Geometria powierzchni ceramicznych i metalowych głów endoprotez stawu biodrowego

• Autorzy: Cwanek J.

Warianty tytułu

EN

Geometry of the ceramics and metal surface on heads of the hip joint endoprostheses

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań SGP 4 nieeksploatowanych głów korundowych, 3 nieeksploatowanych głów cyrkonowych endoprotez stawu biodrowego oraz 4 nieeksploatowanych głów metalowych sztucznych stawów biodrowych Wellera. Badania geometrii powierzchni wykonano aparatem Rank Taylor Hobson (model Talyskan 150). Skanowaniem objęto powierzchnie o wymiarach od 1,0 mm2 do 4 mm2. Badano parametry St, Sz, Sfd, powierzchnię zajmowaną przez mikrojamki (w %), objętość mikrojamek (w žm3/mm2), średnią głębokości mikrokanałów w žm oraz średnią długość mikrokanałów w cm/cm2 . Na powierzchniach głów korundowych i cyrkonowych wartości parametru St zamykały się w granicach od 7,27 do 7,91 žm (x = 7,53 -7,65; žm s = 0,19 - 0,22), Sz od 5,7 do 6,19 žm (x = 5,79 - 5,97; s = 0,18 - 0,21), na powierzchniach głów metalowych St od 1,179 do 1,232 žm (x = 1,199; s = 0,023), Sz od 0,868 - 0,984 žm (x = 0,928; s = 0,05). Powierzchnie głów pokryte były mikrojamkami, które zajmowały od 11,4 - 12% powierzchni. Najwięcej mikrokawern znajdowało się na powierzchni głowy cyrkonowej (450/cm2), trzykrotnie mniej na powierzchni głowy korundowej (150/mm2) i ponad jedenaście razy mniej na powierzchni głowy metalowej (40/cm2 ). Na powierzchni głowy cyrkonowej mikrojamki miały największą objętość (25100 žm /cm2 ), mniejszą objetość na powierzchni głowy korundowej (20800 žm3 /cm2 ) i najmniejszą na powierzchni głowy metalowej (2850 žm3/cm2). Najbardziej rozwiniętą sieć mikrokanałów stwierdzono na powierzchni głowy cyrkonowej (351 cm/cm3), znacznie mniej rozwinięte na powierzchni głowy korundowej (117,0 cm/cm3) i metalowej (99,6 cm/cm3). Najgłębsze mikrokanały występowały na powierzchni głowy cyrkonowej (544 žm), znacznie płytsze na powierzchni korundowej (0,12 žm) i metalowej głowy (0,098 žm).

EN

The article presents the results of the SGP (scanning of surface geometry) researches of non exploited hip joint endoprostheses' heads - 4 corundum, 3 zirconium and it describes the results of 4 metal heads of artificial Weller hip joints. The tests were performed with a Rank Taylor Hobson apparatus (Talyscan 150 model). The area of scanned head surface was 1,0 mm2-4 mm2. The article also examines the parameters St, Sz, Sfd, the surface covered with microcaverns (in %), capacity of microcaverns (in žm3/mm2), the average depth of micro-caverns in žm and average length of microcaverns in cm/cm2. The values of the St parameter on the surfaces of corundum and zirconium heads was from 7,27 to 7,91 fim (x = 7,53 - 7,65; s = 0,19 -0,22), Sz from 5,7 to 6,19 žm (x = 5,79 - 5,97; s = 0,18 - 0,21), St on surfaces of metal heads was from 1,179 to 1,232 žm (x = 1,199; s = 0,023), Sz from 0,868 - 0,984 žm (x = 0,928; s = 0,05). The surfaces of heads were covered with microcaverns which took up from 11,4-12% of the surface. The biggest number of microcavities were located on the zirconium head surface (450/cm2), three times less on the corundum head surface (150/mm2) and more then eleven times less on the surface of the metal head (40/cm2). On the surface of the zirconium head the microcaverns capacity was the highest (25100 žm3/cm2). A smaller volume of microcaverns was on the corundum head (20800 žm3/cm2) and the smallest on the metal head surface (2850 žm3/cm2). On the surface of zirconium head was noticed the most spread net of microchannels (351 cm/cm3), on corundum head it was much less developed (117,0 cm/cm3) and on metal (99,6 cm/cm3). The deepest micocavities were located on the zirconium head surface (544 žm), and the were much shallower on the corundum head surface (0,12 ža) and metal (0,098 žm).

