Projekt i analiza obliczeniowa implantu krążka międzykręgowego odcinka szyjnego kręgosłupa przeznaczonego do wytwarzania za pomocą technologii przyrostowych

• Autorzy: Surma Krzysztof , Adach Martyna , Dębowska Martyna , Turlej Patrycja , Szymczyk Patrycja

Warianty tytułu

EN

Design and computational analysis of the intervertebral disc implant of the cervical spine designed for production using incremental technologies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł został poświęcony projektowi spersonalizowanego sztucznego implantu krążka miedzykręgowego odcinka szyjnego kręgosłupa. Praca zawiera analizę wstępną związaną z prawidłowym funkcjonowaniem krążka podczas obciążenia, doborem materiałów oraz metody wykonania implantów z wykorzystaniem technologii addytywnych SLS i SLM. Przy wykorzystaniu analizy MES przeprowadzono symulację wytrzymałościową implantu w warunkach obciążenia odcinka szyjnego wynikającego z zadanej pozycji ciała.

EN

The article is devoted to the design of a personalized artificial implant of the intervertebral disc of the cervical spine. The work contains preliminary analysis related to the proper functioning of the disc during loading, selection of materials and methods of implant preparation using SLS and SLM additive technologies. Using the MES analysis, strength simulation of the implant was carried out under load conditions of the cervical segment resulting from the position of the body.

Słowa kluczowe

PL

krążek międzykręgowy; odcinek szyjny kręgosłupa; technologie przyrostowe; implant; metoda elementów skończonych; MES

EN

intervertebral disc; cervical spine; incremental technologies; implant; Finite Element Method; FEM

• Wydawca: Katedra Biomechatroniki, Wydział Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Aktualne Problemy Biomechaniki
• Rocznik: 2019
• Tom: z. 17
• Strony: 111--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz.

Twórcy

autor

Surma Krzysztof

• Koło Naukowe BioAddMed, Wydział Mechaniczny, Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Adach Martyna

• Koło Naukowe BioAddMed, Wydział Mechaniczny, Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Dębowska Martyna

• Koło Naukowe BioAddMed, Wydział Mechaniczny, Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Turlej Patrycja

• Koło Naukowe BioAddMed, Wydział Mechaniczny, Politechnika Wrocławska, Wrocław

autor

Szymczyk Patrycja

• Katedra Technologii Laserowych, Automatyzacji i Organizacji Produkcji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Wrocławska, Wrocław

