Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical and corrosion properties of highly porous Ta-Nb-Sn alloy for intervertebral disc in spinal applications

Atay Berk, Mutlu Ilven

Materials Science Poland

|

2023

|

Vol. 41, No. 4

95--106

EN

In this study, low Young’s modulus, highly porous Ta-Nb-Sn alloy foam was manufactured by using the space holder method. The aim of this study is development of an alloy with high wear resistance, with Young’s modulus, with good imaging (MRI, CT) properties, and with high bioactivity. Ta alloy foam can be used in spinal applications (intervertebral disc) or dental applications. The space holder method enables the manufacturing of open-cell foam with a low elastic modulus. Powder mixtures were prepared through mechanical alloying. Carbamide was used to form pores. Ta has suitable strength, ductility, corrosion resistance, and biocompatibility. Ta has high price, however, and a high melting temperature, high activity, and high density. Nb addition lowered the melting temperature, elastic modulus, and cost of using Ta. The sinterability of Ta was enhanced by Sn addition. The corrosion behaviour of Ta alloy was examined. Young’s modulus was determined by compression and ultrasonic tests. Tomography and radiography tests were also used.

2

Machine learning-based approach for segmentation of intervertebral disc degeneration from lumbar section of spine using MRI images

Shinde Jayashri V., Joshi Yashwant V., Manthalkar Ramchandra R., Joshi

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2022

|

Vol. 18, no. 1

55--68

EN

Objectives: Intervertebral disc segmentation is one of the methods to diagnose spinal disease through the degener ation in asymptomatic and symptomatic patients. Even though numerous intervertebral disc segmentation tech niques are available, classifying the grades in the inter vertebral disc is a hectic challenge in the existing disc segmentation methods. Thus, an effective Whale Spine Generative Adversarial Network (WSpine-GAN) method is proposed to segment the intervertebral disc for effective grade classification. Methods: The proposed WSpine-GAN method effectively performs the disc segmentation, wherein the weights of Spine-GAN are optimally tuned using Whale Optimization Algorithm (WOA). Then, the refined disc features, such as pixel-based features and the connectivity features are extracted. Finally, the K-Nearest Neighbor (KNN) classifier based on the pfirrmann’s grading system performs the grade classification. Results: The implementation of the grade classification strategy based on the proposed WSpine-GAN and KNN is performed using the real-time database, and the perfor mance based on the metrics yielded the accuracy, true positive rate (TPR), and false positive rate (FPR) values of 97.778, 97.83, and 0.586% for the training percentage and 92.382, 90.580, and 1.972% for the K-fold value. Conclusions: The proposed WSpine-GAN method effec tively performs the disc segmentation by integrating the Spine-GANmethod and WOA. Here, the spinal cord images are segmented using the proposed WSpine-GAN method by tuning the weights optimally to enhance the performance of the disc segmentation.

3

The influence of facet joint orientation in the lumbar spine segment on the intervertebral disc bulge

Szkoda-Poliszuk Klaudia, Żak Małgorzata

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2021

|

Vol. 23, no. 1

15--24

EN

Purpose: Due to the growing percentage of degenerative spinal diseases among the population, it is extremely important to assess how the orientation of the articular facets affects the changes in the intervertebral disc. Therefore, the aim of this study was to assess the effect of the orientation of the articular facets on the changes occurring in individual layers of the annulus fibrosus of the intervertebral disc under the influence of the load causing extension. Methods: Numerical simulations were performed for five configurations of the functional spinal units: physiological, with moderate tropism, severe tropism, and segments in which non-physiological orientation was modelled of both processes with different ranges. Results: It can be concluded that severe tropism causes more significant changes in intervertebral disc bulging on the physiological side of the orientation of the articular facets. Furthermore, the value of stress on articular processes increases tenfold on the side of severe tropism compared to the physiological facet joint orientation. Conclusion: Facet joint orientation plays an important role in the transfer of loads by the spine and the posterior column provides important support for the spine during extension.