Słowa kluczowe

PL

sztuczny staw biodrowy; geometria powierzchni; głowy korundowe cyrkonowe; głowy korundowe metalowe

EN

hip joint endoprosthesis; surface geometry; corundum, zirconium and metal heads

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 2
• Strony: 107--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cwanek J.

• Uniwersytet Rzeszowski, Wydział Medyczny, Instytut Fizjoterapii, ul. Warszawska 26a, 35-205 Rzeszów

Bibliografia

• [1] Blunt L., Jiang X.: The development of unser - friendly software measurement standards for surface topography software assessment, 10-th International Conference Metrology and Properties of Engineering Surfaces, 4-7 July 2005, 105-114.
• [2] Burcan J., Cwanek J., Gierzyńska-Dolna M., Korzyński M.: Biotribologiczne aspekty smarowania na przykładzie endoprotezy stawu biodrowego, Tribologia, 1996; 4, 338-353.
• [3] Cwanek J., Lubimow W.: Geometriczieskaja struktura powierchnosti gołowok iskusstwiennych tazobiedriennych sustawow (endoprotezow) Weller'a, Wisnik Tiechnołogicznowo Uniwiersitieta Podilja, Techniczni Nauki, Chmielnickij, 2002; 6, cz. 1; 116-121.
• [4] Dąbrowski J.R., Mazurkiewicz Z., Popko J.: Zagadnienia doboru materiałów dla alloplastyki stawów, Nowe Materiały i Technologie dla Medycyny, Politechnika Częstochowska, 1995; 125-137.
• [5] Dowson D.: Wear and creep in total replacement ceramic/polyetylen hip joints, Charnley Total Hip Arthrplasty, 33 years of world - wide experience, Groupe A.C.O.R.A, Lyon, 1995, 149-152.
• [6] Gierzyńska-Dolna M.: Biotribologia. Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2002.
• [7] Grujic J., Sovlj B., Krklec V., Vukelec B.: Analiza tribologiczieskich procesa vestackog zgloba kuka, YUTRIB 91, Kragujevac 1991, 105-110.
• [8] ISO 7206 - 2 Implants of surgery - Partial and total hip joint prosthesis, Part 2: Articulating surfaces made of metallic, ceramic and plastics materials.
• [9] Mccauro G., Pinoci C., Proietti L., Timpanaro M. De Saris V., Magliocchetti G.: Analysis of the catastrophic failure of a THR: the role of the acetabular components, Hip International, 2001, 4, 201-208.
• [10] Neyman A.: Materiały ceramiczne w węzłach ciernych protez stawów biodrowych i kolanowych, Tribologia, 2004; 3; 283-292.
• [11] Niżankowski R., Łanda K., Podmokły A., Bała M. i wsp.: Porównanie opłacalności wybranych rodzajów endoprotez w całkowitej pierwotnej alloplastyce stawu biodrowego i kolanowego. Ocena Technologii Medycznych. Centrum Monitorowania Jakości w Ochronie Zdrowia, Kraków 2002.
• [12] Obłąkowska D.: Modyfikacja powierzchni z tlenku glinu azotkiem tytanu w aspekcie zastosowań medycznych, Problemy Eksploatacji, 2000, 2, 229-244.
• [13] Oczoś K.E., Dzioch T.S.: Phenomena in the spherical surfach grinding of prostheses, Wear, 1984, 96, 45-59.
• [14] Oczoś E.K., Liubimov V.: Struktura geometryczna powierzchni, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2003.
• [15] Pytko S., Kowal A.: Implanty stawu biodrowego człowieka, Mechanika w Medycynie, red. Korzyński M., Cwanek J., 1998, 4, 197-209.
• [16] Schmalzried T.P., Clarke I.C., McKellop H.A.: Bearing surfaced, w The adult hip, red. Callaghan J.J., Rosenberg A.G., Rubash H.E., Philadelphia 1998, 247-285.
• [17] Thomas T.R.: Rough surfaces, Imperia College Press, London 1999.
• [18] Ungethum M, Winkler-Gniewek W.: Tribologie in der Medizin, Tribologie und Schmierungstechnik, 1990; 5; 268-277.