Bibliografia

• [1] 3DP – Druk przestrzenny. Świat Druku 3D, 25 04 2013. [Online]. Available: http://swiatdruku3d.pl/3dp-druk-przestrzenny/. [Data uzyskania dostępu: 14 04 2019].
• [2] Carter D., Hayes W.: Bone compressive strenght: the influence of density and strain rate. Science, vol. 194, no. 4270, pp. 1174-1176, 12 1976.
• [3] Chanstsoulis M., Świątkowska-Wróblewska K., Skrzek A., Urbanowska J., Chamela-Bilińska D., Zwoliński J., Sakowski J.: Wykorzystanie biowchłanialnych implantów w leczeniu operacyjnym choroby zwyrodnieniowej kręgosłupa szyjnego. Acta Bio-Optica et Informatica, pp. 66-69, 01 2019.
• [4] Chrzan M., Michnik R., Nowakowska K.: Ocena obciążeń w odcinku szyjnym kręgosłupa podczas użytkowania gogli do wirtualnej rzeczywistości. Aktualne Problemy Biomechaniki, nr 13, pp. 5-12, 2017.
• [5] de Leva P.: Adjustments to Zatsiorsky-Seulyanov's segment interia parameters. J. Biomech vol. 29 no. 9, pp. 1223-1230, 08 1996.
• [6] Gierzyńska-Dolna M., Lijewski M., Mróz A.: Tribologiczne aspekty doboru materiałów na implanty krążka międzykręgowego kręgosłupa. Tribologia nr 3, 2014.
• [7] Gzik M.: Biomechanika kręgosłupa człowieka. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2007.
• [8] Gzik M., Lewandowska-Szumieł M., Pawlikowski M., Wychowański M.: Biomechanika i Inżynieria Rehabilitacyjna: Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2015.
• [9] Jardini L., Larosa M. A., Kaasi A., Kharmandayan P.: Additive Manufacturing in Medicine. Materials Science and Materials Engineering, 2017.
• [10] Karagaraj S. V. F. R., Zhil'tsova T. V., Oliveira M., Simoes J.: Mechanical properties of high density polyethylene/carbon nanotube composite. Composites Science and Technology, pp. 3071-3077, 2007.
• [11] Kolasa M., Pełka R., Kolasa P.: Regulowana proteza trzonu szyjnego połączona z płytką szyjną. The Journal of Spine Sugery, pp. 52-58, 2012.
• [12] Leniowska L., Korzyński M.: Mechanika w medycynie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2014.
• [13] Mańko M., Zubrzycki J., Karpiński R.: The impact of the artificial intervertebral disc on functioning the lumbar spine. Journal of Technology and Exploitationin Mechanical Engineering Vol. 1, pp. 33-58, 2015.
• [14] Marciniak J.: Biomateriały. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2013.
• [15] Meinck O., Kaempfe D., Weickman H., Friedrich C., Vathauer M., Warth H.: Mechanical properties and electrical condutivity of carbon-nanotube filled polyamide-6 and its blends with acrylonitrile/butadiene/styrene. Polymer, pp. 739-748, 2004.
• [16] Nałęcz M.: Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna. Tom 4: Biomateriały, Akademickia Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2016.
• [17] Nałęcz M.: Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna. Tom 5 Biomechanika i inżynieria rehabilitacyjna., Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit, Warszawa 2004.
• [18] Ngo T. D., Kashani A., Imbalzano G., Nguyen K. T. Q., Hui D.: Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges. Composites Part B: Engineering, vol. 143, pp. 172-196, 15 06 2017.
• [19] Nowacki J., Dobrański L. A., Gustavo F.: Implanty śródszpikowe w osteosyntezie kości długich. Opec Access Library, p. vol. 11(17), 2012.
• [20] Olszówka M., Maciąg K.: Nowoczesne trendy w medycynie. Fundacja na rzecz promocji nauki i rozwoju TYGIEL, Lublin 2015.
• [21] Paulsen J. F.: Atlas anatomii człowieka Sobotta. Ogólne pojecia natomiczne. Narządy ruchu, ERDA, Wrocław 2017.
• [22] PE 300 (PE-HD), Plastics Group, 2019. [Online]. Available: https://www.plastics.pl/produkty/tworzywa-techniczne/polietylen-pe/pe-300-pe-hd-. [Data uzyskania dostępu: 14 04 2019].
• [23] Poliamid (PA), Plastem, [Online]. Available: http://www.plastem.pl/oferta/tworzywa-sztuczne/poliamid-pa/. [Data uzyskania dostępu: 14 04 2019].
• [24] Rozwiązania z tworzyw sztucznych, [Online]. Available: https://www.ensingerplastics.com/pl-pl/polwyroby/produkty/pa6-tecamid-6-natural. [Data uzyskania dostępu: 28 03 2019].
• [25] Ryniewicz A. M., Otto M.: Wpływ biomateriału zespolenia śródszpikowego na efektywność zaopatrzenia złamania kości piszczelowej. Aktualne Problemy Biomechaniki , 2018.
• [26] Ślimak P., Wolański W., Gzik M.: Wpływ stabilizacji przedniej na biomechanikę odcinka szyjnego kregosłupa człowieka. Aktualne Problemy Biomechaniki, 2011.
• [27] Świeczko-Żurek B., Zieliński A., Ossowska A., Sobieszczyk S.: Biomateriały. Politechnika Gdańska, Gdańsk 2011.
• [28] Uhlmann E., Kersting R., Klein T. B., Cruz M. F., Borille A. V.: Additive manufacturing of titanium alloy for aircraft components. Procedia CIRP, vol. 35, pp. 55-60, 2015.
• [29] WOLFTEN Tytan Alloy Grade 5, [Online]. Available: https://www.wolften.pl/files/downloads/TYTAN%20ALLOY%20GRADE%205.pdf?fbclid=IwAR276fimFipB0PORQvanvhFvDxKxXO60W4jYV_0MRKGWaLn1ogDi8wSutMw. [Data uzyskania dostępu: 31 05 2019].