4

Projekt i analiza obliczeniowa implantu krążka międzykręgowego odcinka szyjnego kręgosłupa przeznaczonego do wytwarzania za pomocą technologii przyrostowych

Surma Krzysztof, Adach Martyna, Dębowska Martyna, Turlej Patrycja, Szymczyk Patrycja

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2019

|

z. 17

111--122

PL

Artykuł został poświęcony projektowi spersonalizowanego sztucznego implantu krążka miedzykręgowego odcinka szyjnego kręgosłupa. Praca zawiera analizę wstępną związaną z prawidłowym funkcjonowaniem krążka podczas obciążenia, doborem materiałów oraz metody wykonania implantów z wykorzystaniem technologii addytywnych SLS i SLM. Przy wykorzystaniu analizy MES przeprowadzono symulację wytrzymałościową implantu w warunkach obciążenia odcinka szyjnego wynikającego z zadanej pozycji ciała.

EN

The article is devoted to the design of a personalized artificial implant of the intervertebral disc of the cervical spine. The work contains preliminary analysis related to the proper functioning of the disc during loading, selection of materials and methods of implant preparation using SLS and SLM additive technologies. Using the MES analysis, strength simulation of the implant was carried out under load conditions of the cervical segment resulting from the position of the body.

5

Biomechanics of the human spine

Jaworski Ł., Karpiński R.

Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 3, nr 1

8--12

EN

The paper presents biomechanics of the human spine. The vertebrae of the spine are described, including basic differentiation between vertebrae depending on theirs placement in the spine. The intervertebral discs are depicted. Curvatures of the spine are presented, followed by the basic biomechanics, including a movability of the spine and an influence of body posture on the spine.

PL

Artykuł przedstawia zarys biomechaniki kręgosłupa człowieka. Opisano kręgi, uwzględniając różnice w budowie między kręgami na różnych odcinkach kręgosłupa oraz krążki międzykręgowe. Przybliżono strukturę krzywizn oraz podstawy biomechaniki kręgosłupa, uwzględniając jego zakresy ruchów i wpływ postawy ciała na kręgosłup.

6

Wpływ zawartości segmentów sztywnych na właściwości poli(węglanouretanów) do wytwarzania implantów krążka międzykręgowego

Auguścik M., Waśniewski B., Krzyżowska M., Dąbrowski J., Ryszkowska J., Karalus W.

Polimery

|

2015

|

T. 60, nr 9

551--558

PL

Otrzymano serię poli(węglanouretanów), o zawartości 30, 34 i 45 % mas. segmentów sztywnych, z diizocyjanianu 4,4'-dicykloheksylometanu (HMDI) ioligowęglanodiolu. Scharakteryzowano właściwości oraz strukturę wytworzonych poli(węglanouretanów) za pomocą spektroskopii w podczerwieni FT-IR, różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), analizy dynamicznych właściwości mechanicznych (DMA), analizy termograwimetrycznej (TGA) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Oceniono również właściwości wytrzymałościowe, odporność na zużycie ścierne, a także wykonano testy tribologiczne, oznaczono twardość, elastyczność przy odbiciu, gęstość i kąt zwilżania oraz obliczono swobodną energię powierzchniową. Przeprowadzono wstępne badania biologiczne, określające toksyczność opracowanych materiałów. Wybrane próbki otrzymanych materiałów testowano na symulatorze segmentu ruchowego kręgosłupa. Wytworzony implant krążka międzykręgowego po 3 mln cykli nie wykazywał śladów niszczenia spowodowanego użyciem ściernym i nie zmienił swojej charakterystyki wytrzymałościowej.

