Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

On the Important Meaning of Bio-Liquid Dynamic Viscosity Variations in the Lubrication Flows

Wierzcholski Krzysztof, Gospodarczyk Jacek

Tribologia

|

2022

|

nr 1

83--95

EN

The main topic of this paper refers to the numerous relations between the decrements of the dynamic viscosity of non-Newtonian bio-liquid lubricated human joints on the one hand and, on the other hand, with consequences resulting from various diseases such as low fitness and low skills of human limbs, joint unfitness, large wear of cooperating cartilage bio-surfaces. Additionally, this paper indicates the pharmacology methods performed in vivo to enhance the bio-liquid lubricant dynamic viscosity. After numerous experimental measurements, it directly follows that the collagen fibre, hyaluronate acid particle, power hydrogen ion concentration pH in lubricating bio-liquid and absorbability features of lubricated bio-surface have a direct and indirect significant influence on the bio-liquid dynamic viscosity values variations with interfacial energy distribution across the film thickness. The results presented in this paper are confirmed based on experimental measurements and analytical, numerical solutions of the load-carrying capacity, friction coefficient and bio-liquid dynamic variations performed for various human joints. These effects were simply disregarded in previous studies. The aforementioned problem has not been considered in contemporary research literature in the medical tribology domain to the Author's best knowledge. The results obtained should enable one to introduce more effective and accurate therapeutic protocols into the human joint treatment regimen. The results obtained have applications on a wide scale in spatiotemporal models in bio-tribology, biology and health science.

PL

Główny temat pracy dotyczy licznych związków pomiędzy spadkiem lepkości dynamicznej nienewtonowskiej biocieczy smarującej stawy człowieka z jednej strony a konsekwencjami powodowanymi przez różne choroby z drugiej strony, takimi jak: mała sprawność oraz zręczność kończyn, brak sprawności stawów, znaczne zużycie powierzchni chrząstki. Niniejsza praca przedstawia dodatkowo farmakologiczne metody powiększania in vivo lepkości dynamicznej smarującej cieczy biologicznej. Z licznych eksperymentalnych pomiarów wynika, że włókna kolagenowe, cząsteczki kwasu hialuronowego, potęgowa koncentracja jonów wodorowych pH w biologicznej cieczy smarującej oraz właściwości absorbcji smarowanej powierzchni chrząstki, mają istotny pośredni i bezpośredni wpływ na zmiany lepkości dynamicznej oraz rozkład energii wewnętrznej w poprzek grubości warstwy cieczy biologicznej. Przedstawione w pracy rezultaty potwierdzone zostały na podstawie eksperymentalnych pomiarów oraz analityczno-numerycznych obliczeń siły nośnej, współczynnika tarcia, zmian lepkości dynamicznej smarującej cieczy biologicznej, przeprowadzonych dla różnych stawów człowieka. We wcześniejszych badaniach takie efekty były pomijane. Według informacji autorów, rozpatrywany problem nie był rozpatrywany we współczesnych badaniach literaturowych tribologii medycznej. Przedstawione rezultaty umożliwią wykonywanie bardziej dokładnych leczniczych protokołów w trakcie wykonywania zabiegów dla stawów człowieka. Wyniki uzyskane w pracy znajdują zastosowanie na szeroką skalę w czasowo-przestrzennych modelach biotribologii oraz nauki o zdrowiu.

2

Znaczenie badania rentgenowskiego stawu biodrowego u dzieci z bólem biodra i obraz radiologiczny w wybranych patologiach nienowotworowych

Stopa Joanna, Klęba Joanna, Truszkiewicz Adrian, Guz Wiesław

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 2

99--107

PL

U dzieci z podejrzeniem patologii stawów biodrowych w algorytmie postępowania nadal są uwzględniane badania rentgenowskie. Badania rentgenowskie są pomocne w obrazowaniu, gdyż w zakresie diagnostyki układu kostnego charakteryzują się wysokimi wskaźnikami skuteczności rozpoznawczej. Mimo że badania rentgenowskie związane są z niewielką lub umiarkowaną dawką promieniowania jonizującego, wykonując je u dzieci, należy szczególnie uwzględniać metody ograniczania narażenia na promieniowanie rentgenowskie. Wśród nieprawidłowości stawów biodrowych u najmłodszych dzieci istotną patologią jest dysplazja stawu biodrowego. Do częstszych chorób, które mogą przebiegać z obrazem zajęcia stawów biodrowych w badaniu rentgenowskim, należą także przemijające zapalenie błony maziowej, choroba Perthesa (młodsze dzieci) i młodzieńcze złuszczenie głowy kości udowej (starsze dzieci).

