BazTech - Yadda

1

Numerical analysis of stress and strain pattern occuring in the contact area of cooperating elements of hip and knee joint endoprostheses

Sobociński M., Nabrdalik M.

Prace Naukowe Instytutu Matematyki i Informatyki Politechniki Częstochowskiej

|

2012

|

Vol. 11, nr 4

131-141

EN

The paper presents the numerical analysis of stress and strain occuring in the most wearable parts of hip and knee joint endoprostheses. In the hip joint that would be the pair: the head - cup, and in the knee joint: sled - insert. The complexity of the processes taking place both in natural and artificial joint make is necessary to conduct the analysis on the 3D model and basing on already existing mathematical models. Finite elements method makes it possible to calculate the stress in particular elements of the tested model.

2

Symulacje komputerowe rozkładu naprężeń w polietylenowej wkładce endoprotezy stawu kolanowego w zależności od zmiany jej grubości w efekcie zużycia i wytarcia

Jurkojc J., Gąsiorek D., Iwaniak A., Wojciechowski P., Kusz D.

Engineering of Biomaterials

|

2007

|

Vol. 10, no. 65-66

42-45

PL

W pracy wyznaczono przestrzenny rozkład stanu naprężeń w polietylenowej wkładce endoprotezy stawu kolanowego. Do obliczeń wykorzystano model wkładki uzyskany w wyniku zeskanowania z użyciem skanera 3-D, standardowej endoprotezy kolana używanej do implantacji. W obliczeniach założono, że wkładka jest równomiernie obciążana na obie części: prawą i lewą, a wartość przyłożonego obciążenia została określona dla osoby o masie całkowitej 85 kg. Symulacje rozkładu naprężeń przeprowadzono dla różnych grubości wkładki.

EN

The paper presents three-dimensional stress distribution in the tibial insert endoprothesis knee joint. For simulations was used a model of tibial insert scanned with the use of a 3D scanner, a standard knee endoprothesis knee joint used in implantations. It was assumed in calculation that the tibial insert is distributed on both: right and left sides, and applied load was determined fora person of 85 kg. Simulations of stress distribution was done for different thickness of the tibial insert.

3

Wpływ rodzaju medium smarowego na właściwości tribologiczne polietylenu UHWMPE stosowanego w endoprotezach stawu kolanowego

Jałbrzykowski M., Iwaniak A., Wojciechowski P., Kusz D.

Inżynieria Biomateriałów

|

2006

|

R. 9, nr 58-60

117-120

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych próbek wykonanych z polietylenu stosowanego na wkładki endoprotez stawu kolanowego. Badania prowadzono celem porównania wielkości tarcia oraz zużycia masowego polietylenu w różnych środowiskach. Testy tarciowe wykonano na testerze typu trzpień/tarcza, a przeprowadzono je w warunkach tarcia suchego oraz w środowisku modelowej cieczy smarownej, jakim był roztwór karboksymetylocelulozy. Dodatkowo wykonano też kompozycję zawierającą ciecz smarowną oraz drobiny cementu kostnego. Otrzymane wyniki badań wskazują na zróżnicowane tarcie i zużywanie się badanych próbek. Największe ubytki masowe zaobserwowano w środowisku cieczy zawierającej drobiny cementu kostnego.

EN

The paper presents the results of tribological investigations of some samples made of polyethylene applied for knee-joint endoprostheses inserts. The aim of the research was to compare the friction magnitude and mass wear of polyethylene in different environments. Friction tests were carried out on a pin-on-disc tester in dry friction conditions and in an environment of model lubricating liquid, which in this case was a carboxymethylocelulosis solution. In addition, a compound lubricant consisting of lubricating liquid and bone cement molecules was prepared. The obtained research results show varied friction and wear of the samples investigated. The highest mass decrement was observed in a liquid environment containing bone cement molecules.

4

Charakterystyki tribologiczne polietylenu UHMWPE stosowanego na wkładki endoprotez stawu kolanowego

Jałbrzykowski M., Iwaniak A., Dąbrowski J. R., Wojciechowski P., Kusz D.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 47-53

136--140

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań tribologicznych wkładki endoprotezy stawu kolanowego wykonanej z polietylenu UHMWPE. Wkładkę do badań uzyskano po zabiegu reimplantacji, po dwuletnim okresie jej użytkowania. Badania prowadzono na standardowym testerze tribologicznym typu trzpień/tarcza. W pierwszym etapie badań właściwości tribologicznych polietylenowej wkładki wykonano testy w warunkach tarcia technicznie suchego. Następnie przeprowadzono próby tarciowe z udziałem naturalnej cieczy stawowej. Z uwagi na zróżnicowany rozkład nacisków panujący na powierzchni polietylenowej wkładki, podczas jej pracy w rzeczywistych warunkach, próbki polietylenu pobrano z różnych miejsc powierzchni roboczej wkładki. Porównawczo wyznaczono właściwości tribologiczne polietylenu z miejsc nieobciążonych. Otrzymane wyniki badań tarciowych wskazują na zróżnicowane właściwości tribologiczne badanych próbek.

EN

The paper presents the results of investigating the tribological properties of a knee joint endoprosthesis insert made of the UHMWPE. The insert was obtained during the procedure of reimplentation from an endoprosthesis used by a patient for a period of two years. In the first stage of the examination, tests were carried out under conditions of dry friction. Then, friction tests were conducted in the presence of a natural synovial fluid. Since in real conditions the stress distribu- tions throughout the surface of the polyethylene insert vary, polyethylene samples were taken from different areas of the insert's working surface. The tribological properties of polyethylene in areas not subjected to load were determined by comparison. The results obtained from friction tests indicate diverse tribological properties of the samples investigated, depending on the sampling location.

5

Zużycie tribologiczne polietylenu UHMWPE w endoprotezach stawu biodrowego i kolanowego

Podrez-Radziszewska M., Haimann K., Dudziński W.

Prace Naukowe Instytutu Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2002

|

Vol. 87, nr 27

285-292

PL

W pracy omówiono znaczenie procesów tarcia i zużycia elementów sztucznego stawu. Przedstawiono różnice w tribologii stawu naturalnego i sztucznego. Omówiono problemy związane ze zużyciem polietylenu UHMWPE powszechnie stosowanego w endoprotezach. Zwrócono uwagę na zmiany własności mechanicznych UHMWPE w wyniku biodegradacji. Przedstawiono wyniki badań usuniętych w zabiegu reimplantacji polietylenowych elementów endoprotez z wykorzystaniem metody spektroskopii w IR. Podkreślono niekorzystne działanie powstałych w wyniku tarcia produktów zużycia na warunki biomechaniczne panujące w stawach. Pokazano przykłady uszkodzeń mechanicznych polietylenowych elementów endoprotez usuniętych w zabiegu reimplantacji a także wyniki badań mikroskopowych struktury ich powierzchni.

EN

In the paper significance friction and wear processes in endoprosthesis has been discussed. Differences between the natural and artificial joint have been shown. Ultra high molecular weight polyethylene is commonly used as a component of joint prostheses. Problem of wear UHMWPE has been presented. Attention has been paid to changes in the mechanical properties UHMWPE considering the biodegradation. UHMWPE of retrieved prosthesis components has been studied using IR spectroscopy. Effect of tissue reaction on products of friction and unfavourable changes in the biomechanical conditions considering the wear process have been stressed. Examples of wear and microstructure of retrieved polyethylene components of endoprosthesis have been presented.