EN

A series of polycarbonate urethanes (PUR) containing 30, 34 and 45 wt % hard segments was synthesized from oligocarbonate diol (OCD) and dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate (HMDI). The structure and properties of the obtained polymers were characterized using infrared spectroscopy with Fourier transformation (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical thermal analysis (DMA), thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). The tensile strength properties, hardness, resilience and density of PUR were determined and abrasive wear resistance was evaluated in a tribological test. The surface properties were examined using contact angle measurements and free surface energy was calculated. The preliminary cytotoxicity tests were performed. The selected samples of the obtained materials were tested using the simulator of spine motion segment. The intervertebral disc implant produced from polycarbonate urethane with 34 wt % hard segments showed no signs of decay caused by abrasion wear and did not change its mechanical characteristics after 3 million cycles.

7

Low back pain, intervertebral disc and occupational diseases

Petit A., Roquelaure Y.

International Journal of Occupational Safety and Ergonomics

|

2015

|

Vol. 21, No. 1

15--19

EN

Nonspecific low back pain and sciatica are prevalent diseases among working adults and have become a worrying occupational health issue because they sometimes affect continuation or resumption of employment. Epidemiological studies that based questionnaires on workers' healthcare consumption have shown a higher prevalence of these disorders in certain industrial sectors. Thus, low back disorders are usually more prevalent among workers exposed to cumulative lumbar load such as manual handling, awkward postures of the trunk and whole-body vibrations. In addition, morphological and biomechanical studies have compared disc space narrowing and the intensity of lumbar workload. Although debated, the relationship between disc degeneration and biomechanical work exposures seems to be usually accepted by most authors. In response to a considerable need of prevention and compensation for workers, low back pain and/or disc disease can be recognized as an occupational diseases in several countries but the criteria of recognition remains heterogeneous from one country to another.

8

Biomechanical analysis of the intervertebral disc implant using the finite element method

Kajzer W., Kajzer A., Pindycki I.

Advances in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, nr 3(45)

57--66

EN

Dysfunctions of the vertebral column belong to a group of civilisation diseases and they affect approximately 80% of population. The underlying cause is modern (sedentary) lifestyle, low locomotive activity of people and frequent motor vehicle and sports accidents. Despite civilisation’s progress, no injury prophylactics or prevention of dysfunctions of the vertebral column have been introduced. The key element influencing function of the vertebral column is the intervertebral disc. It enables multidimensional movements and constitutes a basic connective element between the joints of the vertebral column. It also enables performing basic daily activities. Acting as a “damper”, it cushions vibrations and transmits loads between the vertebrae. One of the diseases affecting the intervertebral disc is discopathy. This is the most common degenerative disease, which can be treated by both conservative and surgical treatment. After removal of the damaged disc, it can be replaced by an adequate implant, which will assume its function. The implant will be expected to restore the vertebral column motor function, as well as to eliminate the pain resulting from compression of the spine caused by the damaged disc. This paper presents a biomechanical analysis using the finite element method for the L2-L3 vertebrae system with natural intervertebral disc, and the L2-L3 – implant of the intervertebral disc system. Two cases of the system vertebrae-implant were analysed which differed in the placement of the artificial disc in the intervertebral space. Within the conducted analysis, the state of displacement, strain and stress of reduced analysed systems and their individual elements was determined. A comparative analysis of the results and calculations was performed, also conclusions and observations were formulated, constituting a starting point for building more advanced calculation models and further analyses of such implants.

9

Quasi-static and dynamic properties of the intervertebral disc : experimental study and model parameter determination for the porcine lumbar motion segment

Araujo A. R. G., Peixinho N., Pinho A. C. M., Claro J. C. P.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2015

|

Vol. 17, no. 4

59--66

EN

Purpose: The study of axial loading is essential to determine the properties of intervertebral disc. The objectives of this work are (1) to quantify the mechanical properties of porcine lumbar intervertebral discs under static and cyclic compressive loading, and (2) to determine the parameters of a five-parameter rheological model for porcine and compare them with those obtained for human lumbar intervertebral discs. Methods: Thus, the porcine lumbar motion segments were subjected to quasi-static and dynamic compression tests. The quasi-static tests were used to obtain the static stiffness coefficient at different strain rates, while the data from the cyclic compressive tests were used to both determine the dynamic stiffness coefficient and to be fitted in a 5-parameter model, in order to simulate the creep response of the porcine intervertebral discs. Results: The results demonstrated that dynamic stiffness coefficient of porcine discs is between four and ten times higher than the static stiffness coefficient, depending on load applied. The parameters of the rheological model suggested a low permeability of nucleus and endplate during the fast response of porcine discs. In addition, the fast response in terms of displacement is four times higher than those documented for human discs. Conclusions: This study revealed that care must be taken on the comparison between porcine and human discs, since they present different behaviour under quasi-static and dynamic compressive loading.

10

A finite element model of the L4-L5-S1 human spine segment including the heterogeneity and anisotropy of the discs

Jaramillo H., Gomez L., Garcia J. J.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2015

|

Vol. 17, no. 2

15--24

EN

With the aim to study disc degeneration and the risk of injury during occupational activities, a new finite element (FE) model of the L4-L5-S1 segment of the human spine was developed based on the anthropometry of a typical Colombian worker. Beginning with medical images, the programs CATIA and SOLIDWORKS were used to generate and assemble the vertebrae and create the soft structures of the segment. The software ABAQUS was used to run the analyses, which included a detailed model calibration using the experimental step-wise reduction data for the L4-L5 component, while the L5-S1 segment was calibrated in the intact condition. The range of motion curves, the intradiscal pressure and the lateral bulging under pure moments were considered for the calibration. As opposed to other FE models that include the L5-S1 disc, the model developed in this study considered the regional variations and anisotropy of the annulus as well as a realistic description of the nucleus geometry, which allowed an improved representation of experimental data during the validation process. Hence, the model can be used to analyze the stress and strain distributions in the L4-L5 and L5-S1 discs of workers performing activities such as lifting and carrying tasks.

11

Effect of support on mechanical properties of the intervertebral disc in long-term compression testing

Żak M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2014

|

Vol. 52 nr 3

677--686

EN

The complex kinematic structure and the method of support of the spinal motion segments significantly influence mechanical properties of the intervertebral disc (IVD). Because of this, the aim of this study was to analyse the effect of support of the spinal motion segment on selected mechanical properties of the intervertebral disc. The research involved two groups of study: with intact segments (IS) and with acutely injured segments (AIS). In a long-term cyclic compression test, the spinal segments were loaded with a force of 150-650N. The study has shown that in the case of damage to articular processes, intervertebral disc height decreases by 0.09mm, and this decrease is 50% greater than in the case of intact segments. The most significant increase in the stiffness coefficient, greater by 63% in the case of injured segments, occurs after 50 000 cycles, which leads to pathological changes taking place in the structure of annulus fibrosus. In assessing the mechanical properties presented in this study, we should bear in mind that this is not a description of the properties of the intervertebral disc alone but also of the elements working with it.

12

Spinal sections and regional variations in the mechanical properties of the annulus fibrosus subjected to tensile loading

Żak M., Pezowicz C.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2013

|

Vol. 15, no. 1

51--59

EN

The annulus fibrosus is the primary load-bearing component of the intervertebral disc responsible for proper transfer of loads in the spine. The aim of this study was to determine selected mechanical parameters of multilayer specimens of the annulus fibrosus of the intervertebral disc during uniaxial tensile loading. The anatomical location (anterior/posterior) of the test specimens of the annulus fibrosus and its location along the length of the spine were analysed to determine their impact on the maximum failure force, stiffness, the value of Young’s modulus and dissipated energy. The results indicated high energy losses over the five consecutive precondition loops while the value of the force remained at a constant level. The thoracic and lumbar specimens showed the highest values of the parameters analysed. There were also significant changes depending on the anatomical region of the intervertebral disc, where anterior specimens demonstrated higher mechanical values compared to posterior specimens.

13

Nanokompozyty poliwęglanouretanowe z nanokrzemionką do zastosowań na implanty krążka międzykręgowego

Waśniewski B., Auguścik M., Parzuchowski P., Zielecka M., Ryszkowska J.

