowe. Przybliżono strukturę krzywizn oraz podstawy biomechaniki kręgosłupa, uwzględniając jego zakresy ruchów i wpływ postawy ciała na kręgosłup.
EN
A probabilistic finite element (FE) analysis of the L4-L5 and L5-S1 human annulus fibrosus (AF) was conducted to obtain a better understanding of the biomechanics of the AF and to quantify its influence on the range of motion (ROM) of the L4-L5 and L5-S1 segments. Methods: The FE models were composed of the AF and the upper and lower endplates. The AF was represented as a continuous material composed of a hyperelastic isotropic Yeoh matrix reinforced with two families of fibers described with an exponential energy function. The caudal endplate was fully restricted and 8 Nm pure moment was applied to the cranial endplate in flexion, extension, lateral flexion and axial rotation. The mechanical constants were determined randomly based on a normal distribution and average values reported. Results: Results of the 576 models show that the ROM was more sensitive to the initial stiffness of the fibers rather than to the stiffening coefficient represented in the exponential function. The ROM was more sensitive to the input variables in extension, flexion, axial rotation and lateral bending. The analysis showed an increased probability for the L5-S1 ROM to be higher in flexion, extension and axial rotation, and smaller in lateral flexion, with respect to the L4-L5 ROM. Conclusions: An equation was proposed to obtain the ROM as a function of the elastic constants of the fibers and it may be used to facilitate the calibration process of the human spine segments and to understand the influence of each elastic constant on the ROM.
PL
Otrzymano serię poli(węglanouretanów), o zawartości 30, 34 i 45 % mas. segmentów sztywnych, z diizocyjanianu 4,4'-dicykloheksylometanu (HMDI) ioligowęglanodiolu. Scharakteryzowano właściwości oraz strukturę wytworzonych poli(węglanouretanów) za pomocą spektroskopii w podczerwieni FT-IR, różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), analizy dynamicznych właściwości mechanicznych (DMA), analizy termograwimetrycznej (TGA) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Oceniono również właściwości wytrzymałościowe, odporność na zużycie ścierne, a także wykonano testy tribologiczne, oznaczono twardość, elastyczność przy odbiciu, gęstość i kąt zwilżania oraz obliczono swobodną energię powierzchniową. Przeprowadzono wstępne badania biologiczne, określające toksyczność opracowanych materiałów. Wybrane próbki otrzymanych materiałów testowano na symulatorze segmentu ruchowego kręgosłupa. Wytworzony implant krążka międzykręgowego po 3 mln cykli nie wykazywał śladów niszczenia spowodowanego użyciem ściernym i nie zmienił swojej charakterystyki wytrzymałościowej.
EN
A series of polycarbonate urethanes (PUR) containing 30, 34 and 45 wt % hard segments was synthesized from oligocarbonate diol (OCD) and dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate (HMDI). The structure and properties of the obtained polymers were characterized using infrared spectroscopy with Fourier transformation (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). The tensile strength properties, hardness, resilience and density of PUR were determined and abrasive wear resistance was evaluated in a tribological test. The surface properties were examined using contact angle measurements and free surface energy was calculated. The preliminary cytotoxicity tests were performed. The selected samples of the obtained materials were tested using the simulator of spine motion segment. The intervertebral disc implant produced from polycarbonate urethane with 34 wt % hard segments showed no signs of decay caused by abrasion wear and did not change its mechanical characteristics after 3 million cycles.
EN
Purpose: The study of axial loading is essential to determine the properties of intervertebral disc. The objectives of this work are (1) to quantify the mechanical properties of porcine lumbar intervertebral discs under static and cyclic compressive loading, and (2) to determine the parameters of a five-parameter rheological model for porcine and compare them with those obtained for human lumbar intervertebral discs. Methods: Thus, the porcine lumbar motion segments were subjected to quasi-static and dynamic compression tests. The quasi-static tests were used to obtain the static stiffness coefficient at different strain rates, while the data from the cyclic compressive tests were used to both determine the dynamic stiffness coefficient and to be fitted in a 5-parameter model, in order to simulate the creep response of the porcine intervertebral discs. Results: The results demonstrated that dynamic stiffness coefficient of porcine discs is between four and ten times higher than the static stiffness coefficient, depending on load applied. The parameters of the rheological model suggested a low permeability of nucleus and endplate during the fast response of porcine discs. In addition, the fast response in terms of displacement is four times higher than those documented for human discs. Conclusions: This study revealed that care must be taken on the comparison between porcine and human discs, since they present different behaviour under quasi-static and dynamic compressive loading.
