Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The assessment of temperature amplitude arising during the implant bed formation in relation to variable preparation parameters – in vitro study

Kosior Piotr, Nikodem Anna, Kozuń Marta, Dudek Krzysztof, Janeczek M., Dobrzyński Maciej

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2021

|

Vol. 23, no. 3

163--173

EN

The main purpose of this study was to analyse the temperatures generated during the bone bed preparation, given the internal structure of the bone bed, the geometry of the hole, and the treatment parameters such as the type of cooling and the rotational speed of the drill. The investigated material was domestic pig ribs, in which holes were drilled three times using two drill bit systems used for Hiossen® and Paltop® dental implantation. The ThermaCAM® P640 thermal imaging camera was used for measurement of drilling temperatures. After the holes were drilled, each rib was examined using the 1172 SkyScan microtomograph, Bruker®, to compare the geometry of the machined holes. The presented study proved that larger diameter drill bits (Hiossen® drill bits) generate more heat during the machining process, as evidenced by higher temperatures obtained for the Hiossen system in each case. It was proved that rotational speed, drill bit diameter and cooling system have a significant effect on the amount of heat generated during bone tissue preparation. The density and type of bone tissue in which the hole is prepared are significant factors affecting the amount of heat generated.

2

Osteointegration technology in long bone defect reconstruction: experimental study

Popkov Arnold, Kononovich Natalia, Gorbach Elena, Popkov Dmitry

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2020

|

Vol. 22, no. 4

85--91

EN

The purpose of this experimental study was to evaluate the osteointegration of a bioactive 3D-cylindrical titanium-alloy implant (bone-graft substitute) for tibial shaft defect reconstruction. Methods: An experimental study was done in 7 mongrel dogs. Tibial shaft defect was repaired using an original titanium-alloy (Ti6Al4V) cellular cylindrical implant. with a bioactive layer of hydroxyapatite by anode microarc oxidation. Histological study (hematoxylin-eosin stain and immunohistological reaction using ostepontin polyclonal antibodies) and scanning electron microscopy (electron probe X-ray microanalysis for calcium and phosphorus saturation in the tissue matrix) were applied to assess bone tissue regeneration. Results: Experimental study revealed osteoconduction starting from the endosteum of bone fragments adjacent to the bone defect and developed to the central part of the implant. In 4 weeks, graft osteointegration was achieved in all animals. Implant cells were filled with spongy bone tissue and the graft external surface was covered with a connective tissue structures similar to the periosteum ones. Conclusions: Cellular titanium bone-graft substitute with bioactive coatings placed into bone defect stimulates reparative osteogenesis and graft osteointegration.

3

Effect of the material’s stiffness on stress-shielding in osseointegrated implants for bone-anchored prostheses: a numerical analysis and initial benchmark data

Prochor Piotr

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2020

|

Vol. 22, no. 2

69--81

EN

This study attempted to establish the link between design of implants for bone-anchored prostheses and stress-shielding, affecting the stability of the bone-implant coupling using numerical approach. The objectives were to share a numerical model capable to evaluate the long-term stability of implants and to use this model to extract data sets showing how shape and material stiffness of threaded, press-fit and modular press-fit implants affect stress-shielding intensity. Methods: Three designs were considered: threaded, press-fit and modular press-fit. The effect of shape and material stiffness of each design on stress-shielding intensity was assessed using Young’s modulus (10 to 210 GPa). Furthermore, the impact of the diameter of percutaneous part (10 to 18 mm) and thickness of medullar part (5 to 1 mm) was investigated for the modular press-fit implant. Results: The threaded design generated 4% more bone mass loss at the distal femur but an overall loss of bone mass was by 5% lower to press-fit design. The influence of Young’s modulus on bone mass changes was noticeable for modular press-fit implant, depending on diameter of percutaneous or medullary part. A 20 GPa change of stiffness caused a bone mass change from 0.65% up to 2.45% and from 0.07% up to 0.32% for percutaneous parts with 18 mm and 10 mm diameter, respectively. Conclusions: Results suggested that threaded implant provides greater stability despite an increased bone loss at the distal femur. Altogether, this work provided an initial model that could be applied in subsequent studies on the long-term stability of current and upcoming implants.

