Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Parameters of the electrophoretic deposition process and its influence on the morphology of hydroxyapatite coatings. Review

Laska Aleksandra, Bartmański Michał

Inżynieria Materiałowa

|

2020

|

Vol. 41, nr 1

18--23

EN

Metalic materials intended for bone implants should exhibit not only appropriate mechanical properties, but also high biocompatibility. The surface treatment modifications, for example acidic treatment, laser treatment, ion implantation and deposition of highly biocompatible coatings, are practiced. One of the most popular methods of surface modification is to deposit hydroxyapatite (HAp) coatings. HAp naturally occurs in human body, but can be also synthesized in laboratory conditions. Among diverse deposition techniques, electrophoretic deposition (EDP) is a cost-effective method in which charged particles, dispersed in an organic medium, after applying voltage migrate to the counter charged electrode forming a thin coating. There are several parameters that can be controlled during the process and that directly affect the morphology of the surface. The zeta potential and pH of prepared colloidal suspension are closely related to suspension stability and affect the susceptibility for agglomeration of the particles. Electrical settings, especially applied voltage, affect primarily the mass of deposition, but also the porosity of the coating, as well as its homogeneity. One of the basic parameters of EDP method is time of process. With increasing process time, the thickness of the deposited coating increases. Importantly, its mechanical properties also decrease. Moreover, the particles shape and size also affect the morphology of the deposited coating. The analysis of many variables is necessary to choose the right parameters to obtain the coating with desired morphology. In this paper, the influence of each parameter on the morphology of hydroxyapatite coatings is discussed.

PL

W artykule omówiono parametry procesu osadzania elektroforetycznego (EDP) ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania tej metody do osadzania powłok hydroksyapatytowych (HAp) na metalicznych implantach kostnych. Bazując na obszernym przeglądzie najnowszej literatury, przedstawiono wpływ każdego z parametrów na strukturę powstającej powłoki.

2

Analiza funkcjonalna zespolenia śródszpikowego w leczeniu złamań kości piszczelowej

Ryniewicz A. M., Otto M., Ryniewicz A.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2018

|

z. 15

37--44

PL

Wykorzystując gwoździowanie śródszpikowe w leczeniu złamań kości piszczelowej istotne jest, aby zespolenie skutecznie stabilizowało odłamy kostne. Wpływ na ich stabilność ma system ryglowania i sztywność gwoździa śródszpikowego, który wykonany jest z biozgodnych biomateriałów. Celem pracy jest identyfikacja metodą MES przemieszczeń i naprężeń w obciążonym terapeutycznie systemie zespolenia śródszpikowego ze stopu Ti6Al4V ELI, a na tej podstawie określenie mikroodkształcenia w konstrukcji. Wyniki analizy mają związek z mikroruchami odłamów kostnych pobudzające tkankę kostną do ich osteosyntezy.

EN

In intramedullary nailing for tibia fracture treatment, important is effectively stabilizes bone fragments. Their stability depends on the locking system and the stiffness of the intramedullary nail, which is made of biocompatible biomaterials. The purpose of the paper is to identify, based on FEM, displacements and stresses in therapeutically loaded intramedullary nail, made of Ti6Al4V ELI, and on this basis, the determination of microstrain in the construction. The results of the analysis are related to micromovements of bone fragments stimulating bone tissue to their osteosynthesis.

3

Fixation of distal fibular fractures: A biomechanical study of plate fixation techniques

