Geometrical identification of form of biobearings working surfaces and defect of joint cartilage.

• Autorzy: Ryniewicz A.

Warianty tytułu

PL

Geometryczna identyfikacja kształtu powierzchni roboczych biołożysk oraz ubytków chrząstki stawowej.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper there is presented the own method identification of form of biobearings working surfaces and of geometrical estimation of the articulation cartilage defects imaged using magnetic nuclear resonance. There were examined three animal and three human specimen knees using computer tomography (CD, magnetic resonance (MR) and coordinate control machine (CCM). The joint cartilage was artificial destroyed and the loss was measured. Visualization of working surfaces and assessment of geometry and size of cartilage damages using MR were performed. Then, measurements of shape joint surfaces and damages were conducted using CCM, followed by damage modelling using finite elements method in Ansys, FEMAP and NE Nastran packages. Research into CT was carried out to identify form and position of bone structures and to verify bone defects.

PL

W pracy przedstawiono własną metodę identyfikacji kształtu powierzchni roboczych biołożysk i geometrycznego szacowania rozległości uszkodzeń chrząstki stawowej obrazowanej metodą magnetycznego rezonansu jądrowego. Badaniu poddano trzy preparaty stawowe zwierzęce i trzy preparaty ludzkie stawów kolanowych, w których uszkodzono chrząstkę stawową. Preparaty zbadano z użyciem spiralnej tomografii komputerowej (TK), magnetycznego rezonansu jądrowego (MR) i współrzędnościowej maszyny pomiarowej (WMP). Przeprowadzono wizualizację powierzchni roboczych oraz oceniono geometrię i rozmiar uszkodzenia chrząstki, stosując MR. Następnie wykonano pomiary kształtu powierzchni stawowych i uszkodzenia z zastosowaniem WMP. Ubytki modelowano metodą elementów skończonych w pakietach Ansys, FEMAP i NE Nastran. Badanie TK przeprowadzono celem identyfikacji kształtu i położenia struktur kostnych oraz zweryfikowania rozmiarów ubytków kostnych.

Słowa kluczowe

EN

joint surface; shape measurement; defect identification; modelling; joint cartilage; biobearing

PL

powierzchnia stawowa; pomiar kształtu; identyfikacja uszkodzeń; modelowanie; chrząstka stawowa; biołożysko

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 29, nr 4
• Strony: 45--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Ryniewicz A.

• Cracow University of Technology, Production Engineering Institute, Cracow, al. Jana Pawła II 36, phone: (0-48, 12) 628-32-27

Bibliografia

• [1] R. BĘDZIŃSKI: Biomechanika inżynierska. Zagadnienia wybrane. Oficyna Wydawnicza Politechnki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
• [2] J. BURCAN: Badania ruchu kończyn dolnych w aspekcie biotribologicznych uwarunkowań. Mat. III Konf. Nauk.-Techn. Mechanika 97. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1997.
• [3] J.H. DUMBLETON: Tribology of natural and artificial joints. Elsevier, Amsterdam 1981.
• [4] G. BENTLEY, T. MINAS: Treating joint damage in young people - Science, Medicine and the Future - Statistical Data Included. British Medical Journal, (2000)6, 311-312.
• [5] R.L. TAYLOR, P. WRIGGERS: Smooth surface discrimination for large deformation frictionless contact. Report No UCB/SEMM-99-04. Edited by Bo Jacobson, Joost J. Kalker. Springer, Vien 2000.
• [6] A. RYNIEWICZ: Analiza mechanizmu smarowania stawu biodrowego. Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, AGH nr 111, Kraków 2002.
• [7] P.M. CASHMAN, M.E. CARTER, R.I. KITNEY: Interactive 3D visualization of magnetic resonance images of the knee joint. Med. Biol. Eng., (1997), Suppl. 2, 792-798
• [8] R.I. KITNEY, P.M. CASHMAN, M.E. CARTER, M. GARIBA, A.A. CARTER MR and computer - based visualization techniques for the detection of cartilage damage in osteoarthritis of the human knee. Radiology, (1999)213, 204-208.
• [9] J.K.T. LEE, S.S. SAGEL, R.J. STANLEY, J.P. HEIKEN: Computed body tomography with MRI correlation. Lippincot - Raven Publishers, New York 2001.
• [10] T.H. BERQUIST: MRI of the musculoskeletal system. Lippincot Williams & Wilkins, Baltimore 2001.
• [11] D.G. DISLER, T.R. Mc CAULEY, C.G. KELMAN, M.D. FUCHS, L.M. RATNER, C.R. WIRTH et al.: Fat-suppressed three-dimensional spoiled gradient-echo MR imaging of hyaline cartilage defects in the knee; comparison with standard MR imaging and arthroscopy. Am. J. Roentgenology, (1996)167, 127-32.
• [12] P.A. KAPLAN, R. DUSSAULT, C.A. HELMS, M.W. ANDERSON, N.M. MAJOR: Musculoskeletal MRI. W. B. Saunders Company, Philadelphia 2001.
• [13] T.B. MOELLER, E. REIF: Normal findings in CT and MR. Thieme, Stuttgart 2000.
• [14] C.G. PETERFY, D.S. HOWARD: Imaging the patellofemoral joint: current status and future directions. Am. J. Knee Surgery, (1997)2, 109-120.
• [15] D.W. STOLLER: Magnetic resonance imaging in orthopaedic & Sports Medicine. Lippincott - Raven Publishers, New York 1997.
• [16] A.M. RYNIEWICZ, B. JURAS, A. RYNIEWICZ, J. GAWLIK: Measurement method of hip joint bone on the coordinate measuring machine. Proc. 12th Int. DAAAM Symp., Viena 2001, 419-421.