Polimery

|

2012

|

T. 57, nr 11-12

812-818

PL

W celu uzyskania elastycznego materiału z przeznaczeniem na implant krążka międzykręgowego, wytworzono dwa rodzaje nanokompozytów na osnowie z poliwęglanouretanu (PUR). Do syntezy użyto oligowęglanodioli (OWD) o różnych masach molowych: 1534 g/mol i 1750 g/mol. Każdy z kompozytów zawierał 0,5 % mas. nanokrzemionki o średnim rozmiarze nanocząstek 57 nm. Zbadano właściwości wytrzymałościowe wytworzonych materiałów, przeprowadzono analizę termiczną (TGA), różnicową kalorymetrię skaningową (DSC) oraz dynamiczną analizę mechaniczną (DMA). Budowę chemiczną wytworzonych nanokompozytów potwierdzono na podstawie analizy widm FT-IR a kąt zwilżania wytworzonych materiałów posłużył do oceny właściwości adhezyjnych.

EN

Two types of nanocomposites with polycarbonate urethane (PUR) matrix were made in order to obtain an elastic material intended for the implant of intervertebral disc. Oligocarbonate diols of different molar masses (1534 g/mol and 1750 g/mol) were used for the synthesis. Each of the composites contained 0.5 wt. % silica with an average nanoparticle size of 57 nm. The produced materials were characterized for strength properties and investigated by thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA). The chemical structure of the produced nanocomposites was confirmed on the basis of Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), while the adhesive properties were evaluated by contact angle measurements.

14

Zastosowanie tytanu i jego stopów w implantologii i inżynierii biomedycznej

Gierzyńska-Dolna M., Lijewski M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

315--318

PL

Dolegliwości związane z bólami kręgosłupa stanowią poważny problem medyczny dla pojedynczych osób i dla społeczeństwa. Współczesny styl życia oraz poprawa jego standardów przekłada się w niepokojący sposób na zwiększenie liczby osób cierpiących na zespoły bólowe kręgosłupa. Przyczynia się do tego głównie częste przebywanie w pozycji siedzącej oraz nieprawidłowa postawa (sylwetka), jaka jest przyjmowana przez większość społeczeństwa. Często elementy te przekładają się na niekorzystne obciążenie kręgosłupa powodujące zmiany zwyrodnieniowe. Kręgosłup jest jednym z najważniejszych i najbardziej złożonych struktur kostnych człowieka. Zdarza się, że określone elementy struktury kręgosłupa ulegają uszkodzeniom. Pomimo znacznego rozwoju techniki (zmniejszenie udziału człowieka w realizacji zadań szczególnie niebezpiecznych czy wymagających dużego wysiłku fizycznego), często przyczyną uszkodzeń kostnych kręgosłupa są wypadki losowe związane z przeciążeniem kręgosłupa. Częścią kręgosłupa narażoną w największym stopniu na zmiany zwyrodnieniowe jest jego odcinek lędźwiowy. W tej części kręgosłupa występuje największa siła działająca na poszczególne kręgi i krążki międzykręgowe. Jednym ze sposobów skutecznego leczenia schorzeń kręgosłupa (dyskopatii, „wypadania dysków”) jest metoda implementacji krążka międzykręgowego. Jest metodą nowoczesną i innowacyjną, silnie rozwijaną się na przestrzeni ostatnich lat w krajach zachodnich. Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu na podstawie analizy dotychczas stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych implantów kręgosłupa przedstawił propozycję oceny tego rozwiązania z uwzględnieniem właściwości materiałów i tribologicznych. Badania tribologiczne prowadzono dla 3-częściowego implantu krążka międzykręgowego. Dokonano doboru grupy materiałów na skojarzenia tribologiczne w 3-częściowym implancie kręgosłupa. Wykonano analizę wyników badań tribologicznych uzyskanych za pomocą symulatora do badań implantów krążka międzykręgowego kręgosłupa. Symulator zaprojektowano i wykonano w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Realizuje podstawowe ruchy i obciążenia kręgosłupa (zginanie w płaszczyźnie strzałkowej lub czołowej, przeprost oraz skręcanie osiowe). Wyposażony jest w automatyczny układ pomiarowy pozwalający na rejestrację i pomiar m.in. siły osiowo skręcającej, momentu tarcia, temperatury węzła tarcia czy liczby cykli układu. Wyniki badań tribologicznych były podstawą do oceny intensywności zużycia skojarzeń różnych materiałów krążka międzykręgowego oraz powstających produktów zużycia. Stanowiły także podstawę doboru materiałów i metody obróbki powierzchniowej, ograniczających zużycie elementów trących krążka międzykręgowego.