Marvan J., Horak Z., Vilimek M., Horny L., Kachlik D., Baca W.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2017

|

Vol. 19, no. 1

33--39

EN

Ankle fractures are complex injuries with variable prognoses that depend upon many factors. The aim of the treatment is to restore the ankle joint biomechanical stability with maximum range of motion. Most ankle fractures are fibular fractures, which have a typical oblique fracture line in the distal fibula located in the area of the tibiofibular syndesmosis. The aim of this study was to simulate numerically several fixation techniques of the distal fibular fractures, evaluate their stability, determine their impact on surrounding tissue load, and correlate the results to clinical treatment experience. The following three models of fibular fracture fixation were used: (a) plate fixation with three screws attached above/below and lag screws, (b) plate fixation with two screws attached above/below and lag screws, and (c) three lag screws only. All three fracture fixation models were analyzed according to their use in both healthy physiological bone and osteoporotic bone tissue. Based on the results of Finite Element Analysis for these simulations, we found that the most appropriate fixation method for Weber-B1 fibular fractures was an unlocked plate fixation using six screws and lag screws, both in patients with physiological and osteoporotic bone tissue. Conversely, the least appropriate fixation method was an unlocked plate fixation with four screws and lag screws. Although this fixation method reduces the stress on patients during surgery, it greatly increased loading on the bone and, thus, the risk of fixation failure. The final fixation model with three lag screws only was found to be appropriate only for very limited indications.

4

Charakterystyka mechaniczna wielofunkcyjnej resorbowalnej płytki kompozytowej do zespoleń kostnych

Gryń K., Szaraniec B., Morawska-Chochół A., Chłopek J.

Engineering of Biomaterials

|

2015

|

Vol. 18, no. 133

22--33

PL

W artykule przedstawiono badania mechaniczne prototypowego wszczepu do zespoleń kostnych w postaci resorbowalnej wielofunkcyjnej czterootworowej płytki w kształcie litery I. Testy dotyczyły gotowych implantów w symulowanych warunkach pracy, a nie normatywnych próbek (wiosło, belka) dlatego przygotowano odpowiedni modelowy schemat badawczy implantu. Składał się on z dwóch bloczków imitujących odłamy kostne, połączonych za pomocą badanej płytki, który był poddawany testom mechanicznym w izolowanych stanach naprężeniowo-odkształceniowych (jednoosiowe rozciąganie, trójpunktowe i jednostronne zginanie). Badano płytki wykonane z dwóch odmian polimeru resorbowalnego (poli-L-laktydu) oraz dwa rodzaje kompozytu, w których osnowę stanowiła jedna z odmian polimeru, a fazą modyfikującą była mieszanina mikrometrycznego proszku ortofosforanu trójwapnia i nanometrycznego hydroksyapatytu. Badano także wpływ geometrii płytek na charakterystyki mechaniczne. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono wyraźny wpływ dodatków ceramicznych na zmianę parametrów wytrzymałościowych płytek wykonanych z różnych materiałów. W przypadku polilaktydu z dopuszczeniem medycznym zaobserwowano spadek wytrzymałości przy jednoczesnym podniesieniu modułu Younga E. Ponadto geometria implantu, czyli w badanym przypadku lokalizacja żeberka wzmacniającego, wpływała na uzyskane wyniki. Lepszymi parametrami cechowały się płytki z żeberkiem wzmacniającym na górnej stronie płytki. Ponadto podczas testów zginania stwierdzono, że przy tego rodzaju geometrii płytki pęknięcie lokalizuje się poza przekrojem krytycznym, a więc taka konstrukcja jest bardziej bezpieczna. Z grupy przebadanych prototypów, jako najlepsze, wybrano płytki kompozytowe PL38/TCP/HAp, wykonane z poli-L-laktydu medycznego, modyfikowanego mieszaniną proszków ceramicznych z żeberkiem wzmacniającym na powierzchni górnej. Mogą one znaleźć zastosowanie w osteosyntezie, w miejscach które nie są narażone na zbyt duże obciążenia mechaniczne. Do tej grupy zaliczyć można kości w obrębie twarzoczaszki oraz kości krótkie ręki. Zaleca się przy tym zastosowanie usztywniających opatrunków zewnętrznych.