EN
With the aim to study disc degeneration and the risk of injury during occupational activities, a new finite element (FE) model of the L4-L5-S1 segment of the human spine was developed based on the anthropometry of a typical Colombian worker. Beginning with medical images, the programs CATIA and SOLIDWORKS were used to generate and assemble the vertebrae and create the soft structures of the segment. The software ABAQUS was used to run the analyses, which included a detailed model calibration using the experimental step-wise reduction data for the L4-L5 component, while the L5-S1 segment was calibrated in the intact condition. The range of motion curves, the intradiscal pressure and the lateral bulging under pure moments were considered for the calibration. As opposed to other FE models that include the L5-S1 disc, the model developed in this study considered the regional variations and anisotropy of the annulus as well as a realistic description of the nucleus geometry, which allowed an improved representation of experimental data during the validation process. Hence, the model can be used to analyze the stress and strain distributions in the L4-L5 and L5-S1 discs of workers performing activities such as lifting and carrying tasks.
EN
Composites with the gradient of the Young’s modulus constitute a new group of biomimetic materials which affect the proper distribution of stresses between the implant and the bone. The aim of this article was to examine the mechanical properties of gradient materials based on carbon fibre-polysulfone composite, and to compare them to the properties of a natural intervertebral disc. Gradient properties were provided by different orientation or volume fraction of carbon fibres in particular layers of composites. The results obtained during in vitro tests displayed a good durability of the gradient materials put under long-termstatic load. However, the configuration based on a change in the volume fraction of the fibres seems more advantageous than the one based on a change of the fibres’ orientation. Studied materials were designed to replace the intervertebral disc. The effect of the Young’s modulus of the material layers on the stress distribution between the tissue and the implant was analyzed and the biomimetic character of the gradient composites was stated. Unlike gradient materials, the pure polysulfone and the non-gradient composite resulted in the stress concentration in the region of nucleus pulposus, what is highly disadvantageous and does not occur in the stress distribution of natural intervertebral discs.
EN
The annulus fibrosus is the primary load-bearing component of the intervertebral disc responsible for proper transfer of loads in the spine. The aim of this study was to determine selected mechanical parameters of multilayer specimens of the annulus fibrosus of the intervertebral disc during uniaxial tensile loading. The anatomical location (anterior/posterior) of the test specimens of the annulus fibrosus and its location along the length of the spine were analysed to determine their impact on the maximum failure force, stiffness, the value of Young’s modulus and dissipated energy. The results indicated high energy losses over the five consecutive precondition loops while the value of the force remained at a constant level. The thoracic and lumbar specimens showed the highest values of the parameters analysed. There were also significant changes depending on the anatomical region of the intervertebral disc, where anterior specimens demonstrated higher mechanical values compared to posterior specimens.
PL
W celu uzyskania elastycznego materiału z przeznaczeniem na implant krążka międzykręgowego, wytworzono dwa rodzaje nanokompozytów na osnowie z poliwęglanouretanu (PUR). Do syntezy użyto oligowęglanodioli (OWD) o różnych masach molowych: 1534 g/mol i 1750 g/mol. Każdy z kompozytów zawierał 0,5 % mas. nanokrzemionki o średnim rozmiarze nanocząstek 57 nm. Zbadano właściwości wytrzymałościowe wytworzonych materiałów, przeprowadzono analizę termiczną (TGA), różnicową kalorymetrię skaningową (DSC) oraz dynamiczną analizę mechaniczną (DMA). Budowę chemiczną wytworzonych nanokompozytów potwierdzono na podstawie analizy widm FT-IR a kąt zwilżania wytworzonych materiałów posłużył do oceny właściwości adhezyjnych.
EN
Two types of nanocomposites with polycarbonate urethane (PUR) matrix were made in order to obtain an elastic material intended for the implant of intervertebral disc. Oligocarbonate diols of different molar masses (1534 g/mol and 1750 g/mol) were used for the synthesis. Each of the composites contained 0.5 wt. % silica with an average nanoparticle size of 57 nm. The produced materials were characterized for strength properties and investigated by thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA). The chemical structure of the produced nanocomposites was confirmed on the basis of Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), while the adhesive properties were evaluated by contact angle measurements.
