Stress State Analysis In The Femur After The Implantation Of The Anatomical Centega Type Stem

• Autorzy: Więckowski W.

Warianty tytułu

PL

Analiza stanu naprężenia w kości udowej po implantacji anatomicznego trzpienia typu Centega

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The relationship between the stiffness of the endoprosthesis stem and the bone stiffness, depending substantially on the geometrical and material features of the implant, influences significantly the long-lasting bio-functionality of the artificial hip joint. In this paper the results of the numerical FEM calculations of this stresses and strain energy density distribution in the bone tissue of the model of a proper femur and a femur after implantation of the modern anatomical stem of the Centega cement endoprosthesis have been presented. The results obtained from the calculations show significant influence of the implantation of the endoprosthesis stem on the change of loading transfer method in the bone region. The observed phenomenon is a main factor determining the adaptive processes occurring in the bone.

PL

Decydujący wpływ na długotrwałą biofunkcjonalność sztucznego stawu biodrowego ma relacja sztywności trzpienia endoprotezy do sztywności kości, która w znacznej mierze zależy od cech geometrycznych i materiałowych implantu. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych, przy zastosowaniu MES, rozkładu naprężeń oraz gęstości energii odkształcenia w tkance kostnej w modelu prawidłowej kości udowej oraz w modelu kości udowej po im-plantacji nowoczesnego trzpienia anatomicznej endoprotezy cementowej Centega. Uzyskane wyniki obliczeń wykazują znaczący wpływ, implantacji trzpienia endoprotezy, na zmianę sposobu przenoszenia obciążeń w obszarze kości, co jest głównym czynnikiem decydującym o przebiegu procesów adaptacyjnych zachodzących w kości.

Słowa kluczowe

EN

Centega endoprosthesis; hip joint alloplasty; FEM; simulation

PL

endoproteza Centega; protezoplastyka stawu biodrowego; symulacja MES

• Wydawca: Uniwersytet Jagielloński - Collegium Medicum ; Index Copernicus Sp. z o.o.
• Czasopismo: Bio-Algorithms and Med-Systems
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 2, no. 3
• Strony: 47--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Więckowski W.

• Department of Biomedical Engineering, Częstochowa University of Technology, Armii Krajowej Str. 21, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• 1. ADINA.Theory and Modeling Guide, Adina R&D, INC.1997
• 2. 2. Aesculap, CENTEGA – Panta Rhei, Prospekt Nr O-191-01
• 3. Alusio F. V., Christensen Ch. P., Urbaniak J. R..: Ortopedia, Wydawnictwo Medyczne Urban&Partner, Wrocław 2000
• 4. Balin A.: Mechaniczne i materiałowe uwarunkowania stabilności trwałości endoprotezy stawu biodrowego – studium zagadnienia, Inżynieria Materiałowa, nr 2/1997.
• 5. Bergman G., Deuretzbacher G., Heller M. i in.: Hip contact forces and gait patterns from routine activities, Journal of Biomechanics, 34 (2001), 859-871.
• 6. Będziński R.: Biomechanika inżynierska. Zagadnienia wybrane, Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
• 7. Funken S.: Änderung des femoralen Offset durch Implantation handelsüblicher Hüftprothesen, Duisburg 2004
• 8. Kowalczyk R: Numerical Evaluation of sensitivity of stress distribution in bone to geometrie parameters of endoprosthesis. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, No. 3, vol. 37(1999), 555-577
• 9. Krzesiński G., Zagrajek I: Modelowanie własności mechanicznych kości. Biology of Sport, vol. 15, suppl. 8,1998, 238-243.
• 10. Kusz D.: Biomechaniczne aspekty endoprotezoplastyk stawu biodrowego, Inżynieria Materiałowa, nr 2/1997.
• 11. Kusz D. Okrajni J.: Komputerowa symulacja rozkładów naprężeń w modelach kości udowej prawidłowej oraz po implantacji trzpieni typu Weller, Centrament i Parhofer-Monch. Chirurgia Narządów Ruchu i Ortopedia Polska, 65 (5), 519-527, 2000.
• 12. Łaskawiec J., Michalik R.: Zagadnienia teoretyczne i aplikacyjne w implantach, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• 13. Marciniak J.: Biomateriały. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• 14. Prendergast P. J.: Finite element models in tissue mechanics and orthopaedic implant design, Clinical Biomechanics, vol. 12, No 6, pp 343-366, 1997.
• 15. Prendergast P. J.: Biomechanical techniques for pre-clinical testing of prostheses and implants. Centre of Excellence for Advanced Materials and Structures, Lecture notes 2, Warszawa 2001.
• 16. Puzicha D.F., Miehlke R.K., Sundermann H.H., Strocker R: Early results after primary hip replacement with the „centega" stem. ERASS Congress in Montpellier 18-20 October 2001: Symposium.
• 17. Reilly D. T, Burstein A. H.: The Mechanical properties of cortical bone. The Journal of Bonę and Joint Surgery, vol. 56-A, no. 5(1974), 1001-1022
• 18. Wall A., Dragan Sz.: Postępy chirurgii ortopedycznej w aspekcie rozwoju biomechaniki, Acta of Bioengineering and Biomechanics, vol 1, supl. 1, 1999, s. 535-539
• 19. Więckowski W.,Włodarski J.,Szarek A. Szyprowski J.,: Prognozowanie wyników alloplastyki biodra z wykorzystaniem badań numerycznych, Kwartalnik Ortopedyczny, vol.58, nr 2, s. 167-173, 2005
• 20. Wittmann J., Ziółkowski W., Krzemiński M., Omernik M.: Ocena przydatności klinicznej trzech rodzajów trzpieni endoprotez bezcementowych stawu biodrowego w oparciu o materiał Kliniki, Chirurgia Narządów Ruchu i Ortopedia Polska, 1996, LXI, Supl. 3A, s. 31-35
• 21. Ziółkowski W., Kamiński M., Doerr-Winogradow K., Ostojski R.: Radiologiczne i histologiczne zmiany w jałowym obluzowaniu udowej części endoprotezy stawu biodrowego według Wellera, Chirurgia Narządów Ruchu i Ortopedia Polska, 1996, LXI, supl. 3A,s. 121-125