Zagadnienie biomechanicznej biokompatybilności kości i materiałów konstrukcyjnych implantów ortopedycznych w świetle współczesnego dwufazowego porosprężystego modelu tkanki kostnej

• Autorzy: Winiecki M.

Warianty tytułu

EN

Problem of the biomechanical biocompatibility of bone and constructional materials for bone implants in the light of modern two-phase poroelastic model of bone tissue

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Konstrukcję układu biomechanicznego kość-implant, np.: konstrukcję sztucznego stawu biodrowego tworzącą konstrukcję nośną organizmu charakteryzuje zespół cech materiałowych, geometrycznych i dynamicznych, dobranych ze wzglądu na osiągniecie założonego celu. Analiza zagadnienia zgodności strukturalno-biomechanicznej kości i biomateriału wszczepu rozpatrzona na podstawie nowego dwufazowego porosprezystego modelu tkanki kostnej może dostarczyć nowych przesłanek odnośnie zwiększenia poziomu niezawodności wszczepianych sztucznych stawów i wydłużenia okresu ich eksploatacji bez konieczności reimplantacji. Praca przedstawia istotę porosprezystego modelu tkanki kostnej oraz własne badania właściwości mechanicznych kości.

EN

The construction of biomechanical system bone-implant e.g. construction of artificial hip joint, composing carrying construction of living organism, is characterized by set of material, geometrical and dynamic attributes, selected to fulfil required assumptions. The principal goal of biomechanical research of orthopaedic implants is to provide durability and stability of considered biomechanical system. Biomaterials assigned for orthopaedic implants and for bone graft substitutes have to satisfy series of requirements connected not only with biological response of living tissue. Analysis of structural-biomechanical compatibility of bone tissue and constructional materials of bone implant considered on the grounds of modem two-phase poroelastic model for bone tissue might afford additional knowledge required for increasing of reliability of discussed constructions and extension of its operating period without necessity of reimplantation. This paper presents the essence of the two-phase poroelastic model of bone illustrated with owns research of mechanical properties of bone.

Słowa kluczowe

PL

model kości; ortopedyczne; materiały porowate; współpraca na powierzchni kość-implant

EN

model of bone; porous orthopedic implants; biosubstitute; bone-implant interface

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2004
• Tom: nr 2
• Strony: 74--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz.

Twórcy

autor

Winiecki M.

• Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. [phone], fax [phone],

Bibliografia

• [1] An Y. H., Draughn R. A. (red.): Mechanical Testing of Bone and the Bone-Implant Interface, CRC Press, Boca Raton, London, New York Washington DC, 2000.
• [2] Biot M.A.: Theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solid. I. Low-frequency range, J. Acoust. Soc. Am., 1956, 28(2), s. 179–191.
• [3] Bourbie T., Coussy O., Zinszner B.: Acoustics of Porous Media, Huston TX, Gulf-Publ. Co., 1987.
• [4] Carter D. R., Hayes W. C.: The compressive behavior of bone as a two-phase porous structure, J. Bone Jt Surg., 1977; 59A (7): 954-962.
• [5] Cowin S. C.: Bone poroelasticity, J. Biomechanics, 1999, 32, s. 217–238.
• [6] Currey J. D.: Bones: Structure and Mechanics, Princetown University Press, Princeton and Oxford, 2002
• [7] Dickson G. R.: Methods of Calcified Tissue Preparation, Department of Anatomy, The Queen’s University of Belfast, 1984.
• [8] Huiskes R., Vendonschot N.: Biomechanics of artificial joint: the hip, w: Mow V. C., Hayes W. C. (red.): Basic Orthopedic Biomechanics, Lippincott Williams & Wilkins, New York 1997.
• [9] Huiskes R., Vendonschot N.: Failure Scenarios and the Innovation Cycle, w: Callaghan J. J., Rosenberg A. G. Rubash H. E.: The Adult Hip, Lippincott-Raven Publishers, Philadelphia, New York, 1998, s.171-186.
• [10] Kusz D.: Zastosowanie badania densytometrycznego w ocenie wyników endoprotezoplastyk stawu biodrowego z uwzględnieniem komputerowej symulacji rozkładów naprężeń w tkance okołoprotezowej, (rozpr. hab.), Wyd. Śląskiej Akademii Medycznej, Katowice 1988.
• [11] Kubik J., Cieszko M., Kaczmarek M.: Dynamika nasyconych materiałów porowatych. Wydawnictwo Inst. Podst. Probl.. Techniki PAN, Warszawa 2000.
• [12] Marciniak J.: Biomateriały, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• [13] Morcher E.W.: Hydroxyapatite coating of prostheses, J. Bone and Joint Surg. 73-B, No. 5, 1991, s. 705-706
• [14] Mow V. C., Hayes W. C.: Basic Orthopedic Biomechanics, Lippincott Williams & Wilkins, New York 1997.
• [15] Prendergast P. J.: Biomechanical Techniques for Pre-clinical Testing of Prostheses and Implants, Wyd. AMAS, Warszawa, 2001.
• [16] Prendergast P. J.: Bone Prostheses and Implants, w: Cowin S. C. (red.): Bone Biomechanics Handbook, 2. Ed., CRC Press, Boca Raton, Fl USA, 2001.
• [17] Rogala P., Uklejewski R., Stryła W.: Współczesny porosprężysty model biomechaniczny tkanki kostnej. Część 1 i 2, Chirurgia Narządów Ruchu i Ortopedia Polska, 2002, 67 (3), s. 309–316; 68 (4), s. 395–403.
• [18] Rogala P., Uklejewski R., Stryła W.: Współczesny porosprężysto-elektryczny model biomechanicznoelektrofizjologiczny tkanki kostnej, w: Biliński P. J. (red.) Ortopedia i Traumatologia u Progu Nowego Millenium, Wydawnictwo Stowarzyszenia na Rzecz Rozwoju Ortopedii Bydgoskiej (ISBN 83-87383-62-7), Bydgoszcz
• 2002, s. 336-340.
• [19] Salzstein R. A., Pollack S. R.: Electromechanical potentials in cortical bone – II. Experimental analysis, J. Biomech., 1987, 20 (3), s. 271–280.
• [20] Salzstein R. A., Pollack S. R., Mak A. F. T., Petrov N.: Electromechanical potentials in cortical bone – I. A continuum approach, J. Biomechanics, 1987, 20 (3), s. 261–270.
• [21] Scott G. C., Korostoff E.: Oscillatory and step response: Electromechanical phenomena in human and bovine bone, J. Biomech., 1990, 23 (2), s. 27–43.
• [22] Sřballe K.: Hydroxyapatite ceramic coating for bone implant fixation, Acta Orthopaedica Scandinavica, Suppl.. 255, 64, 1993.
• [23] Turner C. H., Burr D. B.: Experimental techniques for bone mechanics, w: Cowin S. C. (red.): Bone Biomechanics Handbook, 2nd ed., Boca Raton, CRC Press, USA, 2001.
• [24] Uklejewski R.: Kość jako wypełniony płynem dwufazowy ośrodek porowaty, Prace Inst. Podst. Probl. Techniki PAN, nr 16/1992.
• [25] Uklejewski R.: O efektach elektromechanicznych w porowatej kości zbitej wypełnionej płynem fizjologicznym i efekcie akustoelektrycznym w trzonach kości długich mokrych, Warszawa, Wyd. Inst. Biocybern. i Inż. Biomed. PAN, Warszawa 1994.
• [26] Uklejewski R., Winiecki M., Rogala P., Czapski T.: On mechanoelectric and electroacoustic properties of bone, Part 1. Mechanoelectric properties of cortical bone, Proceedings of the VIII International Conference “Theoretical and Experimental Problems of Materials Engineering”, Prievidza, Słowacja, wrzesień 2003 r.
• [27] Uklejewski R.: Theory of the eletromechanical potentials generation in a fluid-filled cortical bone, Biocyberbetics and Biomedical Engineering, 13, 1-4, 1993
• [28] Winiecki M., Czapski T.: Własności mechatroniczne i elektroakustyczne kości, cz. 1. Własności mechatroniczne kości korowej, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej, Maszyny Robocze i Transport, 2004, nr 57, /w druku/.
• [29] Wolff J.: Das Geset der Transformation de Knochen [The Law of Bone Remodelling], Springer-Verlag, Berlin, 1892.