9
Content available remote Zastosowanie tytanu i jego stopów w implantologii i inżynierii biomedycznej
PL
Dolegliwości związane z bólami kręgosłupa stanowią poważny problem medyczny dla pojedynczych osób i dla społeczeństwa. Współczesny styl życia oraz poprawa jego standardów przekłada się w niepokojący sposób na zwiększenie liczby osób cierpiących na zespoły bólowe kręgosłupa. Przyczynia się do tego głównie częste przebywanie w pozycji siedzącej oraz nieprawidłowa postawa (sylwetka), jaka jest przyjmowana przez większość społeczeństwa. Często elementy te przekładają się na niekorzystne obciążenie kręgosłupa powodujące zmiany zwyrodnieniowe. Kręgosłup jest jednym z najważniejszych i najbardziej złożonych struktur kostnych człowieka. Zdarza się, że określone elementy struktury kręgosłupa ulegają uszkodzeniom. Pomimo znacznego rozwoju techniki (zmniejszenie udziału człowieka w realizacji zadań szczególnie niebezpiecznych czy wymagających dużego wysiłku fizycznego), często przyczyną uszkodzeń kostnych kręgosłupa są wypadki losowe związane z przeciążeniem kręgosłupa. Częścią kręgosłupa narażoną w największym stopniu na zmiany zwyrodnieniowe jest jego odcinek lędźwiowy. W tej części kręgosłupa występuje największa siła działająca na poszczególne kręgi i krążki międzykręgowe. Jednym ze sposobów skutecznego leczenia schorzeń kręgosłupa (dyskopatii, „wypadania dysków”) jest metoda implementacji krążka międzykręgowego. Jest metodą nowoczesną i innowacyjną, silnie rozwijaną się na przestrzeni ostatnich lat w krajach zachodnich. Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu na podstawie analizy dotychczas stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych implantów kręgosłupa przedstawił propozycję oceny tego rozwiązania z uwzględnieniem właściwości materiałów i tribologicznych. Badania tribologiczne prowadzono dla 3-częściowego implantu krążka międzykręgowego. Dokonano doboru grupy materiałów na skojarzenia tribologiczne w 3-częściowym implancie kręgosłupa. Wykonano analizę wyników badań tribologicznych uzyskanych za pomocą symulatora do badań implantów krążka międzykręgowego kręgosłupa. Symulator zaprojektowano i wykonano w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Realizuje podstawowe ruchy i obciążenia kręgosłupa (zginanie w płaszczyźnie strzałkowej lub czołowej, przeprost oraz skręcanie osiowe). Wyposażony jest w automatyczny układ pomiarowy pozwalający na rejestrację i pomiar m.in. siły osiowo skręcającej, momentu tarcia, temperatury węzła tarcia czy liczby cykli układu. Wyniki badań tribologicznych były podstawą do oceny intensywności zużycia skojarzeń różnych materiałów krążka międzykręgowego oraz powstających produktów zużycia. Stanowiły także podstawę doboru materiałów i metody obróbki powierzchniowej, ograniczających zużycie elementów trących krążka międzykręgowego.
EN
Ailments associated with spinal pain are a serious problem not only medical but also social. The contemporary style and standard of living of our society and improving standards of living translates into a disturbing way to increase the number of people suffering from spinal pain syndromes. Mainly being too frequent in a sitting position, and abnormal posture (figure) which is accepted by most of society contribute to this. Often these elements translate into a negative load of the spine, causing degenerative changes. The spine is one of the most important and most complex human bone structures. It happens that certain elements of the structure of the spine are damaged. Despite the significant development of technology (which translates into a reduction of human intervention in high-risk tasks that require considerable physical effort) accidents and congestion of the spine often cause damage to bones of the spine. The most vulnerable part of the degenerative lumbar is the spine. This is an area in which there is the greatest force acting on individual vertebrae and intervertebral discs. One way to effectively treat spinal disorders (slipped disc, “prolapse disc”) is a method that involves the implementation of an intervertebral disc. This method is a relatively new and innovative technique that has grown rapidly in recent years in Western countries. Based on the analysis of design solutions to conventional spinal implants, the Metal Forming Institute presented a proposal to assess this approach, taking into account the properties of the materials and tribological properties. A tribological 3-piece intervertebral disc implant has been investigated. A group of materials was also selected for tribological associations in the proposed 3-piece spinal implant. The most important element of the work of scientific research is to analyze the tribological test results obtained in the simulator to study intervertebral disc spinal implants. The testing was designed and conducted at the Metal Forming Institute in Poznan simulator, which implements the basic movements and loading of the spine (bending in the sagittal plane or frontal, hyperextension and axial torsion). The tester is equipped with an automatic measuring system which allows the registration and measurement of for instance, axial twisting force, torque, friction, temperature, friction, or number of cycles of the system. The aim of the study is to evaluate the tribological intensity of various associations of the intervertebral disc material, the study of emerging products and selection of optimal consumption of materials and surface treatments, limiting friction wear test systems.
