Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 17

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  cement chirurgiczny
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
PL
W pracy przeprowadzono analizę rozkładu naprężeń i odkształceń w układzie biomechanicznym powstałym po zabiegu cementowej endoprotezoplastyki stawu biodrowego. W tym celu opracowano numeryczny model sztucznego stawu biodrowego. Metodą elementów skończonych (MES), przeprowadzono statyczną symulację wytrzymałościową układu implant-tkanka kostna w warunkach obciążeń odzwierciedlających początkową fazę podporową chodu. Uwzględniono zmianę właściwości mechanicznych cementu chirurgicznego na bazie PMMA po modyfikacji proszkiem ceramicznym.
EN
In this work it has been conducted the analysis of the stresses and deformation distribution in the biomechanical structure formed after surgery Hip Arthroplasty Cemented. For this purpose it has been developed a numerical model of an artificial hip joint. By means of finite element method (FEM), the static simulation of the implant-bone tissue structure, in the load conditions reflecting the incipient support gait, has been carried. It has been considered the change of the mechanical properties of the surgical cement based on the PMMA.
2
Content available remote Prediction of crack propagation direction in the cemented total hip prosthesis
EN
The major inconvenient of the Poly methyl methacrylate (PMMA) is the crack formation; this phenomenon takes place during the polymerization process which is the result of an exothermic chemical reaction. In this context, this study aims to predict the behavior of macros cracks situated in the most heavily loaded sites in newly used bone cement. In fact, the prediction of crack propagation directions in bone cement during exercising the most practiced activity by patients allows determination of the most favorable cracking directions and subsequently provides orientations for the studies aiming to fight against this phenomenon.
PL
Praca koncentruje się na zagadnieniu modyfikacji cementu chirurgicznego na bazie PMMA cząstkami węgla szklistego w postaci proszku o granulacji 40-160 μm i udziale masowym od 1,6% do 3,1%, pierwotnie w celu obniżenia temperatury polimeryzacji, a następnie w celu zwiększenia trwałości cementu w środowisku organizmu i poprawy właściwości biologicznych granicy międzyfazowej cement-kość. Przeprowadzono badania procesu polimeryzacji cementu niemodyfikowanego oraz modyfikowanego węglem szklistym. Symulując obciążenia cementu podczas ruchu człowieka, a także oddziaływanie środowiska organizmu, przeprowadzono badania zmęczeniowe niskocyklowe próbek z cementu niemodyfikowanego i modyfikowanego w stanie wyjściowym, po moczeniu w roztworze Ringera i po naświetlaniu promieniami RTG w warunkach takich, jak w czasie prześwietlania pacjentów. Cement modyfikowany węglem szklistym implantowano do kości udowych zwierząt doświadczalnych (królików). W warunkach obciążenia zmęczeniowego niskocyklowego cement na osnowie PMMA modyfikowany domieszką węgla szklistego wykazywał mniejszą prędkość cyklicznego pełzania w porównaniu do cementu bez domieszki. Cement modyfikowany węglem szklistym po starzeniu w środowisku roztworu Ringera oraz po naświetlaniu promieniami RTG zachował w większym stopniu swe właściwości lepkosprężyste, niż cement bez domieszki. Wynika z tego, że domieszka węgla szklistego ograniczyła postęp procesu starzenia cementu chirurgicznego. Wyniki badań mikroskopowych preparatów histologicznych pobranych z doświadczalnych królików, którym zaimplantowano zmodyfikowany węglem cement nie wykazały cech świadczących o zwiększonym nasileniu procesów patologicznych. Wykazano, że modyfikacja fizyczna cementu chirurgicznego poprzez zastosowanie domieszki węgla szklistego może obniżyć maksymalną temperaturę układu polimeryzującego.
EN
This paper focuses on the issue of modification of PMMA-based surgical cement with glassy carbon in the form of powder with 40-160 μm granulation, in the amount of 1.6-3.1 w/w %, originally in order to lower the polymerization temperature, and then to increase the durability of cement in the organism environment and to improve biological properties of the cement-bone interphase boundary. Examinations were conducted of the polymerization of both unmodified and modified cement. Simulating a load of cement when the human gait, as well as the impact of the environment of the body, low cycle fatigue tests were carried, using the unmodified and modified cement samples in the initial state, aged in Ringer’s solution and after irradiation with X-RAY. Cement doped with glassy carbon was implanted into femoral bone of experimental animals (rabbits). Under low-cycle fatigue conditions the PMMA-based cement modified with a glassy carbon additive showed a lower cyclic creep rate compared to cement with no additive. After ageing in Ringer’s solution and X-ray exposure the cement modified with glassy carbon retained its viscoelastic properties to a larger degree than the cement with no additive. Therefore, the glassy carbon additive limited the progress of the ageing process of surgical cement. The results of microscopic examinations of histological specimens extracted from laboratory rabbits implanted with cement modified with glassy carbon did not reveal any properties which would indicate increased intensity of pathological processes. A physical modification of bone cement by using a glassy carbon additive caused a decrease in the maximum temperature of polymerizing system.