EN

Ailments associated with spinal pain are a serious problem not only medical but also social. The contemporary style and standard of living of our society and improving standards of living translates into a disturbing way to increase the number of people suffering from spinal pain syndromes. Mainly being too frequent in a sitting position, and abnormal posture (figure) which is accepted by most of society contribute to this. Often these elements translate into a negative load of the spine, causing degenerative changes. The spine is one of the most important and most complex human bone structures. It happens that certain elements of the structure of the spine are damaged. Despite the significant development of technology (which translates into a reduction of human intervention in high-risk tasks that require considerable physical effort) accidents and congestion of the spine often cause damage to bones of the spine. The most vulnerable part of the degenerative lumbar is the spine. This is an area in which there is the greatest force acting on individual vertebrae and intervertebral discs. One way to effectively treat spinal disorders (slipped disc, “prolapse disc”) is a method that involves the implementation of an intervertebral disc. This method is a relatively new and innovative technique that has grown rapidly in recent years in Western countries. Based on the analysis of design solutions to conventional spinal implants, the Metal Forming Institute presented a proposal to assess this approach, taking into account the properties of the materials and tribological properties. A tribological 3-piece intervertebral disc implant has been investigated. A group of materials was also selected for tribological associations in the proposed 3-piece spinal implant. The most important element of the work of scientific research is to analyze the tribological test results obtained in the simulator to study intervertebral disc spinal implants. The testing was designed and conducted at the Metal Forming Institute in Poznan simulator, which implements the basic movements and loading of the spine (bending in the sagittal plane or frontal, hyperextension and axial torsion). The tester is equipped with an automatic measuring system which allows the registration and measurement of for instance, axial twisting force, torque, friction, temperature, friction, or number of cycles of the system. The aim of the study is to evaluate the tribological intensity of various associations of the intervertebral disc material, the study of emerging products and selection of optimal consumption of materials and surface treatments, limiting friction wear test systems.

15

Dynamika procesu uwodnienia elementów segmentu ruchowego kręgosłupa

Zięty A., Żak M.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2012

|

z. 6

181--186

PL

Wraz z wiekiem i spadkiem aktywności ruchowej, obniża się zdolność krążka międzykręgowego do zachowania prawidłowej koncentracji wody. Stanowi to jedną z przyczyn przyspieszających powstawanie zmian degeneracyjnych w czasie pracy kręgosłupa. W przedstawionej pracy wyznaczono dynamikę procesu uwodnienia elementów segmentu ruchowego kręgosłupa. Równocześnie ocenie poddano wpływ elementów kostnych i chrzęstnych na uwodnienie pierścienia włóknistego krążka międzykręgowego.

16

Porównanie właściwości mechanicznych jednowarstwowych próbek pierścienia włóknistego w odcinku piersiowym i lędźwiowym

Żak M.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2011

|

z. 5

185--188

PL

Pierścień włóknisty, wraz z jądrem miażdżystym, stanowi główny element budujący strukturę krążka miedzykręgowego. Na podstawie jednoosiowego testu mechanicznego określono podstawowe właściwościach mechanicznych zewnętrznej warstwy pierścienia włóknistego krążka międzykręgowego. Parametry mechaniczne określono zarówno w część przedniej jak i tylnej segmentu ruchowego dla odcinka piersiowego i lędźwiowego kręgosłupa.