PL
Wraz z wiekiem i spadkiem aktywności ruchowej, obniża się zdolność krążka międzykręgowego do zachowania prawidłowej koncentracji wody. Stanowi to jedną z przyczyn przyspieszających powstawanie zmian degeneracyjnych w czasie pracy kręgosłupa. W przedstawionej pracy wyznaczono dynamikę procesu uwodnienia elementów segmentu ruchowego kręgosłupa. Równocześnie ocenie poddano wpływ elementów kostnych i chrzęstnych na uwodnienie pierścienia włóknistego krążka międzykręgowego.
PL
W artykule omówiono metody leczenia dysfunkcji kręgosłupa za pomocą implantowania sztucznych krążków międzykręgowych. Wskazano na materiałowe i konstrukcyjne wymagania, które powinien spełniać implant. Podano wyniki badań tribologicznych prowadzonych na symulatorze kręgosłupa zaprojektowanym i wykonanym w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu.
EN
The article discusses treatments for spinal dysfunction by the implantation of artificial intervertebral discs focusing on the material and structural requirements to be fulfilled by the implant. The final results of tribological tests were conducted on the spine simulator designed and built at the Institute for Metal Forming Institute in Poznan.
PL
W artykule scharakteryzowano sposoby leczenia dysfunkcji i urazów kręgosłupa oraz przedstawiono różne elementy konstrukcyjne stosowane w chirurgii kręgosłupa. Z uwagi na bardziej znaczący aspekt społeczny większą uwagę zwrócono na techniki leczenia inwazyjnego wykorzystujące stabilizatory i implanty krążka międzykręgowego. Przedstawiono różne rozwiązania stabilizatorów płytkowych i prętowych. W zakresie implantów międzytrzonowych omówiono rozwiązania konstrukcyjne dotyczące jądra miażdżystego i całego krążka międzykręgowego. Przegląd konstrukcji stabilizatorów i implantów wskazuje na tendencje rozwojowe idące w kierunku przywrócenia ruchomości implantowanego odcinka kręgosłupa. Rozwiązaniami spełniającymi powyższe oczekiwania są mobilne implanty krążka międzykręgowego.
EN
The methods of treating spinal dysfunctions and injuries were characterized and various components used in spinal surgery were presented in this article. More attention was paid to invasive treatment techniques using intervertebral disk stabilizers and implants due to their greater social significance. Various solutions of plate and rod stabilizers were presented. In the scope of interbody implants, design solutions pertaining to the nucleus pulposus and the entire intervertebral disk were discussed. The survey of stabilizer and implant designs indicates developmental tendencies in the direction of restoring mobility of the implanted segment of the spine. Mobile implants of the intervertebral disk are solutions fulfilling the above expectations.
PL
Pierścień włóknisty, wraz z jądrem miażdżystym, stanowi główny element budujący strukturę krążka miedzykręgowego. Na podstawie jednoosiowego testu mechanicznego określono podstawowe właściwościach mechanicznych zewnętrznej warstwy pierścienia włóknistego krążka międzykręgowego. Parametry mechaniczne określono zarówno w część przedniej jak i tylnej segmentu ruchowego dla odcinka piersiowego i lędźwiowego kręgosłupa.
EN
Annulus fibrosus with nucleus pulposus are the building structure of intervertebral disc. Using uniaxial tensile test were determined mechanical properties of outer single lamellar samples of annulus fibrosus. Experimental results were calculated for anterior and posterior margin of motion segments in thoracic and lumbar section of spine.
PL
Znajomość właściwości mechanicznych pierścienia włóknistego krążka międzykręgowego odgrywa istotne znaczenie w określeniu przyczyn powstawania zmian degeneracyjnych w czasie pracy kręgosłupa. Badania zewnętrznej struktury poprawnego fizjologicznie krążka międzykręgowego przeprowadzono w teście jednoosiowego rozciągania. Z otrzymanych charakterystyk mechanicznych wyznaczono zmiany wartości siły oraz energię dyssypacji.
EN
Knowledge of mechanical properties of annulus fibrosus play essential role to understanding effect of degenerative changes in the intervertebral disc at work of the spine. Samples of outer annulus fibrosus nondegenerate discs were tested destructively in uniaxial tensile tests. From the mechanical characteristics curves were determined: value of load and energy dissipation.
EN
The purpose of this study was to use simultaneous micro-tensile and Nomarski DIG optical imaging of 'live' sections of the disc annulus to investigate the fundamental structural mechanisms that create cohesion within and between lamellae.
