Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena konstrukcyjno-materiałowa cementowych endoprotez stawu biodrowego w symulacjach numerycznych

Madej T., Ryniewicz A. M.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 95

22--32

PL

W pracy dokonano przestrzennego modelowania cementowych endoprotez stawu biodrowego. Uwzględniono różne konfiguracje geometryczne elementów składowych: głów, trzpieni i wielowarstwowych panewek z różnych biomateriałów. Endoprotezy osadzano wirtualnie w strukturach kostnych zrekonstruowanych na podstawie badań diagnostycznych z wykorzystaniem tomografii komputerowej. Różne warianty konstrukcji endoprotez aplikowano do około-stawowego układu kostnego pacjenta. W zamodelowanych geometrycznie i materiałowo obiektach badań wprowadzono kontakt węzłowy na granicy: tkanki kostnej i cementu kostnego, cementu i zewnętrznej powierzchni panewki, cementu i powierzchni trzpienia oraz między warstwami panewek. W strefie współpracy głowy endoprotezy i panewki właściwej zadano kontakt z możliwością ruchu. Po wprowadzeniu utwierdzeń i obciążeń przeprowadzono obliczenia numeryczne z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Symulacje numeryczne obejmowały wyznaczenie map rozkładu naprężeń zredukowanych i przemieszczeń wypadkowych w obiektach badań. Otrzymane wyniki pozwoliły na ocenę charakteru oddziaływania sztucznego stawu i sposobu jego osadzenia na otaczające tkanki kostne. Umożliwiły wyznaczenie ewentualnych stref przeciążenia tkanek lub braku kompresji. Takie przedkliniczne symulacje pozwalają na optymalny dobór konstrukcji endoprotezy do warunków anatomicznych indywidualnego pacjenta.

EN

The elaboration presents the three-dimensional modeling of cemented endoprostheses of hip joint. Different geometrical constructions of components: heads, stems, and multilayer cups from various bio-materials were taken to consideration. The endoprostheses were virtually placed in bone structures which were reconstructed on the basis of diagnostic investigation using computer tomography. Few variants of construction of endoprostheses were applied to the periarticular osseous system of an individual patient. In geometrical and material modeled testing objects the nodal contact was introduced. It was put on the boundary: bone tissue and bone cement, cement and external surface of cup, cement and stem surface and between layer of cups. The contact with movement possibility was set in the cooperation head and cup zone. When the constraints and loads had been applied, the numerical calculations using finite element method were carried out. These numerical simulations included determination of maps of reduced stresses pattern and resultant displacements in the tested objects. The outcome obtained in simulations allowed to estimate the character of interaction of artificial hip joint and the method of its seating on the surrounding bone tissues. What is more, it was enabled to calculate eventual overload zones of tissues or deficient of compression. Such preclinical simulations let to achieve optimal selection of endoprostheses construction for anatomical conditions of an individual patient.

2

Sliding polymers in the joint alloplastic

Kowalewski P., Wieleba W.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2007

|

Vol. 7, no 4

107-119

EN

Endoprostheses make it possible to replace a sick or damaged joint with man-made elements. Thanks to numerous clinical trials and to progress in the manufacturing technology, the devices of this type are now more and more modern and reliable. Materials used in endoprostheses have been subject to continuous modifications. The principal reasons of failures in the implantation or artificial joints are the loosening of the graft, often due to the infection caused by products of wear of polymer elements, improper grafting or improper co-operation between the implant and tissue. Additionally, after a dozen or so years of exploitation, needed is the reoperation of the endoprosthesis due to its wear. An improvement in the sliding properties and wear resistance of the polymer elements of endoprostheses will contribute to the reduction of pathologies and reimplantations as well as to the elongation of their service life. Numerous studies have been carried out at present to explain the process of wear of polymcr inserts used in hip and knee endoprostheses. In the case of an implanted joint, the forces of friction are higher than those in a natural joint. Additionally, theses forces are variable in time, which adds fatigue aspects and bone/implant integration impacts to the problem. Mechanical and tribological properties of ultra-high molecular weight polyethylene contributed to the fact that this material has becn the principal sliding polymer employed in the joint alloplastic. Improvement in reliability and anticipation of wear pattcrns in endoprosthesis are priorities in the current research.

PL

Endoprotezy pozwalają na zastąpienie chorego lub uszkodzonego stawu elementami wykonanymi przez człowieka. Istniejące obecnie urządzenia tego typu dzięki licznym doświadczeniom klinicznym oraz rozwojowi technologii ich produkcji stają się coraz bardziej nowoczesne. Ciągłej modyfikacji podlegają materiały wykorzystywane w węzłach tarcia endoprotez. Podstawowymi przyczynami niepowodzeń implantacji sztucznych stawów jest obluzowanie się wszczepu, często spowodowane infekcją wywołaną produktami zużycia elementów polimerowych, nieprawidłowym wszczepieniem lub nieprawidłową współpracą implantu z tkanką żywą. Ponadto po okresie kilkunastu lat niezbędna jest wymiana wszczepionej endoprotezy na skutek jej zużycia. Poprawa właściwości ślizgowych i odporności na zużycie elementów polimerowych endoprotez, zmniejszyłoby ryzyko powikłań i reimplantacji, oraz wydłużyło okres stosowania implantu. Obecnie prowadzone są liczne badania mające na celu wyjaśnienie procesu zużywania polimerowych wkładek stosowanych w endoprotezach stawu kolanowego oraz biodrowego. W przypadku implantowanego stawu siły tarcia są większe niż w przypadku naturalnego biołożyska, dodatkowo obciążenia posiadają zmienny charakter, co powoduje pojawienie się aspektu wytrzymałości zmęczeniowej urządzenia oraz wplywu na zespolenie kość implant. Własności mechaniczne i tribologiczne polietylenu o ultra wysokim ciężarze cząsteczkowym (UHMWPE), zdecydowały, iż stał się on podstawowym polimerem ślizgowym stosowanym walIoplastyce stawów. Poprawa niezawodności, trwałości oraz przewidywalność zużywania się węzłów tarcia endoprotezy są priorytetowymi kierunkami w badaniach prowadzonych w tej dziedzinie.

3

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.