EN

In children with suspected hip joint pathology, X-ray examinations are still included in the management algorithm. X-ray examinations are helpful in imaging, as they are characterized by high rates of recognition efficiency in the diagnosis of the skeletal system. Although X-ray examinations are associated with a low or moderate dose of ionizing radiation, when performing them in children, special consideration should be given to the methods of limiting exposure to x-rays. Among the abnormalities of the hip joints in the youngest children, hip dysplasia is a significant pathology. Transient synovitis, Perthes’ disease (younger children), and juvenile slipped capital femoral epiphysis (older children) are also among the more common diseases that may be associated with an X-ray changes of the hip joints.

3

Application of digital image processing methods for obtaining contours of objects on ultrasound images of the hip joint

Ratushnyi Pavlo, Bilynsky Yosyp, Zhyvotivskyi Stepan

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2021

|

T. 11, nr 2

22--25

EN

In this work, the problems of research of ultrasonic images of joints are formulated. It is that for early diagnosis of developmental disorders of the hip joints needs to take frequent pictures, and the least harmful to health is ultrasound. But the quality of such images is not sufficient for highquality automated measurement of geometric parameters and diagnosis of deviations. The ultrasound image of the hip joint is evaluated by quantifying the exact values of the acetabular angle, the angle of inclination of the cartilaginous lip, and the location of the center of the femoral head. To get these geometric parameters, you need to have clear images of objects. And for the operation of automated computer measurement systems, it is necessary to use such methods of pre-digital image processing, which would give clear contours of objects. Known and available image processing algorithms, in particular contour selection, face problems in processing specific medical images. It is proposed to use the developed method of sharpening to further obtain high-quality contour lines of objects. A mathematical model of the method is presented, which is a formula for converting the intensity values of each pixel of a digital image. As a result of this method, the noise component of the image is reduced, and the intensity differences between the background and the objects are increased, and the width of these differences is one pixel. The algorithm of a sequence of processing of ultrasonic images and features of its application have resulted. The results of the developed set of methods are given. The paper presents the results of processing the real image of the hip joint, which visually confirms the quality of the selection of objects on view.

PL

W pracy sformułowano problematykę badań ultradźwiękowych obrazów stawów. Polega ona na tym, że do wczesnej diagnostyki zaburzeń rozwojowych stawów biodrowych konieczne jest częste wykonywanie zdjęć, a najmniej szkodliwe dla zdrowia są badania USG. Jednak jakość uzyskanych obrazów nie jest wystarczająca do tego, by z wysoką jakością przeprowadzić automatyczne pomiary parametrów geometrycznych i diagnostykę odchyleń. Obraz ultrasonograficzny stawu biodrowego ocenia się poprzez ilościowe określenie dokładnych wartości kąta panewki, kąta nachylenia warstwy chrzęstnej i położenia środka głowy kości udowej. Aby uzyskać te parametry geometryczne, musisz konieczne są wyraźne obrazy obiektów. Do obsługi zautomatyzowanych komputerowych systemów pomiarowych konieczne jest stosowanie takich metod przedcyfrowego przetwarzania obrazu, które dawałyby wyraźne kontury obiektów. Znane i dostępne algorytmy przetwarzania obrazu, w szczególności wybór konturu, napotykają problemy w przetwarzaniu określonych obrazów medycznych. Proponuje się wykorzystanie opracowanej metody wyostrzenia w celu dalszego uzyskania wysokiej jakości konturów obiektów. Przedstawiono model matematyczny metody będący formułą do przeliczania wartości natężenia każdego piksela obrazu cyfrowego. W wyniku tej metody zmniejsza się składowa szumu obrazu, a różnice intensywności między tłem a obiektami są zwiększane, a szerokość tych różnic wynosi jeden piksel. Opracowano algorytm kolejności przetwarzania obrazów ultradźwiękowych i cechy jego zastosowania. Podano wyniki opracowanego zestawu metod. W pracy przedstawiono wyniki przetwarzania rzeczywistego obrazu stawu biodrowego, co wizualnie potwierdza jakość doboru obiektów widzenia.

4

The electromyographic activity characteristics of the gluteus medius muscle before and after total hip arthroplasty

Kopeć Konrad, Bereza Przemysław, Sobota Grzegorz, Hajduk Grzegorz, Kusz Damian

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2021

|

Vol. 23, no. 1

187--195

EN

Purpose: The clinical outcomes of total hip arthroplasty are influenced by the correct muscle function that determines good, longterm and proper function of the artificial joint. The aim of the study was to analyze the electromyographic activity of the gluteus medius muscle in patients with hip osteoarthritis and after arthroplasty in various static weight bearing conditions, both on the affected and contralateral side. Methods: The prospective study involved 70 patients qualified for hip replacement. Patients underwent a surface electromyography of the gluteus medius muscle which involved the Trendelenburg test. The normalized results were obtained for both hips, preoperatively and 6 months after arthroplasty. Results: The only muscle activity differences were found at a full load condition of lower limb. In the preoperative assessment, the activity of the gluteus medius muscle was greater on the side qualified for surgery. After arthroplasty and the rehabilitation period, the muscle activity on the operated side decreased and significantly increased on the contralateral side. Detailed analysis of the contralateral side revealed relationship with osteoarthritis. Previous hip arthroplasty of that side resulted in lower muscle activity, similar to fully functional joints. Conclusion: The activity characteristics of the gluteus medius muscle vary depending on the condition of the joint, and the characteristics change as a result of the surgical procedure performed on both the operated and contralateral sides. These dependencies should be taken into account in the rehabilitation process, especially at the side opposite to the operated one.

