Analysis of selected roughness parameters describing the degree of surface wear of Weller endoprostheses heads

• Autorzy: Cwanek J. , Czajkowski A. A.

Warianty tytułu

PL

Analiza wybranych parametrów chropowatości opisujących stopień zużycia powierzchni głów endoprotez Wellera

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Introduction and aims: The results of analysis for surface geometry of Weller endoprosthesis heads removed from the aseptic loosening of artificial hip joint are presented in the paper. A dependence between the values of amplitude parameters and time period of endoprosthesis exploitation are shown in this paper. Moreover the dependence between the various amplitude parameters of analysed heads surface is described in the paper. Material and methods: It was tested the surface of 37 heads of Weller endoprosthesis, which were exploited from 5 to 20 years. Measurements of geometrical structure were realized by using the Rank Taylor Hobson Talyscan 150 apparatus. The scanning region of Weller endoprosthesis heads had the range of 1,5-2,0 mm² scanning velocity about 5,0 mm/s. Obtained data were saved and analysed by the Talymap 3.0 computing program. Results: The effect of exploitation of Weller endoprosthesis heads refers to decreasing the values of analysed parameters St, Sz, Sa and Sds. That fact means not only the worse work conditions in the wear point “polyethylene cup - head” of Weller endoprosthesis but also early occurring of aseptic loosening in implanted artificial joint. Conclusions: The dependence between the parameters Sds and St, and also between the parameters Sds and Sz showed rather little correlation with decreasing trend [p<0,05]. The relations between the parameters values Sz and St describing the heads surface of Weller endoprosthesis and time period of their exploitation showed some significant decreasing dependence [p<0,001]. From comparison of parameters St, Sz and Sds implies that each pair of analysed parameters has negative directly proportional relation.

PL

Wstęp i cele: W pracy przedstawiono wyniki analizy geometrii powierzchni głów endoprotez Wellera usuniętych z powodu aseptycznego obluzowania sztucznego stawu biodrowego. W pracy przedstawiono zależność między wartościami parametrów amplitudy i czasem eksploatacji endoprotezy. Ponadto opisano zależności między różnymi parametrami amplitudy powierzchni analizowanych głów. Materiał i metody: Testowano powierzchnię 37 głów endoprotez Wellera, które były eksploatowane od 5 do 20 lat. Pomiary struktury geometrycznej zrealizowano za pomocą aparatu Rank Taylor Hobson Talyscan 150. Obszar skanowania głów endoprotez Weller miał zakres 1,5-2,0 mm² z prędkością skanowania około 5,0 mm/s. Uzyskane dane zostały zapisane i przeanalizowane przez program obliczeniowy Talymap 3.0. Wyniki: Wpływ eksploatacji głów endoprotez Wellera odnosi się do obniżenia wartości analizowanych parametrów St, Sz, Sa i Sds. Fakt ten oznacza nie tylko gorsze warunki pracy w punkcie zużycia „polietylenowa panewka - głowa” endoprotezy Wellera, ale także wczesne pojawienie się aseptycznego obluzowania w wszczepionym sztucznym stawie. Wnioski: Zależność między parametrami Sds i St, a także między parametrami Sds i Sz wykazywała raczej niewielką korelację z tendencją malejącą [p<0,05]. Zależność między wartościami parametrów Sz i St opisującymi powierzchnię główek endoprotezy Wellera a okresem ich eksploatacji wykazała istotną zależność malejącą [p<0,001]. Z porównania parametrów St, Sz i Sds wynika, że każda para analizowanych parametrów ma ujemną wprost proporcjonalną zależność.

Słowa kluczowe

EN

orthopaedics; Weller endoprosthesis; heads exploitation; parameters St; parameters Sz; parameters Sa; parameters Sds

PL

ortopedia; endoprotezy Wellera; eksploatacja głów; parametry St; parametry Sz; parametry Sa; parametry Sds

• Wydawca: Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Szczecinie
• Czasopismo: Problemy Nauk Stosowanych
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 7
• Strony: 157--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Cwanek J.

• Wyższa Szkoła Informatyki i Zarządzania w Rzeszowie, Wydział Medyczny

autor

Czajkowski A. A.

• Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Szczecinie, Wydział Systemów Automotive

Bibliografia

• [1] Będziński R.: Engineering biomechanics. Selected problems. Edited by Technical University of Wrocław, Wrocław 1997 (in Polish).
• [2] Burcan J., Cwanek J., Gierzyńska-Dolna M., Korzyński M.: Biotribological aspects of lubrication on the basis of endoprosthesis of human hip joint. Tribologia 1996, 4, p. 338 (in Polish).
• [3] Cwanek J., Czajkowski A.A., Lubimow W.: Geometrical structure surface of normal and osteoarthrotic articular cartilages of femoral heads. Acta of Bioengineering and Biomechanics 2003; 5 Supplement 1, p.81.
• [4] Cwanek J., Lubimow W.: Geometriczieskaja struktura powierchnosti gołowok iskusstwiennych tazobiedriennych sustawow (endoprotiezow) Weller’a. Wisnik Tiechnołogicznowo Uniwiersiteta Podilja, Chmielnickij 2002, 6: Part 1, p.116 (in Russian).
• [5] Czajkowski A.A., Cwanek J., Lubimow W., Wierzcholski K.: Surface geometry of Weller edoprosthesis heads removed from aseptic loosening. Lecture Notes of The ICB Seminars, Biomechanics-Customized Endoprosthesis-Design, Manufacture and Clinical Applipcations, International Centre of Biocybernetics, World Health Organization, Warszawa 2002, 59, p.105.
• [6] Dorman T., Synder M.: An analysis of selected risk factors of aseptic loosening of hip endoprosthesis. Chirurgia Narządów Ruchu i Ortopedia Polska 2000 2, p.215 (in Polish).
• [7] Dowson D.: Advances in medical tribology. Orthopaedic implants and implant materials. Mechanical Engineering Publications (MEP), London 1998.
• [8] Dumbleton J.H.: Tribology of natural and artificial joints. Tribology Series, 3, Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdfam, Oxford, New York 1981.
• [9] Huiskes R., Verdonschot N.: Biomechanics of artificial joints: The hip. [In:] Basic orthopaedic biomechnaics; 2-nd edition. Editors: Mow VC, Hayes WC. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia, Baltimore, New York, London, Buenos Aires, Hong Kong, Sydney, Tokyo 1997, p.395.
• [10] International Standard ISO 7206-2, Part 2.
• [11] ISO 4287, Geometrical product specifications (GPS) – Surface texture: Profile method Terms, definitions and texture parameters, 1997.
• [12] Luckey H.A., Kubli Jr, F.: Titanum alloys in surgical implants. Symposium on “Medical and Surgical Materials and Devices”, ASTM, Phoenix, Arizona 1981, USA.
• [13] Mow V.C., Foster R.J.: Tribology. [In:] The adult hip. Editors: Callaghan J.J., Rosenberg A.G., Rubash H.E., Lippincott - Raven Publishers, Philadelphia 1998, p. 217.
• [14] Oczoś K.E., Liubimov V.: Geoemtrical structure of surface. Edited by Technical University of Rzeszów, Rzeszów 2003 (in Polish).
• [15] Sosnowski S., Kasprzak H.A., Romaniuk W., Szudrowicz M., Nyc R., Modrzewski J., Śniegocki M.: The failure of hip-joint plastic operation contemporary estimation. Inżynieria Ortopedyczna i Protetyczna 2, Białystok 1999, p.395 (in Polish).
• [16] Stodolnik B.: Biological and material tests of Endocast and Endocast Sl cobalt alloys for medical usage. Proceeding of the 5-th Scientific Seminar on “Mechanics in Medicine”, Rzeszów 2002, p.159 (in Polish).
• [17] Streicher R.M., Semplitsch M., Oberholzer S., Rieker C.: Metal-metal articulation for hip joints implants. Charlney Total Hip Arthroplasty, 33 years of world–wide experience, Groupe A.C.O.R.A., Lyon 1995, p.299.
• [18] Syrret B.C., Acharya A. (edit.): Corosion and degradation of implant materials. Symposium on “Medical and Surgical Materials and Devices”, ASTM, Cansas City, Montana 1987, USA 22-23 May.
• [19] Ungethuem M., Winkler W., Gniewek W.: Tribologie in der Medicin. Tribologie und Schmierungstechnik 1990, 5, p.268.
• [20] Wall A., Dragan S.: Selected aspects of revisional hip arthroplasty on the basis of Register of Removed Orthopaedic Implants. One year data. Chirurgia Narządów Ruchu i Ortopedia Polska 1999, 6, p.627 (in Polish).
• [21] Wierzcholski K.: Tribologie für menschliche Gelenke. Tribologie und Schmierungstechnik 2002, 5, p.5.21 poz.

Uwagi

Opracowanie w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).