Wpływ zmiany kąta antewersji panewki na zużycie endoprotezy stawu biodrowego

• Autorzy: Mróz A. , Wiśniewski T. , Łapaj Ł. , Gierzyńska-Dolina M. , Woźniak W.

Warianty tytułu

EN

The influence of the change of the acetabular cup anteversion angle upon the wear of a hip endoprosthesis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaawansowany proces destrukcji stawu biodrowego w przebiegu wielu schorzeń może być skutecznie leczony z zastosowaniem endoprotezoplastyki tego stawu. W ostatnich latach do praktyki klinicznej wprowadzono endoprotezy nowej generacji, których konstrukcję oparto na doborze skojarzenia materiałowego typu metal-on-metal (MoM). W literaturze medycznej coraz częściej pojawiają się doniesienia, w których autorzy zwracają uwagę na zależność pomiędzy częstością występowania różnego rodzaju niepowodzeń po implantacji sztucznych stawów biodrowych, a wzajemnym ustawieniem komponentów endoprotezy. W Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu wspólnie z chirurgami z Kliniki Ortopedii i Traumatologii Szpitala Klinicznego im. Wiktora Degi podjęto badania mające na celu określenie wpływu wzajemnego ustawienia komponentów endoprotezy typu MoM na opory tarcia i zużycie. Na podstawie wyników badań klinicznych z zastosowaniem tomografu komputerowego określono maksymalne zakresy odchyleń w ustawieniu wzajemnym elementów endoprotez. Przedmiot badań tribologicznych stanowiły endoprotezy stawu biodrowego firmy Zimmer. Panewka i głowa o średnicy 44 mm były wykonane ze stopu Co28Cr6Mo (Metasul). W ramach przeprowadzonych prób tribologicznych określono współczynnik tarcia i zużycie masowe komponentów endoprotez. Przeprowadzono także pomiary chropowatości powierzchni kontaktu oraz dokonano pomiarów geometrii powierzchni trących przed i po próbie. Przeprowadzone próby wykazały, że wzajemny kąt ustawienia panewki względem głowy wpływa na ich zużycie. Na skutek zmniejszenia lub zwiększenia wartości kąta antewersji panewki w odniesieniu do ustawienia zalecanego (kąt antewersji równy 20°) obserwuje się wzrost współczynnika tarcia. Tendencje zmian wartości współczynnika tarcia są zbieżne z ubytkiem masy elementów układu pary trącej (głowa i panewka) oraz korelują ze zmianami chropowatości powierzchni trących.

EN

An advanced process of destruction of a hip joint in the course of numerous diseases may be treated effectively through the replacement of the hip joint. In recent years, new generation endoprostheses have been introduced in clinical practice and their structure was based on a “metal-on-metal” (MoM) articulation type. Medical literature is increasingly flooded with papers, the authors of which refer to a relation between the frequency of occurrence of various types of failures following the total hip replacement and a mutual placement of the endoprosthesis components. In Metal Forming Institute in Poznan in collaboration with the surgeons of the Orthopaedic and Traumatic Surgery Clinic at Wiktor Dega Clinical Hospital undertook a research aimed at a determination of the influence of the placement of MoM endoprosthesis components on the friction resistance and wear. The clinical test results and CT images constitute a basis for determining of the maximum ranges of deviation in the mutual placement of the endoprosthesis elements. Zimmer hip endoprostheses were subject to tribological tests. The acetabular and the head of the diameter of 44 mm were made of Co28Cr6Mo alloy (Metasul). The tribological tests allowed determining the coefficient of friction as well as the mass wear of the endoprostheses components. The tests also included the measurements of the roughness of the contact surface and the geometry of the friction surfaces before and after the tests. The tests showed that the mutual angle of placement of the acetabular cup in relation to the head has effects on the wear of these elements. As a result of a decrease or an increase in the value of the acetabular cup anteversion angle in relation to the recommended placement (the anteversion angle of 20°) we may observe an increase in the coefficient of friction. Trends involving the change of the coefficient of friction correspond to the loss of the mass of the elements of the friction pair (head and acetabular cup) and are correlated with the changes in the value of the roughness of the friction surfaces.

