Stereometryczna ocena strukturalno-osteoindukcyjnych właściwości porowatych pokryć implantów dokostnych za pomocą parametrów porodostępności

• Autorzy: Uklejewski R. , Winiecki M. , Mielniczuk J. , Rogala P.

Warianty tytułu

EN

A method of three dimensional appraisal of the structural and osteoinductive properties of the bone graft coating materials with the pore accessibility parameters applied

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Z biomechanicznego punktu widzenia właściwa współpraca elementów tworzących połączenie kości (naturalnego materiału porowatego) z porowatym implantem warunkowana jest m.in. porodostępnością porowatej warstwy pokrywającej implant dla adaptacyjnego wrastania w nią tkanki kostnej. Przez porodostępność należy rozumieć zdolność przestrzeni porów porowatej warstwy pokrywającej implant, do przyjęcia wrastającej w nią tkanki kostnej i utworzenia w ten sposób funkcjonalnego biomechanicznie połączenia porowaty implant-kość, co warunkowane jest wypełnieniem przestrzeni tych porów zmineralizowaną tkanką kostną. Przedstawiono sposób stereometrycznej oceny strukturalno-osteoindukcyjnych właściwości porowatych pokryć implantów dokostnych mocowanych bezcementowo. Zestaw parametrów, tzw. parametrów porodostępności [8, 16, 20], których wartości można wyznaczyć dokonując analizy struktury geometrycznej powierzchni w układzie 3D [9, 12] porowatych pokryć, umożliwia przeprowadzenie oceny właściwości, które cechują zdolność przestrzeni porowej porowatych pokryć implantów do przyjęcia wrastającej w nią tkanki kostnej i - w następstwie - utworzenia połączenia porowaty implant-kość.

EN

Presented is a method of three dimensional appraisal of the structural and osteoinductive properties of the bone graft coating materials when applied by means of non-cemented procedure.

Słowa kluczowe

PL

implant dokostny; pokrycie porowate; ocena stereometryczna; właściwości strukturalno-osteoindukcyjne; porodostępność

EN

bone graft; implant; porous coating; 3D appraisal; structural and osteoinductive properties; pore accessibility

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 82, nr 11
• Strony: 918--921
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Uklejewski R.

autor

Winiecki M.

autor

Mielniczuk J.

autor

Rogala P.

• Zakład Podstaw Bioinżynierii Medycznej, Instytut Techniki Uniwersytetu Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy

Bibliografia

• 1. W.J. ABBOTT, A. FIRESTONE: Specyfying surface quality. J. Mech. Eng. 55 (1933), 569-572.
• 2. J.D. BOBYN, R.M. PILLIAR, H.U. CAMERON, G.C. WEATHERLY: The optimum pore size for the fixation of porous-surfaced metal implants by the ingrowth of bone. Clin. Orthop. 50 (1980), 263-270.
• 3. J.D. BOBYN, G.J. STACKPOOL, S.A. HACKING, M. TANZER, J.J. KRYGIER: Characteristics of bone ingrowth and interface mechanics of a new porous tantalum biomateriał. J. Bone Joint Surg. Br. 81 (1999), 907-914.
• 4. CR. BRAGDON, M. JASTY, M. GREENE, H.E. RUBASH, W.H. HARRIS: Biologic Fixation of Total Hip Implants: Insights Gained from a Series of Canine Studies. J. Bone Joint Surg. Am. 86 (2004), 105-117.
• 5. R.J. FRIEDMAN, Y.N. AN, J. MING, R.A. DRAUGHN, T.W. BAUER: Influence of biomateriał surface texture on bone ingrowth in the rabbit femur. J. Orthop. Res. 14 (1996), 455-464.
• 6. G. GIAVARESI, M. FINI, A. CIGADA, R. CHIESA, G. RONDELLI, L. RIMONDINI, P. TORRICELLI, N.N. ALDINI, R. GIARDINO: Mechanical and histomorphometric evaluations of titanium implants with different surface treatment inserted in sheep cortical bone. Biomaterials 24 (2003), 1583-1594.
• 7. http://www.arcam.com
• 8. J. MIELNICZUK, R. UKLEJEWSKI, M. WINIECKI, P. ROGALA: The poroparameters for evaluation of structural-osteoinductive and mechanical properties of bone-implant porous coating interface. Part 1. Theoretical background on the basis of the poroelastic model of bone. J. Biomech. 39 (2006), Suppl 1, 14.
• 9. K.E. OCZOŚ, V. LIUBIMOV: Struktura geometryczna powierzchni. Rzeszów: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej 2003.
• 10. A.E. PORTER, L.W. HOBBS, V.B. ROSEN, M. SPECTOR: Uitrastructure of the plasma sprayed hydroxyapatite-bone interface predisposing to bone bonding. Biomaterials 23 (2002), 725-733.
• 11. P. ROGALA: European patent nr 072418 B1: Endoprothesis, 1999; US patent nr 5,91,759: Acetabulum endoprothesis and head, 1999; Canadian patent nr 2,200,064: Method and endoprothesis to apply this implantation, 2002.
• 12. K.J. STOUT, L. BLUNT, W. DONG, E. MAINSAH, N. LUO, T. MATHIA, P. SULLIVAN, H. ZAHOUANI: The Development Methods for Characterization of Roughness in 3D. Penton Press, Huddersfield, 2000.
• 13. M. SVEHLA, P. MORBERG, W. BRUCE, B. ZICAT, W.R. WALSH: The effect of substrate roughness and hydroxyapatite coating thickness on implant shear strength. J. Arthrop. 17 (2002), 304-311.
• 14. R. UKLEJEWSKI, M. WINIECKI, T. CZAPSKI, P. ROGALA, J. KOCHAŃSKI: Parametric evaluation of implant porous coatings-the results from representative examples of femoral stems measurements. Inżynieria Biomateriałów 77-80 (2008), 101-103.
• 15. R. UKLEJEWSKI, M. WINIECKI, J. MIELNICZUK, A. AUGUŚCIŃSKI, P. ROGALA: Experimental investigations on the structural-osteoinductive properties of porous coatings on orthopaedic implants. Mach. Dyn. Probl. 30 (2006), 171-180.
• 16. R. UKLEJEWSKI, M. WINIECKI, J. MIELNICZUK, P. ROGALA, A. AUGUŚCIŃSKI: The poroacces-sibility parameters for three-dimensional characterization of orthopaedic implants porous coatings. Metrology MS 15 (2008), 215-226.
• 17. R. UKLEJEWSKI, M. WINIECKI, P. ROGALA, J. MIELNICZUK, A. AUGUŚCIŃSKI, W. STRYŁA: Structural and biomechanical biocompatibility in bone-porous implant fixation region-on the basis of two-phase poroelastic biomechanical model of bone tissue. Inżynieria Biomateriałów 69-72 (2007), 93-95.
• 18. R. UKLEJEWSKI, M. WINIECKI, P. ROGALA: On the structural-adaptive compatibility of bone with porous coated implants on the base of the traditional one-phase and the modern two-phase poroelastic biomechanical model of bone tissue. Inżynieria Biomateriałów 54-55 (2006), 1-13.
• 19. M. WINIECKI, A. AUGUŚCIŃSKI, P. ROGALA, J. MIELNICZUK, R. UKLEJEWSKI: The poroparameters for evaluation of structural-osteoinductive and mechanical properties of bone-implant porous coating interface. Part 2. Experimental results. J. Biomech. 39 (2006), Suppl. 1, S469.
• 20. M. WINIECKI: Badanie mikrogeometrycznych cech konstrukcyjnych porowatych implantów dokostnych i ocena wpływu tych cech na wytrzymałość modelowego połączenia implant-kość. Rozprawa doktorska, Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, 2006.