EN

The article presents the mechanical properties of prototype multifunctional four-hole, I-shaped plate made of resorbable composite and used for osteosynthesis. Multiple tests were conducted on ready-to-use implants and run in simulated real-working conditions. A special customized test stand was constructed for the sake of this research. The model of the osteosynthesis consisted of two rectangular pieces of plexiglas joined together by means of the tested plate. Durability of the physical model was mechanically assessed in static uniaxial tensile, three-point bending, one-side bending tests. Two types of resorbable polymers (poly-L-lactide) and two types of composites based on these polymers were considered. The composites were modified with a combination of two types of bioceramic: micrometric tricalcium phosphate and nanometric hydroxyapatite. The relation between the geometry of the plate and its mechanical characteristics was also investigated for all the tested materials. The test results proved that incorporation of bioceramic modifiers into the polylactide matrix influences the mechanical behaviour of the tested bone plates. The composite based on FDA approved polylactide (PL38) revealed the strength decrease while the Young modulus increased at the same time. The mechanical parameters were also dependent on the geometry of the plate (localization of a stiffening rib). Better results were obtained for the plates with a stiffening rib located on the upper side of the plate. What is more, the three-point-bending test revealed that in such a case the crack line moved away from the critical cross section, making such a plate more reliable. The best parameters were achieved for the three- -component plates (PL38/TCP/Hap) with a stiffening rib on the upper side. They can be potentially applied for osteosynthesis of the bones submitted with rather low loads, e.g. craniofacial bones, metacarpal bones or phalanges. An external stiff stabilisation (a plaster cast) is recommended as an additional support and prevention.

5

Biowchłanialne płytki zespalające dla weterynarii

Szaraniec B., Gryń K., Szponder T., Żylińska B.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 125

30--36

PL

Niniejsza praca stanowi próbę opracowania nowych biowchłanialnych płytek zespalających dla potrzeb weterynarii dedykowanych szczególnie psom ras miniaturowych. Tego typu płytki mogą stanowić alternatywę dla implantów metalicznych. Do największych zalet proponowanych konstrukcji można zaliczyć brak konieczności usuwania ich z organizmu po wyleczeniu złamanej kości oraz ułatwioną, w porównaniu do implantów metalicznych, ocenę radiologiczną procesu gojenia ze względu na przepuszczalność zastosowanego materiału dla promieni X. Ograniczeniem stosowania płytek wykonanych z czystych polimerów resorbowalnych np. polilaktydu (PLA) są stosunkowo słabe właściwości mechaniczne. W związku z tym, w ramach poniższej pracy, zaproponowano cztery sposoby modyfikacji parametrów wytrzymałościowych i użytkowych czystego polimeru resorbowalnego. Do matrycy polimerowej z czystego PLA wprowadzono cztery rodzaje wzmocnienia: włókna węglowe, włókna poliakrylonitrylowe, drut ze stali chirurgicznej i drut magnezowy. Płytki proste sześciootworowe wykonano metodą wtrysku. Fazę wzmacniającą w postaci włókien lub drutu formowano w kształt odpowiadający obrysowi zewnętrznemu płytki. Tak przygotowane pętle umieszczano w formie wtryskowej, a następnie obtryskiwano ciśnieniowo polimerem w temp. 165-170°C. Gotowe płytki zespalające poddano badaniom wytrzymałościowym. W tym celu przygotowano krótkie drewniane wałki, do których metalowymi wkrętami przykręcano płytki (dwa wałki imitujące złamaną kość łączono jedną płytką). Następnie taki układ symulujący zespolenie kostne poddawano testom jednoosiowego rozciągania na maszynie wytrzymałościowej. Równocześnie przeprowadzono badania in vitro w środowisku wodnym. Określono zmiany pH, przewodności elektrycznej oraz zmiany masy i wytrzymałości po 6 tygodniowej inkubacji. Spośród badanych materiałów najlepsze właściwości mechaniczne uzyskano w przypadku modyfikacji polimeru fazą włóknistą. Dodatkowo wprowadzenie włókien pozwoliło uzyskać korzystniejszy rozkład naprężeń i odkształceń w obrębie otworów mocujących oraz wynikający z tego efektywniejszy sposób przenoszenia obciążeń podczas jednoosiowego rozciągania.