PL
W pracy przeprowadzono badania procesu polimeryzacji cementu chirurgicznego na bazie PMMA domieszką węgla szklistego w postaci proszku. Określono podstawowe charakterystyki mechaniczne otrzymanego kompozytu polimerowego. Podjęto próbę oceny właściwości użytkowych tego biomateriału pod względem możliwości jego zastosowania w ortopedii.
EN
In this study has been carried examination of polymerization process bone cement modified with glassy carbon powder. It has been described mechanical characteristics of received polymer’s composite. We tried to assess useful properties of this biomaterial under possibility use it in orthopeady.
PL
W pracy opisano matematycznie zjawisko cyklicznego pełzania cementu chirurgicznego, jakie zaobserwowano podczas badań zmęczeniowych niskocyklowych. Badaniom poddano cement chirurgiczny o nazwie Palamed oraz cement Palamed modyfikowany węglem szklistym w postaci proszku o granulacji 60 μm i udziale 3,2% mas. Wykorzystując model reologiczny standardowy, oceniono wpływ domieszki węgla szklistego na wielkość odkształcenia w warunkach cyklicznego pełzania. Stwierdzono korzystny wpływ tej domieszki na zachowanie się cementu w warunkach obciążeń zmiennych. Obliczenia przeprowadzono przy wykorzystaniu programu matematycznego „Mathcad 14”.
EN
Mathematically description of cyclic creep phenomena in surgical cement which occurred at low cycle fatigue tests has been attempted in this paper. It has been examined bone cement Palamed and Palamed modified with glassy carbon powder of 60 µm granulation and 3,2% in mass fraction. Calculation of deformation changes in time for the elaborated model of cyclic creep has been done. It was stated that glassy carbon has advantageous influence on behavior bone cement in conditions of changeable loadings. Calculations have been made by using program Mathcad 14.
6
Content available remote Fracture properties of an acrylic bone cement
EN
This study investigated experimentally the fracture properties, i.e., the fatigue strength, the resistance to crack propagation and the fracture toughness, of an acrylic bone cement (CemexĆĘ RX). The mean endurance limit was determined following the staircase method. The endurance limit was estimated at 9.2 MPa. The fatigue crack propagation rate was measured according to the ASTM E647 standard. The equation of the line fitting the crack growth per cycle (da/dN) versus the stress-intensity factor range (ŁGK), in a logˇVlog graph, was used to calculate the empirical constants of ParisˇŚ law for the selected bone cement: da/dN (m/cycle) = 3.56ˇP10ˇV7ˇPŁGK (MPaˇPm1/2)5.79. This power-law relationship described well (R2 = 0.96) the growth rate in the stable crack growth region, i.e., in the mid ŁGK range. The fracture toughness KIC of the bone cement was determined according to the ASTM E399 standard. The KIC mean value was 1.38 MPaˇPm.. These experimental results provide the set of necessary inputs for numerical studies aimed to investigate the damage accumulation process in the mantle fixing cemented prostheses.
7
Content available remote Computer modelling of the heat flow in surgical cement during endoprosthesoplasty
EN
Purpose: The problem of the modelling of the surgical cement behavior during implantation has been presented in the paper. The purpose was to find the proper model describing the temperature fields in the bone during the surgery treatment. Design/methodology/approach: Computer modelling has been used to predict the temperature influence on the bone tissue during polymerization process. Findings: During orthopaedic surgical procedures with the use of methyl polymethacrylate surgical cements, the temperature sometimes reaches 80 degrees centigrade, which causes atrophy of the bone tissue. The process occurs locally, since it depends on both the amount of polymerization heat generated during the reaction and on the heat exchange conditions at cement-bone tissue and bone cement - implant boundaries. Striving to better understand the above-mentioned phenomena through a model approach, models were developed under the study to calculate temperature distributions in the bone and in implant components during the procedure of endoprosthesis stem implantation. Calculations were made for different cement layer thickness variants and for different amount of cement concentrated around the top of the stem. The characteristics of temperature changes with time in different points of the bone and cement have been determined and temperature distributions in bone and cement for selected instants of time have been worked out. Practical implications: The analysis carried out makes it possible to determine the location of areas most threatened with an adverse effect of an elevated temperature. In each case, they are located in the vicinity of the top of the endoprosthesis stem. These conclusion together with obtained data should be important for the surgeons during surgical operation. Originality/value: The work presents the own method of heat flow modelling during the polymerization of surgical cements. The results of the own method of the heat source characteristic description has been shown as well.
PL
Opis zjawiska przepływu ciepła w warstewce cementu chirurgicznego i możliwości ograniczenia niekorzystnego wpływu cementu na organizm człowieka wymaga dokładnego poznania procesu polimeryzacji w ujęciu termodynamicznym. Szczególne znaczenie ma przy tym zagadnienie opisu źródła ciepła będącego efektem reakcji chemicznej, którego czasowe charakterystyki decydują o intensywności oddziaływania polimeru na organizm. Praca koncentruje się na opisie źródłowego pola temperatury w warstewce cementu chirurgicznego. Przedstawiono w niej wyniki pomiarów umożliwiających wyznaczenie charakterystyk wewnętrznego źródła ciepła w cemencie. W pracy wyznaczono rozkład temperatury w płycie dla różnych wartości współczynnika wyrównywania temperatury. Wykonano pomiary temperatury cementu polimeryzującego pomiędzy dwiema ściankami drewnianych foremek w kąpieli wodnej o temperaturze 37 °C. Wyznaczono wpływ domieszki A1203 na właściwości cieplne kompozytu PMMA + A1203 oraz na temperaturę maksymalną w procesie polimeryzacji. Opracowany model procesu przepływu ciepła pozwala ocenić kierunek zmian spowodowany dodatkami komponentów, oraz oszacować wartość temperatury maksymalnej dla danego ich udziału objętościowego. Praca wskazuje na potrzebę dalszych badań zjawiska przepływu ciepła w warstewce cementu chirurgicznego.
EN
A description of the heat flow phenomenon in a surgical cement layer and of the chance to reduce the disadvantageous influence of surgical cement on the human organism (Fig. 1) requires in-depth understanding of the polymerization process from the thermodynamic point of view. The problem of a description of the heat source, being the effect of a chemical reaction, is of particular importance, since its time characteristics determine the intensity of polymer influence on the human organism. This paper focuses on the description of the source temperature field in a surgical cement film. The results of measurements (Fig. 2, 3) are presented which allow the determination of the characteristics of the internal heat source in cement (Fig. 4). The paper discribes temperature distribution in a plate, determined for different values of temperature diffusivity coefficient. The temperature field modelling results are presented in Fig. 5+7. Temperature measurements were made of the cement located between thin wooden plates in water bath of a temperature of 37 °C (Fig. 8,9). Data concerning the thermal properties of PMMA and A1203 admixture are gathered in (Table 1). The influence has been determined of the A1203 admixture on the thermal properties of the PMMA + A1203 composite (Table 2). The maximum temperature of the cement layer has been determined as the function of the A1203 admixture (Fig. 10). The heat flow model developed enables the evaluation of the direction of changes caused by addition of components as well as the estimation of the maximum temperature of the cement during polymerization.
