Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Metodyka wykorzystania optymalizacji wielokryterialnej do określenia postaci geometrycznej implantu ortopedycznego

Muzalewska M., Moczulski W.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 2

121--124

PL

Celem badań było opracowanie metodyki postępowania podczas wielokryterialnej optymalizacji postaci geometrycznej implantu ortopedycznego przeznaczonego do rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego znajdującego się w stawie kolanowym. Implant powinien dokładnie zakotwiczać przeszczep w tunelu kostnym oraz przyspieszać wrastanie tkanki kostnej w przeszczep, tak aby mógł on przejąć rolę zerwanego więzadła. Starano się określić optymalną postać geometryczną implantu z uwzględnieniem dwóch kryteriów: wykorzystania maksymalnych własności wytrzymałościowych nieprzekraczających wartości dopuszczalnych oraz optymalnego nasączenia implantu krwią.

EN

The scientific goal of the project is multicriterial optimization of the design of an orthopedic implant responsible for supporting the reconstruction of the anterior cruciate ligament. The implant should not only precisely anchor the tendon in the tunnel but, above all – thanks to appropriately selected geometric shape and other design features – accelerate the ingrowth of bone tissue into the grafted tendon. The aim of this research is to define an optimal geometric shape of implants and to determine the impact of this geometric shape on the strength properties and the process of blood perfusion through the implant. All data would be obtained by the computer simulation and scrutiny where the input object is a virtual model describing optimum geometric shape of an implant under multicriterial optimization process for a specific set of criteria.

2

Methodology of Optimization of the Design of an Orthopedic Implant

Muzalewska M., Moczulski W.

Machine Dynamics Research

|

2015

|

Vol. 39, No. 2

133-141

EN

The scientific goal of the project is multicriterial optimization of the design of an orthopedic implant responsible for supporting the reconstruction of the anterior cruciate ligament. The implant should not only precisely anchor the tendon in the tunnel but, above all, - thanks to appropriately selected geometric shape and other design features - accelerate the ingrowth of bone tissue into the grafted tendon. The condition for the correct ingrowth of the bone tissue is to enable optimal perfusion of blood and other body fluids into the ligament prosthesis (grafted tendon). Therefore, the geometrical shape of the implant should allow accumulating active biological factors in the vicinity of the grafted tendon, thus accelerating the healing process. The research hypothesis is that there is a specific number of holes of a certain shape and a specific arrangement of these holes, which ensure optimum blood perfusion by maintaining adequate mechanical properties. Finding the optimum is possible by methods such as Artificial Immune Systems from heuristic algorithms class.

3

Ocena rozwiązania konstrukcyjnego implantowanej endoprotezy stawu biodrowego

Dąbrowski M, Pawlikowski M.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2008

|

z. 2

31--36

PL

W pracy badaniu poddano endoprotezę stawu biodrowego, która uległa zniszczeniu po kilkuletnim okresie od wszczepienia. Zakres badań obejmował etapy trójwymiarowego modelowania układu trzpień-główka, ze szczególnym uwzględnieniem osadzenia gniazda w główce endoprotezy oraz ocenę wytrzymałościową konstrukcji z rozpatrywaniem warunków obciążenia. Przeprowadzono symulacje numeryczne pól naprężeń i odkształceń z oceną dopuszczalnych obciążeń celem weryfikacji poprawności rozwiązania.

EN

The objective of the study was to determine the reasons of endoprosthesis failure after several years since implantation. The range of the investigation included 3D modelling of endoprosthesis and femur and numerical simulation of stress-strain fields in the bone-endoprosthesis system. In the paper special emphasis was put on specific construction of the endoprosthesis head and on estimation of its construction strength. Numerical simulations of stress-strain fields in the endoprosthesis were done to assess correctness of the construction.

4

Zastosowanie metod eksperymentalnych mechaniki materiałów i komputerowego modelowania do oceny uwarunkowań trwałości implantów ortopedycznych.

Plaza M., Kusz D., Kosiewicz J., Okrajni J., Jasik A.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 6

763-768

PL

Prawidłowe funkcjonowanie implantów uwarunkowane jest wieloma cechami, niekiedy współzależnymi, których łączny skutek nazywany jest ich biofunkcjonalnością. Istnieje wiele różnych rozwiązań wszczepów i opracowań na temat spełnienia przez nie funkcji fizjologicznych. Prognozowanie zachowania się implantów ortopedycznych w organiźmie człowieka i procesów adaptacyjnych, jakim podlega organizm po zabiegu chirurgicznym implantacji, wymaga między innymi danych na temat ilościowych relacji pomiędzy lokalnym stanem tkanki kostnej i jej właściwościami mechanicznymi, na różnych etapach procesu leczenia. Badania przedstawione w pracy obejmowały eksperymentalne wyznaczenie zależności pomiędzy gęstością kości, gęstością składników mineralnych oraz modułem sprężystości E. Wartości stałych materiałów wykorzystano następnie opracowując modele biomechanicznych układów. Opracowano projekt własnego stanowiska do wyznaczania podstawowych właściwości mechanicznych w próbie statycznego zginania oraz ściskania na preparatach pobranych z kości zwierzęcych. Na podstawie wyników testów wyznaczono moduły Younga, których wartości w poszczególnych obszarach ujęto w tabeli. Przeprowadzono badania średniej gęstości tkanki kostnej w poszczególnych strefach Gruena wykorzystując w tym wypadku preparaty kości ludzkiej. Z preparatów kości udowych pobierano fragmenty o wymiarach i kształcie odpowiadającym obszarowi pomiarowemu danej strefy w badaniach densytometrycznych. Wyznaczono średnie wartości gęstości tkanki kostnej w danej strefie, które zestawiono na rysunku. Dysponując wynikami badań densytometycznych w postaci średniej wielkości BMD w danych strefach Gruena, które wyznaczono opierając się na wynikach badań zrealizowanych w warunkach klinicznych, wyznaczono zależność pomiędzy gęstością tkanki oraz gęstością wapnia BMD, a następnie - związek pomiędzy modułem sprężystości i gęstością wapnia. Przeprowadzono analizę rozkładu naprężeń w opracowanych modelach o zróżnicowanych właściwościach materiałowych dla różnych przypadków obciążenia kości udowej w poszczególnych fazach ruchu człowieka.

EN

Correct implants functioning is conditioned by many features, often correlated with each other, the joined result of which is called bio-functioning. There are many works describing the ways of implant applications and their physiological functions. In order to foresee the behaviour of orthopedic implants in a human body and adaptation processes of the organism after surgical intervention, it is necessary to have information about quantitative correlation between the local condition of a bone tissue and its mechanical properties at different stage of the medical treatment. Examination presented in the paper contained experimental determination of the dependence between bone density, density of mineral elements and modulus of elasticity E. The values of material constants were used to elaborate bio-mechanical models of systems. The design of an experimental stand was done in order to determine basic mechanical properties in static bending and compression test, on samples taken from an animal bone. Young's modules were determined on the basis of tests results. Their values in particular areas are presented. Mean density of bone tissue in individual Gruen's zones were examined. In this case human bones were used. From femoral bone specimen, fragments suitable for tests in a given zone of densitometric examinations were taken. Figure presents mean values of bone tissue density determined for a given zone. With the results of densitometric examinations in the form of BMD mean values in particular Gruen's zones, obtained in clinical conditions, dependence between tissue density and BMD limestone density, then relation between module of elasticity and limestone density were determined. The analysis of stress patterns in elaborated models with different material properties for different cases of femoral load in particular stages of human motion was carried out.