4

Ocena jakości stanu powierzchni wszczepu śródkostnego po jego dezintegracji z kością

Krauz D., Ziębowicz A., Bączkowski B.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2017

|

z. 12

51--56

PL

Celem pracy była ocena jakości stanu powierzchni implantu, która mogłaby wskazywać na przyczynę utraty integracji wszczepu śródkostnego. Badania obejmowały obserwacje mikroskopowe oraz analizę składu chemicznego wszczepu śródkostnego w mikroskopie skaningowym firmy ZEISS SUPRA 35 wyposażonego w detektor SE. Potwierdziły one wykonanie implantu ze stopu Ti- 6Al-4V oraz wskazały na zaistniały proces osteointegracji. Powodem utraty zintegrowanego wszczepu było prawdopodobnie przeciążenie mechaniczne oraz złe nawyki higieniczne, palenie tytoniu oraz współistniejąca choroba przyzębia i wywołane nią periimplantitis.

EN

The aim of the study was the quality assessment of the state of the surface of the implant. The study included microscopic observations and analysis of the chemical composition of the implant intraosseous scanning microscope ZEISS SUPRA 35 equipped with a detector SE. They confirmed the execution of the implant alloy Ti-6Al-4V, and pointed to an apparent process of osseointegration. The reason of incorrect implants integration was probably mechanical overload or poor hygiene habits, smoking and periodontal disease – periimplantitis.

5

"Mostowanie kręgosłupa” – stop tytanu a polimer PEEK w zastosowaniu na międzytrzonową stabilizację kręgosłupa

Ciupik L. F., Kierzkowska A., Sterna J., Pieniążek J., Cieślik-Górna M.

Engineering of Biomaterials

|

2015

|

Vol. 18, no. 133

14--21

PL

W implantologii kręgosłupowej stosowane są dwa typy implantów: „non-fusion” oraz „fusion”, czyli odpowiednio bez zrostu i ze zrostem kostnym. Większą grupę stanowią stabilizacje ze zrostem kostnym, dla których szybkość oraz jakość osteointegracji ma kluczowe znaczenie dla końcowego efektu leczenia. Najczęściej stosowanymi biomateriałami są stopy tytanu oraz polimer PEEK (polieteroeteroketon) o różnej topografii powierzchni 2D oraz przestrzennej konstrukcji 3D wynikających z zastosowanej obróbki wykańczającej, warstw powierzchniowych, metod wytwarzania. Wykazano, że osteointegracja zależy w dużym stopniu od m.in. odpowiedniej konfiguracji 2D i 3D, topografii, porowatości oraz energii powierzchniowej. W pracy przeanalizowano wpływ rodzaju biomateriału: stop Ti6Al4V ELI, PEEK Optima oraz technologii wytwarzania implantów: ubytkowa (PEEK, Ti), przyrostowa EBT - Electron Beam Technology (Ti-3D-Truss) na osteointegrację. Z zachowaniem analogicznych warunków procesu, jak przy produkcji implantów, przygotowano modele/próbki, które poddano badaniom biologicznym in vitro oraz in vivo na zwierzętach. Pobrane preparaty zwierzęce z modelami implantów oceniano pod kątem osteointegracji z użyciem przemysłowej tomografii rentgenowskiej CTt. Wyniki potwierdziły biokompatybilność badanych biomateriałów, a tym samym bezpieczeństwo stosowania w chirurgii kostnej. Implantowe stopy Ti6Al4V ELI w porównaniu z polimerem PEEK są korzystniejszymi biomateriałami na stabilizację międzytrzonową typu „fusion”. Polimer PEEK Optima jest dobrym materiałem w stabilizacjach typu „non-fusion”. Wykorzystanie technologii przyrostowej EBT do wytwarzania implantów z proszków Ti6Al4V ELI pozwala na uzyskanie „wulkanicznych” powierzchni oraz przestrzennych/ kratownicowych konstrukcji Ti-3D-Truss o dużym rozwinięciu powierzchniowym, które sprzyjają i przyspieszają przerost/obrost tkanki kostnej przez implant. Dotychczasowe doniesienia kliniczne wskazują na poprawę efektywności chirurgicznego leczenia, polegającego na przyspieszonym zroście kostnym w „mostowaniu” kręgosłupa z wykorzystaniem implantów międzytrzonowych typu Ti-3D-Truss.