EN

This article is an attempt to develop a new concept of biodegradable fixating miniplates for veterinary medicine, specially for toy breed dogs. Polymer-based composite fixation system can be a good alternative for widely used metallic implants because there is no removal operation needed after the bone is recovered. Moreover, the radiological evaluation of a fracture healing process is much easier and more precise due to the fact that polymers are transparent for X-rays. Low mechanical properties of pure biodegradable polymers e.g.: polylactide (PLA) is one of the biggest drawbacks. For the development of implants with better mechanical and practical properties (compared to pure polymer PLA) four types of composite materials were proposed. Polylactide matrix was reinforced with: carbon fibres, polyacrylonitrile fibres, surgical steel wire and magnesium wire. Injection moulding process was applied to fabricate a six-hole I-shaped miniplates. Firstly, reinforcing phases (fibres or wires) were shaped to copy a contour of a miniplate. Then a “loop” of a fibre bundle or a wire was placed in the mould. Plastified PLA (T = 165-170°C) was injected into the mould under a high pressure filling it and covering reinforcing phase. For mechanical testing of fabricated implants a special system was prepared to simulate “real work conditions”. Short wooden rods were used to imitate the broken bone. Two rods were linked together with a composite miniplate fixed with metallic screws and tested in uniaxial tensile strength machine. Simultaneously in vitro tests were carried out. Degradation in water environment was verified. During six-weeks incubation process changes in pH values, electrical conductivity, mass loss and mechanical properties were monitored. The performed research demonstrated that the most desirable results were recorded for the polymer modified with the fibrous phase.

6

Analiza wytrzymałościowa MES złamania szyjki kości udowej stabilizowanej gwoździem śródszpikowym typu GAMMA

Kozub B., Matuszyk Ł., Łagan S.

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2012

|

z. 6

59--64

PL

W pracy poruszono problem stabilizacji złamania szyjki kości udowej za pomocą gwoździa śródszpikowego typu GAMMA. Dokonano oceny wpływu zastosowanego materiału stabilizatora na naprężenia, odkształcenia oraz przemieszczenia. W pracy posłużono się metodą elementów skończonych. Analizy numeryczne przeprowadzono w programie FEMAP.

7

Numerical analysis of displacements of mandible bone parts using various elements for fixation of subcondylar fractures

Kromka-Szydek M., Jędrusik-Pawłowska M., Milewski G., Lekston Z., Cieślik T., Drugacz J.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2010

|

Vol. 12, no. 1

11-18

EN

The paper presents an analysis of the distribution of dislocations in the case of fixation of a mandible low subcondylar fracture. Three types of elements have been used for fixation: NiTi shape-memory staples, miniaturized titanium plates and the Synthes compression plate, also called the Synthes zygomatic plate. The analysis was conducted using the finite element method. The degree of the mobility of the fractures was analysed as well as the tendency towards their separation on the basis of value analysis and the distribution of dislocation areas. The results obtained allowed a preliminary assessment of predicted healing effects and the possibility of being able to predict developing complications after osteosynthesis with the use of the elements analysed.

8

A biomechanical study comparing the compressive forces generated by a conventional 4.5 AO/ASIF cortical lag screw with a differentially pitched cortical compression screw

Lenehan B., Street J., Murphy B., Brennan L., McHugh P., Curtin W.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2009

