Badania własności mechanicznych kości wołowych i wieprzowych

• Autorzy: Kajzer A. , Kajzer W. , Basiaga M. , Kuna E.

Warianty tytułu

EN

Study of the mechanical properties of ox and pig bones

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Celem prowadzonych badań było określenie własności wytrzymałościowych wieprzowych i wołowych kości udowych. Wartości te są niezbędne w numerycznych i doświadczalnych analizach układu kość - implant, które przeprowadza się podczas projektowania ich nowych postaci konstrukcyjnych. W ostatnich latach implanty stosowane są do leczenia złamań kości nie tylko u ludzi, ale coraz częściej u zwierząt. Dlatego też wiedza dotycząca własności wytrzymałościowych kości umożliwia optymalny dobór własności biomateriału metalowego oraz implantu w celu zapewnienia prawidłowej stabilizacji zrostu kostnego. W warunkach fizjologicznych na kości udowe najczęściej działają siły ściskające i zginające, z tego względu w pracy przedstawiono wyniki jednoosiowej próby ściskania i trójpunktowego zginania próbek pobranych z kości o różnej wilgotności. Do badań wytypowano 3 grupy próbek: I - próbki świeże, II - próbki suszone przez 24 dni i III - próbki suszone przez 30 dni. W wyniku przeprowadzonych prób wyznaczono wartości modułu Younga, wytrzymałości na ściskanie i zginanie próbek ze wszystkich grup badawczych. Na podstawie uzyskanych wyników i analiz literaturowych stwierdzono, że największymi wartościami własności wytrzymałościowych charakteryzują się kości zwierząt o większej masie. Dla zwierząt o kościach długich mniejszych można więc zastosować implant o mniejszym umocnieniu, a tym samym mniejszej sztywności. Przeprowadzone badania stanowią pierwszy etap analiz i w dalszym etapie zostaną uzupełnione i rozszerzone o kolejne badania wytrzymałościowe w tym twardości próbek po kontrolowanym sposobie i czasie suszenia.

EN

The aim of this study was to determine the mechanical properties of pig and ox femoral bones. Those values are necessary for numerical and experimental analyses of the bone-implant system, conducted during designing new structural solutions for the system. In recent years implants have been used not only to treat bone fractures in humans, but also, increasingly often, in animals. Therefore, knowledge of mechanical properties of bones allows for optimal selection of the metallic biomaterial and the implant properties in order to provide adequate stabilisation for the bone union. In physiological conditions, femoral bones are usually subjected to compressive and bending forces, therefore, the paper presents the results of a uniaxial compressive test and a three-point bending test on the samples obtained from bones with different moisture content. Three groups of samples were selected for the research: I - fresh samples, II - samples dried for 24 days and III - samples dried for 30 days. as a result of the tests conducted, Young's modulus values were determined, as well as ultimate compressive strength and bending strength for the samples from all the groups tested. On the basis of the results and literature data it was concluded that the highest values of mechanical properties are revealed in the bones of animals with higher mass. For animals with smaller long bones an implant with less reinforcement, therefore less rigid, can be used. The tests conducted constitute the first stage of analysis, and at future stages they will be supplemented with and extended by further tests on the mechanical properties, including hardness of the samples after drying with the use of a controlled method and time.

Słowa kluczowe

PL

kości zwierzęce; badania wytrzymałościowe; własności mechaniczne

EN

animal bones; mechanical test; mechanical properties

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 16, no. 119
• Strony: 45--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Kajzer A.

• Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska, ul. Gen. Charlesa de Gaulle'a 72, 44-800 Zabrze

autor

Kajzer W.

• Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska, ul. Gen. Charlesa de Gaulle'a 72, 44-800 Zabrze

autor

Basiaga M.

• Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Śląska, ul. Gen. Charlesa de Gaulle'a 72, 44-800 Zabrze

autor

Kuna E.

• Studenckie Koło Naukowe Inżynierii Biomateriałów „SYNERGIA", Katedra Biomateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, Politechnika Śląska, ul. Gen. Charlesa de Gaulle'a 72, 44-800 Zabrze

Bibliografia

• [1] Norma PN-EN ISO 10993-1: Biologiczna ocena wyrobów medycznych. Ocena i badanie.
• [2] Gzik M., Wolański W., Tejszerska D.: Badania eksperymentalne sposobów mocowania śrub stabilizacji kręgosłupa. Modelowanie Inżynierskie. Gliwice (2009) 45-50.
• [3] Kiel M., Basiaga M., Szewczenko J., Kus W., Kokot G., Wadek T.: Numerical and experimental analysis of spine's transpedicular stabilizer. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 41(1-2) (2010) 124-130.
• [4] Kajzer A., Ordon J.: Surface Damage of Intramedullary Nails Used In Veterinary. Engineering of Biomaterials 96-98 (2010) 49-53.
• [5] Samsel J.: Osteosynteza kości nadgarstkowej III u koni pod kontrolą artroskopową. Życie Weterynaryjne 85(5) (2010) 440-444.
• [6] Samsel J.: Zachowawcze i operacyjne leczenie złamania kości promieniowej u dwóch dorosłych koni - opis przypadków klinicznych. Życie Weterynaryjne 88(5) (2013) 398-401.
• [7] Degórska B., Sterna J.: Protezowanie stawu biodrowego u psów, Życie Weterynaryjne 82(2) (2007) 110-113.
• [8] Sadowska J., Kromka-Szydek M.: Zmiany własności mechanicznych kości zwierzęcych w zależności od stopnia nawilżenia preparatu. Materiały Konferencyjne. Majówka Młodych Biomechaników (2012) 93-94.
• [9] Marciniak J: Biomateriały w chirurgii kostnej, wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• [10] Będziński R.: Biomechanika inżynierska, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
• [11] Nikodem A., Dobrzański Z.: Influence of calcium content in feed phosphate on mechanical properties of bone tissue. Engineering of Biomaterials 109-111 (2011) 78-80.
• [12] Ritchie R.O., Koester K.J., Ionova S., Yao W., Lane N.E.,Ager III J.W.: Measurement of the toughness of bone: A tutorial with special reference to small animal studies. Bone 43 (2008) 798-812.

Uwagi

PL

Praca została sfinansowana ze środków Centrum Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej.