Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

FEM analysis in the hip joint reconstructed with classical and modified hip resurfacing

Rynkiewicz A. M., Madej T.

Engineering Transactions

|

2017

|

Vol. 65, iss. 1

123--131

EN

The aim of the work is personalized strength analysis using finite element method (FEM), carried out in the virtual hip joint supported by the hip resurfacing. The material for the procedure was the clinical case of patient, recommended to the resurfacing operation. The preoperative strength analysis was carried out on a numerical model of the patient’s hip belt, reconstructed on the basis of computed tomography. The research material were implanted prostheses: Birmingham Hip Resurfacing (BHR) and Birmingham Mid Head Resection (BMHR) systems. The strength analysis was carried out using Femap NE/Nastran v.8.3. Huber-Mises-Hencky (HMH) hypothesis was assumed to determine and evaluation of stress and displacements in the structure of the prosthesis and periarticular tissues. The distributions of the stresses in the prosthesis and the surrounding tissues after resurfacing operation have not too large values. In the case under consideration, they do not exceed the physiological resistance of tissues and can stimulate bone formation processes.

2

Effect of elliptical deformation of the acetabulum on the stress distribution in the components of hip resurfacing surgery

Stempin R., Dragan S. Ł., Kulej M., Filipiak J., Dragan S.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2017

|

Vol. 19, no. 4

35--41

EN

Hip resurfacing surgery is a matter of controversy. Some authors present very good late results of 99% survival outcomes. However, national records of implants point to the series of complications connected with biomechanical flaws of the implant. These results implicate the experimental research on biomechanical properties of HRS. The aim of the research was to define the nature of cooperation between the components of hip resurfacing surgery (HRS) and the influence of the deformation of acetabulum, the size of the implant and the nature of the bone surface on the stress distribution in the acetabulum and the femoral component. The calculations were run with the use of the finite element method (FEM), using the ANSYS bundle for this purpose. Four decrete models of the studied system were made: a model with the elements of the system connected with glue, a perfect spherical model with cooperating surfaces, a model reflecting an elliptical deformation of the acetabulum, and a model with different sizes of the implant. The results indicate that the stress values obtained for models with the ideally spherical acetabulum cannot cause significant deformation of cooperating implants. In the case of loads of the elliptically deformed acetabulum significant point stress concentrations can be observed in the spots of joint. The size of the acetabular and femoral components of HRS has influence on the stress concentration on the internal surface of the acetabulum as well as in the bone tissue surrounding the madrel of the femoral component. Moreover, physical properties of the base surface surrounding the HRS components have influence on the size of stress in the acetabulum and the femoral component.

3

Modelowanie i symulacje wytrzymałościowe w stawie biodrowym zaopatrzonym protezą nakładkową jako procedura diagnostyczna przed zabiegiem kapoplastyki

Madej T., Ryniewicz A. M.

Tribologia

|

2013

|

nr 2

115--128

PL

W opracowaniu przedstawiono modelowanie elementów nakładkowych stosowanych w kapoplastyce stawu biodrowego i ich wirtualną aplikację do odwzorowanych w tomografii komputerowej i zrekonstruowanych struktur kostnych pasa biodrowego pacjenta. Dla przestrzennie przyjętego układu obciążeń w programie FENAP NE/Nastran v. 8.3 dokonano obliczeń wytrzymałościowych i wyznaczono rozkłady naprężeń i przemieszczeń w implantowanym biodrze. Wyniki pozwoliły na analizę elementów konstrukcyjnych endoprotezy, strefy kontaktu nakładki głowowej i panewki oraz ich oddziaływania na kość miedniczną i kość udową operowanego biodra.

EN

The study presents the modelling of overlay elements used in hip resurfacing and their virtual application into the patient’s reconstructed bone structures that had been imaged in Computed Tomography (CT). Strength calculations were conducted and in the implanted hip distributions of stresses and displacements were determined for accepted, three-dimensional configuration of loads in FEMAP/Nastran v. 8.3. The results allow the analysis of constructional elements of the endoprosthesis, the contact zone of overlay of head and cup, as well as their influence on the pelvic and femoral bones of the operated hip.

4

Assistance of hip resurfacing using finite element method

Madej T., Ryniewicz A. M.

Problemy Nauk Stosowanych

|

2013

|

T. 1

135--146

EN

Introduction and aim: The study presents the modelling of overlay elements used in hip resurfacing and their virtual application into reconstructed patient’s bone structures that had been imaged in Computed Tomography (CT). The aim of the paper was the strength analysis with the use of the finite element method conducted in the hip joint with hip resurfacing endoprosthesis. Material and methods: The material to the analysis was the hip resurfacing endoprosthesis DuromTM Hip Resurfing firm Zimmer, in which both tribological elements were made from alloy Co28Cr6Mo/Protasul® 21 WF (ISO 5832-12). The numerical calculations were carried out and distributions of stresses and displacements were determined for the locomotive loads in the FEMAP NE/Nastran v. 8.3 software. Results: The results allowed to perform strength analysis of constructional elements of the endoprosthesis and estimate their contact with pelvis bone and femoral bone of the operated hip. Conclusion: The connection of hard metal acetabular shell with femoral component increases strength and resistance to wear, but it can also cause an excessive stiffening of the system and asymmetric concentration of stresses in the zone of the tribological contact.

PL

Wstęp i cel: W opracowaniu przedstawiono modelowanie elementów nakładkowych stosowanych w kapoplastyce stawu biodrowego i ich wirtualną aplikację do odwzorowanych w tomografii komputerowej i zrekonstruowanych struktur kostnych pasa biodrowego pacjenta. Celem badań była analiza wytrzymałości z wykorzystaniem metody elementów skończonych prowadzonej w stawie biodrowym udowej endoprotezy nawierzchni. Materiał i metody: Materiał do analizy to endoprotezy DuromTM hip nawierzchni Hip Resurfing firmy Zimmer, w którym oba elementy tribologiczne zostały wykonane ze stopu Co28Cr6Mo / Protasul® 21 WF (ISO 5832-12). Dla obciążeń lokomocyjnych, w programie FENAP NE/Nastran v. 8.3, przeprowadzono obliczenia numeryczne i wyznaczono rozkłady naprężeń i przemieszczeń w implantowanym biodrze. Wyniki: Wyniki pozwoliły na analizę wytrzymałościową elementów konstrukcyjnych endoprotezy oraz na ocenę ich kontaktu z kością miedniczną i kością udową operowanego biodra. Wniosek: Połączenie panewki o powłoce metalowej z częścią kości udowej zwiększa wytrzymałość i odporność na ścieranie, ale również może powodować nadmierne usztywnienie systemu i asymetrycznym koncentracji naprężeń w strefie tribologicznym kontaktu.

5

Aplikacja do projektowania indywidualnego narzędzia prowadzącego do kapoplastyki stawu biodrowego

Żołądź M., Skalski A., Śmigielski A., Socha A.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 3

223--226

PL

Alloplastyka stawu biodrowego jest jedną z poważniejszych operacji ortopedycznych wykonywanych przy zmianach zwyrodnieniowych stawu biodrowego. Jedną z jej wersji jest kapoplastyka, która polega na wymianie części głowy kości udowej oraz panewki stawu biodrowego. Od prawidłowego przeprowadzenia operacji zależy czas dochodzenia pacjenta do zdrowia jak i komfort późniejszego życia. Postęp w tomografii komputerowej, komputerowych metodach obróbki obrazu oraz metodach szybkiego prototypowania umożliwił wytwarzanie indywidualnych (dopasowanych do konkretnego pacjenta) narzędzi wspomagających chirurga podczas operacji. W artykule omówiona zostanie procedura wytwarzania indywidualnego narzędzia prowadzącego do operacji kapoplastyki.

EN

Hip replacement is one of the major orthopedic surgery, performed with osteoarthritis of the hip. One of the versions is hip resurfacing, which involves replacing a part of femoral head and the acetabulum. The time of patient recovery and comfortable later life depends on a proper conduct of the surgery. Progress in the computed tomography, computerized methods of image processing and rapid prototyping, enabled the production of the individual (tailored to individual patient) tools to assist a surgeon during the operation. This paper presents an application for design of an individual guid-ing tool for hip resurfacing. The first volumetric model based on a series of TC is created. It is made with using the thresholding method combined with simple morphological operations (erosion, dilatation). The key issue is to separate the femur model from the pelvis one. It is carried out with the software user assistance. The final step of bone model creation is conversion of the volumetric model to the polygonal mesh model. It is performed with the marching cubes algorithm. To avoid the quantization artifacts related to finite resolutions of the volumetric model and to reproduce the bone shape as accurately as possible, smoothing with a Gaussian filter is applied to the volumetric model before application of the marching cubes algorithm. A software module directly related to the Guider design allows the user to manually adjust the position of the key Guider elements. Positioning of the auxiliary elements of the Guider is automatically made. The output of the presented module is a set of polygonal mesh models corresponding to the Guider components. The final stage of the Guider creation process is assembling the Guider solid by using Boolean operations.