PL
W pracy dokonano próby modyfikacji cementów chirurgicznych na osnowie PMMA w celu poprawy ich właściwości fizycznych. Modyfikacja ta obejmowała dodanie antybiotyku nowej generacji w celu poprawy właściwości biologicznych cementów - w zabiegach rewizyjnych, a także dodanie ceramiki tlenkowej A1203 lub beztlenkowej (węgiel szklisty) w celu obniżenia skurczu i temperatury polimerycji. Metodyka oceny właściwości użytkowych cementów chirurgicznych powinna opierać się między innymi na analizie obciążeń oddziałujących na cement w warunkach jego użytkowania w organizmie człowieka. W przypadku, gdy cement stosowany jest do mocowania endoprotez stawów, istotnego znaczenia nabiera zmęczeniowy charakter mechanicznych oddziaływań w cemencie. Ze względu na takie, w głównej mierze, przeznaczenie funkcjonalne cementu, w pracy zaproponowano adaptację metodyki badań zmęczenia niskocyklowego do oceny cech wytrzymałościowych cementów. Podjęto próbę matematycznego opisu zjawisk Teologicznych w cemencie chirurgicznym, zaobserwowanych w czasie badań zmęczeniowych niskocyklowych - cyklicznej relaksacji oraz cyklicznego pełzania. Modelowanie obciążeń cementu w sztucznym stawie biodrowym przy zastosowaniu metody badań zmęczenia niskocyklowego uwzględnia oddziaływanie naprężeń o najwyższych wartościach, podczas gdy cement eksploatowany jest w sztucznym stawie przez wiele lat w warunkach losowych przebiegów naprężeń i odkształceń. W związku z tym uzyskane dla modeli wartości odkształceń i naprężeń są większe, niż mogłyby być osiągnięte w rzeczywistych obiektach w tym samym czasie. Przyjęte metody badań przyspieszają zatem osiągnięcie granicznych wartości odkształceń, naprężeń i trwałości. Taki sposób modelowania obciążeń umożliwia wykonanie badań w krótkim czasie. Badania in vivo na zwierzętach doświadczalnych, którym wszczepiono cement chirurgiczny z domieszką antybiotyku, a także z domieszką tlenku glinu, nie wykazały nieprawidłowości w reakcji organizmu na wszczepy. Wyniki badań oraz ich analiza mogą stanowić podstawę dla próby ujęcia wzajemnych relacji pomiędzy elementami metody oceny przydatności cementów chirurgicznych dla endoprotezoplastyki na drodze kształtowania ich właściwości użytkowych.
EN
In this work surgical cements have been modified in order to improve their physical properties. This modification has been consist in addition of the new generation antibiotic in order to improve biological properties of cement as well as addition of the ceramic materials (A1203, glassy-like coal) to improve reduction of shrinkage and polymerization temperature. The methodology of researches surgical cements should be based among other things on the analysis of loadings imposed on cements in the human body environment. In case when cement is used to fix endoprostheses of joints the fatigue character of mechanical interaction in the cement seems to be of a significant importance. Since cement is viewed to exhibit all the above mentioned functional purposes the paper suggests to adapt the research method of low cycle fatigue in order to assess strength properties of the material (Fig. 8). Mathematical description of rheological phenomena in surgical cements which occurred at low cycle fatigue tests has been attempted at. Calculations of stress changes in time for the elaborated model of cyclic relaxations well as deformation changes in time for the model of cyclic creep have been done (Fig. 9,10). Modelling the loadings of cement in endoprostheses of joints with the low cycles fatigue method takes into account ' all high value stress, while cement is being used for endoprostheses for many years in the conditions of random stress and deformation courses. Therefore the obtained stress and deformation values for models are bigger than those which would have been obtained in real conditions in the same time. The methods applied help to reach the boundary values of deformation, stress and durability much quicker. Such modelling of loads enables to carry out the tests in a shorther period of time. In vivo researches performed on animals with the implanted surgical cements and antibiotics admixture as well as aluminium oxide admixture did not show any disorders in functioning of human body in connection with the implants. The results and their analysis are the basis for synthetic approach the interdependence between the elements of the assessment method of usability properties of surgical cements.
PL
W pracy przeprowadzono badania procesu polimeryzacji cementu Palamed z domieszkami A12O3, węgla szklistego, hydroksyapatytu i tytanu w warstwowym modelu układu biomechanicznego proteza-cement-kość.
EN
In this work it has been carried the examinations of the polymerization process for Palamed cement with A12O3, glassy-like coal, hydroxyapatite and titanium admixtures in the model of the biomechanical system: prosthesis-cement-bone.
13
Content available remote Description of heat flow in a surgical cement layer
EN
The hip joint alloplasty is one of the surgical treatments often performed in clinics and in traumaorthopaedic departments of hospitals. The popular method for connecting pelvis and femoral component with a bone during alloplasty is the use of a thin surgical cement layer. During a surgery, thermal properties of the cement, e.g., high polymerization temperature, appear to be harmful. The understanding of thermodynamic phenomena occurring during polymerization process is necessary to limit harmful cement influence on human body. Thus the description of the heat release due to chemical reactions is especially important. The paper deals mainly with the description of the heat source and temperature field in the surgical cement layer. Characteristics of the heat source in the cement were described. The temperature distributions in the cement layers at different values of thermal diffusivity coefficient were presented.