|

Vol. 11, nr 1

31-35

EN

The aim of this study was to compare the interfragmentary compression generated across a simulated femoral fracture model by a conventional 4.5 mm AO/ASIF cortical lag screw with a differentially pitched cortical compression screw. A 45-degree osteotomy was made in a whole bone composite femoral shaft, this was internally fixed with either a conventional 4.5 mm AO/ASIF cortical lag screw or the differentially pitched cortical screw and the compressive force generated at the fracture site measured on an Instron 8874 Axial/Torsion Servohydraulic Testing System. The mean interfragmentary compression generated by the differentially pitched screw was 81.4% of that generated by the 4.5 mm AO/ASIF cortical lag screw. The 4.5 mm AO/ASIF cortical screw produces a steep rise in compression per turn of the screw. The screw based on the differential pitch design creates a more gradual increase to peak compression. The resistance to torque was greater for the AO screw than for the differential pitch screw. Maximal interfragmentary compression is achieved within 4 180° turns after the head engages the near cortex for the 4.5 mm AO/ASIF screw but required 5 180° turns for the differentially pitched screw. Interfragmentary compression is achievable in cortical bone using differential pitch technology. A differentially pitched screw offers obvious advantages over a conventional screw allowing independent placement of lag screw and neutralisation plate, without needing additional exposure of the fracture site, limiting the insult to local fracture biology. It is proposed as an adjunct to osteosynthesis in long bone fractures.

9

Osteosynteza śródszpikowa gwoździami rozprężnymi

Kajzer A., Kajzer W., Marciniak J.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 77-80

74--76

10

Nowa metoda osteosyntezy złamań wyrostków kłykciowych żuchwy przy użyciu implantów ze stopów NiTi

Jędrusik-Pawłowska M., Lekston Z., Kromka-Szydek M., Drugacz J., Cieślik T.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 77-80

70--72

11

Badania przyczyn uszkodzeń minipłytek tytanowych stosowanych w chirurgii szczękowo-twarzowej

Bieniaś J., Surowska B., Świeć P., Pałysewicz B., Maślanko G., Tomaszewski T.

Engineering of Biomaterials

|

2008

|

Vol. 11, no. 74

2-5

PL

W pracy przedstawiono analizę materiałową mini-płytek tytanowych wykorzystywanych przy zabiegach osteosyntezy kości twarzoczaszki w aspekcie zmian struktury i warstwy wierzchniej materiału (określenie przyczyn i rodzaju zużycia). Materiał badawczy stanowiły minipłytki tytanowe 2, 6, 10- oczkowe oraz 2, 4-oczkowe z przerwą, stosowane przy zabiegach osteosyntezy kości, które: (a) usunięto po zakończeniu leczenia lub (b) usunięto wcześniej z powodu uszkodzenia (pęknięcia). Badane płytki wykonane były z czystego technicznie tytanu-grade 2. Przeprowadzona analiza materiałowa wskazuje na kilka możliwych czynników wpływających na uszkodzenia - złamania minipłytek, do których można zaliczyć: stan warstwy wierzchniej z licznymi defektami stanowiącymi miejsca propagacji i rozwoju pęknięć, stan naprężeń twarzoczaszki, możliwość występowania procesów zmęczeniowych oraz zmiany w mikrostrukturze minipłytek tytanowych spowodowane odkształcaniem mechanicznym.

EN

The study presents the material analysis of miniplates used during the osteosynthesis of the face from the aspect of structural and surface layer change of material (establishment of reasons and type of wear). The material analysed were 2, 6, 10- hole and 2, 4-hole (with interval) titanium miniplates used in bone osteosynthesis, which: (a) were removed once the treatment has been completed or (b) were removed before the completion of the treatment because of a damage (fractures). The plates were made of commercially pure titanium-grade 2. The analysis indicates a few possible factors causing the damages - fractures of the miniplates, which include: the condition of the surface layer with visible defects, which are the centres of propagation and the development of fractures, the condition of facial stress, the possibility of fatigue processes as well as the changes in the microstructure of titanium miniplates caused by mechanical deformation.

12

Numerical analysis of the states of stresses in the units of ZESPOL type stabilizer

Więckowski W.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2007

|

Vol. 3, no. 6

31--35

EN

In the paper state of stress of the ZESPOL plate stabilizer elements of the bridging osteosynthesis has been subjected to the numerical analysis. Calculation have been performed for variable fixing of the bearing element of the stabilizer versus bone in the system loaded respectively with axial force, bending moment in the frontal and sagittal plane and torque moment. Reduced stresses values and normal stresses components in the bearing plate of the stabilizer and bone screws have been determined with FEM simulation. Results obtained from the calculation shows significant influence of the fixing type of the stabilizer versus bone on loading of the individual elements of the joint system and further on its durability and assurance of the proper conditions for bone union.