EN
modem design process should comprise issues covering not only geometrical design, but also anatomical aspects of the bone tissue. It can be realized in the integrated computer techniques, such as: CT (Computer Tomography), CAD (Computer Aided Design), CAE (Computer Aided Engineering). Computer Tomography allows digital description and contour detection of spinal vertebra geometry. Parametrical design of vertebral body was presented. In engineering analysis, the numerical results of strain-stress state simulations are also taken into account.
PL
Choroba krążków międzykręgowych jest to właściwie naturalny proces degeneracyjny, związany ze zużyciem i starzeniem się dysków. Tracą one swoją elastyczność i wytrzymałość na obciążenie statyczne i dynamiczne. Uszkodzenia dysku z obniżeniem jego wysokości, zmniejszenie szerokości otworów międzykręgowych dla korzeni i średnicy kanału kręgowego prowadzi do kompresji korzeni i ucisku rdzenia. Procesy zwyrodnieniowe w kręgosłupie przez ucisk na nerw lub rdzeń, wywołują ból, zdrętwienie, osłabienie czucia i siły mięśni, zburzenie funkcji fizjologicznych. Aktualnie najczęściej wykonywaną operacją leczniczą dyskopatii w zakresie kręgosłupa szyjnego jest discectomia (usunięcie uszkodzonego dysku) i fuzja sąsiednich trzonów materiałem własnym (kość) lub sztucznym (czop węglowy) z użyciem blachy stabilizującej, ta metoda pozwala na szybki powrót pacjentów do normalnego życia. Odtworzenie jednostki ruchowej z zastosowaniem sztucznego dysku daje także możliwości zachowania ruchu w tym segmencie jak też chroni sąsiednie dyski przed przeciążeniem jakie powstaje przy zespoleniu nieruchomym
EN
Degenerative Disc Disease is part of the natural process of growing older. As we age, our intervertebral discs lose their flexibility, elasticity, and shock absorbing characteristics. This process can cause several different symptoms, by nerve root and spinał cord compression leading to pain or numbness as well as motor skill dysfunctions. These symptoms result from the worn out discs not functioning as well as they once did. As they shrink, or change shape the space available for the nerve roots and the spinał cord may become compromised. While a fusion with an anterior cervical plate remains the standard of care, and allows most patients to return to symptom-free normal activities within a very short period of time, the artificial discs will potentially offer another option to patients who suffer from Degenerative Disc Disease. Reconstruction of a failed intervertebral disc with a functional disc prosthesis should offer the same benefits as fusion while simultaneously providing motion and thereby protecting the adjacent level discs from the abnormal stresses associated with fusion.
PL
Obiektem badań jest trójwymiarowy geometryczny oraz mechaniczny model MES krążka międzykręgowego pomiędzy kręgami L2-L3 odcinka kręgosłupa lędźwiowego oraz C5-C6 szyjnego kręgosłupa ludzkiego. Model MP2S poddany został działaniom ściskającej siły osiowej, momentu zginającego oraz skręcającemu. Badania numeryczne odcinka lędźwiowego kręgosłupa są poparte badaniami doświadczalnymi przeprowadzonymi na kręgach kręgosłupa świńskiego. Na odcinku kręgosłupa szyjnego przeprowadzono porównanie dwóch technik operacyjnych Clowarda oraz Robinson-Smitha. Wszystkie badania tmmerjczne zostały przeprowadzone przy użyciu programu ANSYS 5.4.
EN
The main objective of this study is to design three-dimensional geometrical and mechanical FEM model of the intervertebral disc between L2-L3 vertebras in the lumbar and C5-C6 cervical spinal segment. The three-dimensional finite element motion segment was developed and its response to different loads was performed. Numerical studies of the lumbar segment have been consequently compared with the experimental investigation performed on the porcine model by authors. In cervical spinal segment numerically two surgical techniques (Cloward and Robinson-Smith) have been tested. All numerical analysis have been undertaken using ANSYS 5.4 commercial application.
19
PL
Opisano mechanizm powstawania uszkodzeń krążka międzykręgowego w odcinku lędźwiowo-krzyżowym, bazując na dostępnej literaturze. Dokonano podziału na etapy choroby, rodzaje bólów charakterystycznych dla określonyych stadiów oraz opisano objawy neurologiczne towarzyszące tej jednostce chorobowej.
EN
Basing on the literature, this article is describes shortly mechanism of lumbar disc herniations. The pain stages and neurological symptoms of the disease are discussed.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.