EN

In spinal implantology there are two types of implants: “non-fusion” and “fusion”, that is without and with bone overgrowth, respectively. A larger group consists of stabilization with bone overgrowth, for which speed and quality of osseointegration is crucial for final treatment outcome. The most commonly used biomaterials are titanium alloys and polietero-eteroketon (PEEK) of different 2D surface topography and 3D spatial structure resulting from the finishing, surface layers or production methods. It has been shown that osseointegration depends largely on suitable configuration of 2D and 3D, topography, porosity and surface energy. The impact of biomaterial type: Ti6Al4V titanium alloy ELI, PEEK OPTIMA and implant production technology: deficient (PEEK, Ti), incremental EBT-Electron Beam Technology (Ti-3D-Truss) on the osseointegration were analyzed. In compliance with corresponding process conditions of implant production, models/samples were prepared and subjected to in vitro biological tests and in vivo animal tests. Collected animal specimens with implants models were tested for osseointegration with the use of CTt tomography. The results confirmed the biocompatibility of tested biomaterials, and thus safety in the bone surgery. Ti6Al4V ELI alloys compared with PEEK polymer are favourable biomaterials for “fusion” interbody stabilization. The polymer PEEK Optima is preferred material for “non-fusion” stabilizations. The use of EBT technology for implant production made of Ti6Al4V ELI powder allows to obtain “volcanic” surfaces and spatial/lattice Ti-3D-Truss structures with a large surface area which accelerate the bone over-/in-growth through the implant. Previous reports indicate improved clinical effectiveness of surgical treatment involving the accelerated bone overgrowth in the “bridging” of spine with the use of Ti-3D-Truss interbody implants.

6

Ocena histologiczna i radiologiczna kości królików po implantacji kompozytu CHAP-glukan

Borkowski L., Pawłowska M., Polkowska I., Karpiński M., Słowik T., Piersiak T., Matuszewski Ł., Ślósarczyk A., Ginalska G.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 114

28--33

PL

W eksperymencie in vivo zbadano podstawowe cechy dwufazowego kompozytu kościozastępczego tj. biozgodność i osteokonduktywność, a także jego właściwości osteoindukcyjne. Testowany kompozyt, przeznaczony do wypełniania ubytków kostnych, został wykonany z granul hydroksyapatytu węglanowego i polimeru polisacharydowego. Biomateriał został wszczepiony do kości piszczelowych królików na okres 1 lub 3 miesięcy. Po tym czasie zbadano stopień regeneracji kości na podstawie badań makroskopowych (radiologicznych) i mikroskopowych. Stwierdzono zaawansowane procesy osteointegracji i przebudowy kostnej w okolicy implantu, co wskazuje zarówno na osteokonduktywne, jak i osteoindukcyjne właściwości badanego biomateriału.

EN

Basic characteristics of a hydroxyapatite-glucan biomaterial such as biocompatibility, osteoconductivity and osteoinductive properties were tested in in vivo experiment. The two-phase composite, intended for filling bone defects, was made of carbonated hydroxyapatite granules and polysaccharide polymer. The biomaterial was implanted to the tibial metaphysis in rabbits for the 1- or 3-month period. Bone regeneration after that time was evaluated by radiology and histology. Our analysis showed advanced osseointegration and extensive bone remodelling in the direct vicinity of implants indicating osteoinductive and osteoconductive properties of the material studied.