PL
Metodyka badań cementów chirurgicznych powinna opierać się między innymi na analizie obciążeń oddziałujących na cement w warunkach jego użytkowania w organizmie człowieka. W przypadku, gdy cement stosowany jest do mocowania endoprotez stawów, istotnego znaczenia nabiera zmęczeniowy charakter mechanicznych oddziaływań w cemencie. W pracy podjęto próbę matematycznego opisu zjawisk reologicznych w cemencie chirurgicznym, zaobserwowanych w czasie badań zmęczeniowych małocyklowych (rys. 3). Przeprowadzono obliczenia zmiany naprężeń w czasie (rys. 4) dla opracowanego modelu cyklicznej relaksacji (rys. 1, 2) oraz zmiany odkształceń w czasie (rys. 7) dla modelu cyklicznego pełzania (rys. 5, 6). Opracowane modele matematyczne dobrze aproksymują eksperymentalne wyniki badań zmęczeniowych w zakresie małej liczby cykli (N = 10 5). Modelowanie obciążeń cementu w sztucznym stawie biodrowym przy zastosowaniu metody badań zmęczenia małocyklowego uwzględnia oddziaływanie naprężeń o najwyższych wartościach, podczas gdy cement eksploatowany jest w sztucznym stawie przez wiele lat w warunkach losowych przebiegów naprężeń i odkształceń. W związku z tym uzyskane dla modeli wartości odkształceń i naprężeń są większe, niż mogłyby być osiągnięte w rzeczywistych obiektach w tym samym czasie. Przyjęte metody badań przyspieszają zatem osiągnięcie granicznych wartości odkształceń, naprężeń i trwałości. Taki sposób modelowania obciążeń umożliwia wykonanie badań w krótkim czasie.
EN
The methology of researches surgical cements should be based among other things on the analysis of loadings imposed on cements in the human body environment. In case when cement is used to fix endoprostheses of joints the fatigue character of mechanical interreaction in the cement seems to be of a significant importance. Mathematical description of rheological phenomena in surgical cements which occured at Iow cycle fatigue tests has been attempted at (Fig. 3). Calculations of stress changes in time (Fig. 4) for the elaborated model of cyclic relaxation (Fig. 1, 2) as well as deformation changes in time (Fig. 7) for the model of cyclic creep (Fig. 5,6) have been done. The worked out mathematical models well approximate the experimental results of fatigue tests in the range of Iow number of cycles (N = 10 5). Modelling the loadings of cement in endoprostheses of joints with the Iow cycle fatigue method takes into account all high value stresses, while cement is being used for endoprostheses for many years in the conditions of random stress and deformation courses. Therefore the obtained stress and deformation values for the models are bigger than those which would have been obtained in real conditions in the same time. The methods applied help to reach the boundary values of deformation, stress and durability much quicker. Such modelling of loads enables to carry out the tests in a shorter period of time.
EN
This work concentrates on the mathematical analysis of the ceramic admixture influence on the temperature distribution into the polymerizable bone cement. It has been taken the simplified model, which consist in treatment the cement sample as a plate of the definite thickness. It has been determined the temperature field within the plate along the thickness of the sample, during the polymerization process. It was found that Al2O3 admixture added into the bone cement first of all affects on the change of maximal polymerazation temperature through the increase of the temperature condictivity coefficient a for PMMA-Al2O3 composite. Assuming that the coefficient a for the composite is twice higher than for PMMA, the calculated maximal temperature for the polymerizing system decreases to about 30%.
EN
This work concentrates on the developing a method of the contraction and polymerisation temperature testing for the surgical cement. The linear contraction and maximum polymerisation temperature values have been determined for the pure Palacos R cement and for the same cement with Al2O3 admixture. The investigations were performed into metal mould at initial temperature 19 °C and 37 °C. Basing on the examination results it can be stated that on the contraction and polymerisation temperature the following factors have the influence: - temperature of the mould, - kind of the admixture, - a size of the admixture particles.
EN
The work presents computer based methods of biomaterial testing. The researches attempt at description of the admixture cement fracture using the methods of the X-ray microanalysis and the electron scanning microscopy. The low cycle fatigue investigations of the surgical cement Palacos R with PMMA base with and without admixtures of fine grained powder Al2O3 and new generation antibiotic (III generation cefalosporin) have been carried out. The elaborated method proved to be suitable for identification of structure elements in surgical cement modified with ceramic and antibiotic particles. The obtained results proved that fracture surface of cement Palacos R with and without admixtures after low cycle fatigue have been mixed – partial brittle and partial ductile. The fracture process have been arrived through separation of the material on the border of the admixture particles and the matrix.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.