Słowa kluczowe

PL

endoprotezoplastyka; staw biodrowy; symulator SBT-01.1; współczynnik tarcia; zużycie

EN

hip arthroplasty; SBT-01.1 simulator; friction coefficient; wear

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 769--772
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mróz A.

• Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań

autor

Wiśniewski T.

• Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań

autor

Łapaj Ł.

• Klinika Ortopedii Ogólnej, Onkologicznej i Traumatologii, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

autor

Gierzyńska-Dolina M.

• Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań

autor

Woźniak W.

• Klinika Ortopedii Ogólnej, Onkologicznej i Traumatologii, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu

Bibliografia

• [1] Mróz A., Janczak M., Sulej-Chojnacka J., Rybak T., Gierzyńska-Dolna M.: Wpływ kąta ustawienia panewki endoprotezy stawu biodrowego na obciążenie tribologiczne pary trącej „głowa-panewka”. Obróbka Plastyczna Metali 22 (2) (2011) 141÷152.
• [2] Landgraeber S., Quint U., Classen T., TotschM.: Senescence in cells in aseptic loosening after total hip replacemen. Acta Biomaterialia 7 (2011) 1364÷1369.
• [3] Zahiri C. A., Schmalzried T. R., Ebramzadeh E. et al.: Lessons learned from loosening of the McKee-Farrar metal-on-metal total hip replacement. The Journal of Arthroplasty 14 ( 1999) 326÷332.
• [4] Gierzyńska-Dolna M.: Biotribologia. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa (2003).
• [5] Zijlstra W. P., Bos N., Van Raaij J. J.: Large head metal-on-metal cementless total hip arthroplasty versus 28 mm metal-on-polyethylene cementless total hip arthroplasty: design of a randomized controlled trial. BMC Musculoskelet Disord. 9 (2008) 136.
• [6] Gierzyńska-Dolna M., Wiśniewska-Weinert H., Adamus J.: Tribologiczne i materiałowe uwarunkowania stosowania endoprotez stawów. Tribologia 40 (1) (2009) 47÷62.
• [7] Langton D. J., Joyce T. J., Jameson S. S. et al.: Adverse reaction to metal debris follow ing hip resurfacing. The influence of component type, orientation and volumetric wear. The Journal of Boneand Joint Surgery 93 (2011) 164÷171.
• [8] Będziński R.: Biomechanika inżynierska. Zagadnienia wybrane. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (1997).
• [9] Randelli F., Banci L., Alessandro D’A., Visentin O., Randelli G.: Cementless metasul metal-on-metal total hip arthroplasties at 13 years. The Journal of Arthroplasty 27 (2012) 186÷192.
• [10] Patel B., Favero G., Inam F. et al.: Cobalt-based orthopedic alloys: Relationship between forming route, microstructure and tribological performance. Materials Science and Engineering 32 (2012) 1222÷1229.
• [11] Schmalzierd T. P., Tiberi T. J.: Metal-metal reactivity: Houston we have a problem! Orthopedics 33 (9) (2010) 647.
• [12] Huaa X., Wroblewski M., Jina Z., Wanga C. L.: The effect of cup inclination and wear on the contact mechanics and cement fixation for ultra high molecular weight polyethylene total hip replacements. Medical Engineering & Physics 34 (2012) 318÷325.
• [13] Saikko V., Ahlroos V., Revitzer H., Ryti O., Kuosmanen P.: The effect of acetabular cup position on wear of a large-diameter metal-on-metal prosthesis studied with a hip joint simulator. Tribology International 60 (2013) 70÷76.
• [14] Williams D., Royle M., Norton M.: Metal-on-metal hip resurfacing: The effect of cup position and component size on range of motion to impingement. The Journal of Arthroplasty 24 (2009) 144÷151.