Testing the cobalt ion emission on the stand for different angles of positioning the components of the metal–metal hip joint endoprosthesis

• Autorzy: Wiśniewski Tomasz , Libera Michał

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.6899

Warianty tytułu

PL

Stanowiskowe badania emisji jonów kobaltu dla różnych kątów osadzenia komponentów endoprotezy stawu biodrowego typu metal –metal

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with the subject related to the assessment of the influence of the axis angle of the metal components of the hip joint on the emission of cobalt ions. The tribological tests were carried out with the use of a simulator for the examination of hip joint endoprostheses, the structure of which enables the fixation of endoprosthesis components in accordance with the anatomical structure of the human hip joint. During the tests, the simulator performs flexion and extension movements as well as loads occurring in the human hip joint while walking. Loss-wear tests were carried out for nine variants of the “head–cup” system settings. These settings were determined on the basis of CT images obtained from patients after arthroplasty. After the tribological tests were completed, samples of the lubricating fluid with the wear products suspended in it were collected in order to determine the concentration of cobalt ions, which was carried out using the atomic absorption spectrometry method. As a result, the influence of the head antetorsion angle (α) and the acetabular anteversion angle (β) on the concentration of cobalt ions was analysed.

PL

W pracy poruszono problematykę związaną z oceną wpływu kątów elementów endoprotezy stawu biodrowego na emisję jonów kobaltu. Badania tribologiczne przeprowadzono przy użyciu symulatora do badania endoprotez stawu biodrowego, którego konstrukcja umożliwia mocowanie elementów endoprotezy zgodnie z budową anatomiczną stawu biodrowego człowieka. Podczas testów symulator wykonuje ruchy zgięcia i wyprostu oraz obciążenia występujące w stawie biodrowym człowieka podczas chodzenia. Testy zużycia przeprowadzono dla dziewięciu wariantów ustawień układu „głowa–panewka”. Ustawienia te zostały określone na podstawie obrazów CT uzyskanych od pacjentów po endoprotezoplastyce. Po zakończeniu badań tribologicznych pobrano próbki cieczy smarującej z pozostałymi w niej produktami zużycia w celu oznaczenia stężenia jonów kobaltu, co przeprowadzono metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej. W rezultacie przeanalizowano wpływ kąta antetorsji głowy (α) i kąta antewersji panewki (β) na stężenie jonów kobaltu.

Słowa kluczowe

EN

endoprostheses; wear; ion emission

PL

endoprotezy; zużycie; emisja jonów

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 3
• Strony: 57--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wiśniewski Tomasz

• The ŁUKASIEWICZ Research Network – Metal Forming Institute (INOP)

• https://orcid.org/0000-0002-8112-8967

autor

Libera Michał

• Poznan University of Technology, Faculty of Civil and Transport Engineering

• https://orcid.org/0000-0003-2698-9227

Bibliografia

• 1. Murphy L., Helmick C.G.: The impact of osteoarthritis in the United States: a population-health perspective, “Am J Nurs” 2012 Mar, 112 (3 Suppl 1), pp. 13–19.
• 2. Frankel L., Sanmartin C., Conner-Spady B., Marshall D.A., Freeman-Collins L., Wall A., et al.: Osteoarthritis patients' perceptions of “appropriateness” for total joint replacement surgery, Osteoarthritis Cartilage 2012, May 31.
• 3. https://www.bbraun.de.
• 4. Będziński R.: Biomechanika inżynierska. Zagadnienia wybrane, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
• 5. Cwanek J.: Przydatność parametrów struktury geometrii powierzchni do oceny stopnia zużycia sztucznych stawów biodrowych, Wydawnictwo Uniwersytetu Rzeszowskiego, Rzeszów 2009.
• 6. Dumbleton J.H., Manley M.T.: Metal-on-Metal Total Hip Replacement: What Does the Literature Say?, “The Journal of Arthroplasty” 2005, 20, 2, pp. 174–188.
• 7. Mróz A., Janczak M., Sulej-Chojnacka J., Rybak T., Gierzyńska-Dolna M.: Wpływ kąta ustawienia panewki endoprotezy stawu biodrowego na obciążenie tribologiczne pary trącej „głowa–panewka”, “Obróbka Plastyczna Metali” 2011, 22, 2, pp. 141–152.
• 8. Leslie, I., et al., Increased wear of hip surface replacements with high cup angle and head lateralisation in vitro, “Journal of Biomechanics” 2008, 41, p. S6.
• 9. Leslie, I.J., et al.: High cup angle and microseparation increase the wear of hip surface replacements, “Clinical orthopaedics and related research” 2009, 467(9), pp. 2259–2265.
• 10. Saikko V., et al.: The effect of acetabular cup position on wear of a large-diameter metal-on-metal prosthesis studied with a hip joint simulator, “Tribology International” 2013, 60, pp. 70–76.
• 11. Saikko V.: Effect of increased load on the wear of a large diameter metal-on-metal modular hip prosthesis with a high inclination angle of the acetabular cup, “Tribology International” 2016, 96, pp. 149–154.
• 12. Saikko V.: Effect of wear, acetabular cup inclination angle, load and serum degradation on the friction of a large diameter metal-on-metal hip prosthesis, “Clinical Biomechanics” 2019, 63, pp. 1–9.
• 13. Mróz A., et al.: Wpływ technologii wytwarzania wyrobów ze stopu Co28Cr6Mo na ich właściwości fizyczne, mechaniczne i odporność korozyjną, „Inżynieria Materiałowa” 2015, 36(1), pp. 2–8.
• 14. Świeczko-Żurek B.: Biomateriały. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2009.
• 15. Randelli F., Banci L., Alessandro D’A., Visentin O., Randelli G.: Cementless metasul metal on-metal total hip arthroplasties at 13 years, “The Journal of Arthroplasty” 2012, 27, pp. 186–192.
• 16. ISO, Implants for surgery – Metallic materials – Part 14: Wrought titanium 15-molybdenum 5-zirconium 3-aluminium alloy.
• 17. Patel B., Favero G., Inam F. et al.: Cobalt-based orthopedic alloys: Relationship between forming route, microstructure and tribological performance, “Materials Science and Engineering” 2012, 32, pp. 1222––1229.
• 18. Mrozowski J., Awrejcewicz J.: Podstawy biomechaniki, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 2004.
• 19. Portal fizjoterapeuty: https://fizjoterapeuty.pl/anatomia/plaszczyzny-ciala.html (05.07.2021).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).