Modelowanie i symulacje wytrzymałościowe w stawie biodrowym zaopatrzonym protezą nakładkową jako procedura diagnostyczna przed zabiegiem kapoplastyki

• Autorzy: Madej T. , Ryniewicz A. M.

Warianty tytułu

EN

Modelling and strength simulations in a hip joint equipped with an overlay prosthesis as a diagnostic procedure before the hip resurfacing operation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W opracowaniu przedstawiono modelowanie elementów nakładkowych stosowanych w kapoplastyce stawu biodrowego i ich wirtualną aplikację do odwzorowanych w tomografii komputerowej i zrekonstruowanych struktur kostnych pasa biodrowego pacjenta. Dla przestrzennie przyjętego układu obciążeń w programie FENAP NE/Nastran v. 8.3 dokonano obliczeń wytrzymałościowych i wyznaczono rozkłady naprężeń i przemieszczeń w implantowanym biodrze. Wyniki pozwoliły na analizę elementów konstrukcyjnych endoprotezy, strefy kontaktu nakładki głowowej i panewki oraz ich oddziaływania na kość miedniczną i kość udową operowanego biodra.

EN

The study presents the modelling of overlay elements used in hip resurfacing and their virtual application into the patient’s reconstructed bone structures that had been imaged in Computed Tomography (CT). Strength calculations were conducted and in the implanted hip distributions of stresses and displacements were determined for accepted, three-dimensional configuration of loads in FEMAP/Nastran v. 8.3. The results allow the analysis of constructional elements of the endoprosthesis, the contact zone of overlay of head and cup, as well as their influence on the pelvic and femoral bones of the operated hip.

Słowa kluczowe

PL

kapoplastyka; staw biodrowy; kontakt; modelowanie; metoda elementów skończonych; symulacje wytrzymałościowe

EN

hip resurfacing; hip joint; contact; modelling; finite element method; strength simulations

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 2
• Strony: 115--128
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Madej T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Ryniewicz A. M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
• Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum, Wydział Lekarski, Katedra Protetyki Stomatologicznej, ul. Montelupich 4, 31-155 Kraków

Bibliografia

• 1. Bergman G., Deuretzbaher G., Heller M., Graichen F., Rohlmann A., Strauss J., Duda G. N.: Hip contact forces and gait patterns from routine activities. Journal of Biomechanics 34 (2001), s. 859-871.
• 2. Coulter G., Young D. A., Dalziel R. E., Shimmin A. J.: Birmingham hip resurfacing at a mean of ten years: results from an independent centre, J Bone Joint Surg Br. 94(3)2012, s. 315-321.
• 3. Cwanek J.: Przydatność parametrów struktury geometrii powierzchni do oceny zużycia sztucznych stawów biodrowych. Wydawnictwo Uniwersytetu Rzeszowskiego, Rzeszów 2009.
• 4. Czerwiński E.: Problemy realopllastyki rewizyjnej stawu biodrowego w Polsce i na świecie. XXXIII Scientific Congress of Polish Orthopedic and Traumattology Society, Kraków, Skinder s.c. 2000, s. 35.
• 5. Hull P., Baxter J.A., Lewis C., Kordas G., Foguet P., Prakash U.: Metal-on-metal hip resurfacing with uncemented fixation of the femoral component. A minimum 2 year follow up, Hip Int. 21(4), 2011, s. 475-478.
• 6. Krzesiński G.: Wytrzymałościowe aspekty projektowania i analizy inżynierskiej układów implant-kość. Tom 5 - Biocybernetyka i inżynieria rehabilitacyjna. Red. tomu Będziński R. Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, Warszawa 2004.
• 7. Madej T., Ryniewicz A. M.: Tests of cemented endoprostheses of hip joint using numerical models, Methods of applied sciences, Vol. 6, Informatics and media, electrical engineering, biomechanics and bioengineering, science and technique development, Szczecin: Wydawnictwo PPH ZAPOL 2010, s. 123-130.
• 8. Madej T., Ryniewicz A. M.: The material-structure estimation of endoprostheses of hip joint in the numerical simulations, Engineering of Biomaterials 95, 2010, s. 22-32.
• 9. Madej T., Ryniewicz A. M.: The simulation of contact mechanics in endoprostheses of the hip joint by complex load state, Przegląd Lekarski t. 64, 2007, s. 104-108.
• 10. Madej T.: Modelowanie strefy ruchowej endoprotezy stawu biodrowego w aspekcie biomateriałów, rozprawa doktorska AGH, Kraków 2008.
• 11. Madhu T. S., Akula M. R., Raman R. N., Sharma H. K., Johnson V. G.: The Birmingham hip resurfacing prosthesis: an independent single surgeon's experience at 7-year follow-up, J Arthroplasty 26(1), 2011, s. 1-8.
• 12. Ryniewicz A., Ryniewicz A. M.: Measurement method and strategy of evaluation of the joint shape and articulation surface profile, Journal Instituto Nazionale di Ricerca Metrologica, Torino Italy 2008/11, s. 65-73.
• 13. Ryniewicz A. M.: Analiza mechanizmu smarowania stawu biodrowego człowieka. Monografia nr 111, ISSN 0867-6631 UWND AGH, Kraków 2002.
• 14. Ryniewicz A. M.: Analiza geometrii strefy współpracy biołożysk w aspekcie tribologii i choroby zwyrodnieniowej stawów oraz opracowanie teoretycznych podstaw do konstrukcji endoprotez. Projekt badawczy nr 5T07B 00124 KBN 2006.
• 15. Ryniewicz A. M., Madej T.: Biomechanics analysis in the hip joint after total alloplasty with various variants of cemented endoprostheses, Mechanika w Medycynie, Rzeszów 2010, s. 253-264.
• 16. Ryniewicz A. M, Madej T.: The analysis of biomechanical state in a hip joint after complete alloplastics with different variant of cementless endoprosthesis, Tribologia 2010.41/2, s. 137-152.
• 17. Ryniewicz A. M., Madej T.: The estimation of constructions of cementless endoprostheses of hip joint using finite element method, Methods of applied sciences. Vol. 6, Informatics and media, electrical engineering, biomechanics and bioengineering, Wydawnictwo PPH ZAPOL Dmochowski, Szczecin 2010, s. 141-150.
• 18. Schleicher I., Haselbacher M., Mayr E., Kaiser P. M., Lenze F. W., Keiler A., Nogler M.: Accuracy of navigation in hip resurfacing with different surgeons and varying anatomy, Comput Aided Surg. 17(2) 2012, s. 77-85.
• 19. Treacy R. B., McBryde C. W., Shears E., Pynsent P. B: Birmingham hip resurfacing: a minimum follow-up of ten years, Bone Joint Surg Br. 93(1), 2011, s. 27-33.
• 20. Van Der Bracht H., Eecken S. V., Vyncke D., Van Dooren J., Jansegers E.: Clinical and functional outcome of the Birmingham hip resurfacing, Acta Orthop Belg. 77(6), 2011, s. 771-776.
• 21. www.zimmer.co.uk/z/ctl/op/global/action/l/id/9226/template/MP.