EN

Annulus fibrosus with nucleus pulposus are the building structure of intervertebral disc. Using uniaxial tensile test were determined mechanical properties of outer single lamellar samples of annulus fibrosus. Experimental results were calculated for anterior and posterior margin of motion segments in thoracic and lumbar section of spine.

17

Analysis of selected mechanical properties of intervertebral disc annulus fibrosus in macro and microscopic scale

Pezowicz C.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2010

|

Vol. 48 nr 4

917-932

EN

The main goal of this paper is experimental analysis of selected mechanical properties of single annulus fibrosus lamellae at macroscopic and microscopic levels as well as representation and explanation of the structural response to forced deformation. The conducted analysis of single annulus fibrosus lamella with preserved natural attachments revealed two characteristic mechanisms leading to damage of annulus fibrosus and large diversification of conventional Young's modulus. The analysis in a microscopic level enable the imaging of changes in the collagen matrix during a tensile test and of significant differences in mechanical properties with respect to tensile direction.

PL

Celem pracy była doświadczalna analiza wybranych właściwości mechanicznych oraz zobrazowanie na poziomie makro i mikroskopowym, strukturalnej odpowiedzi na wymuszoną deformację w obszarze pojedynczej blaszki pierścienia, jak i zespołu kolejnych, połączonych ze sobą blaszek pierścienia włóknistego. Badania pojedynczej blaszki pierścienia z zachowanymi naturalnymi przyczepami do tkanki kostnej trzonów kręgów, wykazała istnienie dwóch mechanizmów zniszczenia tkanki oraz duże zróżnicowanie umownego modułu Younga w obszarach krzywej naprężeniowo-odkształceniowej. Badania na poziomie mikroskopowym umożliwiły zobrazowanie zmiany macierzy kolagenowej w trakcie rozciągania i istotnych zmian właściwości mechanicznych w zależności od kierunku obciążania.

18

Energia dyssypacji pierścienia włóknistego krążka międzykręgowego

Żak M

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2010

|

z. 4

285--288

PL

Znajomość właściwości mechanicznych pierścienia włóknistego krążka międzykręgowego odgrywa istotne znaczenie w określeniu przyczyn powstawania zmian degeneracyjnych w czasie pracy kręgosłupa. Badania zewnętrznej struktury poprawnego fizjologicznie krążka międzykręgowego przeprowadzono w teście jednoosiowego rozciągania. Z otrzymanych charakterystyk mechanicznych wyznaczono zmiany wartości siły oraz energię dyssypacji.

EN

Knowledge of mechanical properties of annulus fibrosus play essential role to understanding effect of degenerative changes in the intervertebral disc at work of the spine. Samples of outer annulus fibrosus nondegenerate discs were tested destructively in uniaxial tensile tests. From the mechanical characteristics curves were determined: value of load and energy dissipation.

19

Structural cohesion within anulus fibrosus: 'live' optical and micromechanical studies

Pezowicz C., Robertson P., Broom N.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 26

281-284

EN

The purpose of this study was to use simultaneous micro-tensile and Nomarski DIG optical imaging of 'live' sections of the disc annulus to investigate the fundamental structural mechanisms that create cohesion within and between lamellae.

20

Design methodology of an intervertebral disc of lumbar spine

Skoworodko J.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

2006

|

z. 26

321-326

EN

modem design process should comprise issues covering not only geometrical design, but also anatomical aspects of the bone tissue. It can be realized in the integrated computer techniques, such as: CT (Computer Tomography), CAD (Computer Aided Design), CAE (Computer Aided Engineering). Computer Tomography allows digital description and contour detection of spinal vertebra geometry. Parametrical design of vertebral body was presented. In engineering analysis, the numerical results of strain-stress state simulations are also taken into account.