PL

Przedmiotem badań była analiza numeryczna stanu naprężeń w elementach stabilizatora płytkowego ZESPOL w modelu zespolenia mostującego kości. Obliczenia przeprowadzono dla różnych wariantów utwierdzenia nośnika stabilizatora względem kości, w układzie obciążonym odpowiednio: siłą poosiową, momentem gnącym w płaszczyźnie czołowej i strzałkowej oraz momentem skręcającym. Wyznaczono wartości naprężeń zredukowanych oraz składowych naprężeń normalnych w płytce nośnej stabilizatora oraz wkrętach kostnych z wykorzystaniem MES. Uzyskane wyniki obliczeń wykazują znaczący wpływ sposobu zamocowania stabilizatora względem kości na obciążenie poszczególnych elementów układu zespolenia, a przez co na jego trwałość i zapewnienie odpowiednich warunków do prawidłowego zrostu kostnego.

13

Zintegrowana diagnostyka procesów zrostu kostnego

Kołodziej D., Jasińska-Choromańska D.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2005

|

R. 51, nr 9 bis

348--350

PL

Niniejszy artykuł nawiązuje do spraw diagnostyki procesów zachodzących w szczelinie zrostu kostnego. Ściśle powiązanych z charakterem powstającego zrostu kostnego. Połączenie układów diagnostyki z elementami konstrukcji układów stabilizacji zewnętrznej umożliwia nam szybkie i bezinwazyjne otrzymanie parametrów mechanicznych tworzących przybliżenie opisu stanu zrostu kostnego.

EN

This paper presents abilities of the external osteosynthesis treatment system as a part of the diagnostic system. Dynastab Mechatronics 2000 as an example of the modern external fixators creates new possibilities in the monitoring and analyzing of the adhesion zone. Stabilization systems which are using active elements and the sensors have given better fit of fixation system work according to the demands of the broken biological system. Applying of the mechatronics systems have given ability to continuous diagnostic of the broken bone - fixator system and also gives possibility of influence at the adhesion process coming into being in the healing fracture.

14

Computer assessment of correctness of mandiblar bones fracture slit integration based on pantomographic radiograms

Lamża A., Wróbel Z., Jędrusik-Pawłowska M., Drugacz J.

Journal of Medical Informatics & Technologies

|

2002

|

Vol. 4

MT119--124

EN

The method of objective assessment of the correctness mandible bones fracture slit was proposed in the research. At present, treatment results are evaluated by comparing pantomographic pictures made before and after integration. It is not an objective method; the estimation of the integration correctness coefficient is not possible, either. The use of computer processing enables introducing the relative mandible faction dislocation coefficient. Thanks to this, measurable determination of bone faction reposition correctness on pantomograms made after osteosynthesis is possible.

15

Assessment of the results of mandibular fractures sugrical titanium miniplates treatment on the basis of computer-aided analysis of pantomographical radiograms

Jędrusik-Pawłowska M., Drugacz J., Lamża A., Wróbel Z.

Journal of Medical Informatics & Technologies

|

2002

|

Vol. 4

MT83--89

EN

At present, in mandibular fractures surgical treatment reposition and titanium miniplates osteosynthesis is the most common method used. The treatment results are assessed on the basis of comparative analysis of two radiograms taken before and after fixations of fractures. In this article the objective method of radiological assessment of osteosynthesis is presented. The crucial part of the method is the computer program which was created at The Institute of Computer Biomedical Systems, Silesian University in Katowice. Comparison of placement of bone fragments on a pair of pantomograms taken before and after a particular surgical operation was done. To make the process of the results evaluation an objective one a new parameter - the relative dislocation coefficient - was implemented. Achieved results enable to assess correctness of bone fracture reposition on the pantomographical pictures taken twice, once before and the next time after osteosynthesis.