5

Assessment of coxarthritis risk with dimensionless biomechanical parameters

Uršič Bojana, Kocjančič Boštjan, Romolo Anna, Iglič Aleš, Kralj-Iglič Veronika, Zupanc Oskar

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2021

|

Vol. 23, no. 1

25--34

EN

Purpose: Unfavourable distribution of contact stress over the load bearing area is considered a risk factor for early coxarthritis and it is of interest to outline respective biomechanical parameters for its prediction. The purpose of the work was to develop a transparent mathematical model which can be used to assess contact stress in the hip from imaged structures of pelvis and proximal femora, in large population studies and in clinical practice. Methods: We upgraded a previously validated three-dimensional mathematical model of the human hip in the one-legged stance HIPSTRESS by introducing parameters independent from the size of the structures in the images. We validated a new parameter – dimensionless peak stress normalized by the body weight and by the radius of the femoral head ( pmaxr2/WB) on the population of 172 hips that were in the childhood subjected to the Perthes disease and exhibited increased proportion of dysplastic hips. Results: The dimensionless parameter pmaxr2/WB exhibited smaller number of indecisive cases of hip dysplasia predicted by the model than the previously used parameter pmax/WB (6% vs. 81%, respectively). A threshold for an increased risk of early coxarthritis development by the HIPSTRESS parameter H = pmaxr2/WB was found to be 2. Conclusions: We proposed a dimensionless peak stress on the load bearing area with the border value of 2 as a decisive parameter over which hips are at risk for early development of degenerative processes and presented a method for determination of biomechanical parameters with the use of nomogram.

6

Wkład siedziska wózka inwalidzkiego dla pacjentów ze skostnieniami w stawie biodrowym

Mikołajewska Emilia, Mikołajewski Dariusz

Bezpieczeństwo Pracy : nauka i praktyka

|

2020

|

nr 7

14-15

PL

Skostnienia okołostawowe są ważnym problemem klinicznym, społecznym i technicznym. Jeżeli problem tego rodzaju występuje w obrębie stawu biodrowego, to poprzez jego unieruchomienie w danym kącie, uniemożliwiającym ruch, powoduje utrudnienie w korzystaniu z wózka w pozycji siedzącej, przy zachowaniu kąta pomiędzy tułowiem a kością udową wynoszącego 90 stopni. Powoduje to niebezpieczne zsuwanie się użytkownika z wózka, co grozi w rezultacie niebezpiecznym upadkiem. W części przypadków uniemożliwia to wręcz korzystanie z wózka, skazując osobę z nie pełnosprawnością na pozostawanie w łóżku, co drastycznie obniża jej jakość życia, w tym życia zawodowego.

7

Body balance a few years after total hip replacement

Wareńczak Agnieszka, Lisiński Przemysław

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2020

|

Vol. 22, no. 1

87--96

EN

These aim of the study was to conduct a long-term evaluation of whether total hip replacement permanently affects the dynamic body balance. Methods: Twenty-five patients after the unilateral total hip replacement (mean age: 69.9 ± 6.2) and 25 subjects without the total hip replacement (mean age: 68.4 ± 4.8) who matched the age and overall health participated in this study. The force platform and functional tests such as Timed Up and Go, 3m walk test, Functional Reach Test, 30s Chair Stand Test, Step Test and Berg Balance Scale were used to assess dynamic balance. The results obtained in individual trials were compared using the Student’s t-test for independent variables, the Welch test or the non-parametric Mann–Whitney U-test. Results: Subjects from the THR group exhibited significantly increased time and distance in the tests performed on the force platform, compared to the control group. We also observed worse balance and functional test scores in the THR group: Timed Up and Go test ( p < 0.001), 3 m walk test ( p < 0.001), Functional Reach Test ( p < 0.001), 30 s Chair Stand Test ( p = 0.001) and Step Test (operated leg: p < 0.001, non-operated leg: p < 0.001). The results obtained in the Berg Balance Scale tests were not significantly different between the groups ( p = 0.218). Conclusions: We observed significant differences in postural stability and dynamic balance between patients after THR and subjects in the same age without endoprosthesis. Our research shows that total hip replacement permanently impairs patients’ dynamic balance and their functionality in certain lower-extremity activities.

8

3D kinematic analysis of patients’ gait before and after unilateral total hip replacement

Kolářová Kateřina, Vodička Tomáš, Bozděch Michal, Repko Martin

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2020

|

Vol. 22, no. 2

165--171

EN

Purpose: The purpose of the study was to describe changes in the kinematic parameters in the patients’ gait after total hip replacement. Methods: Research group of men in the end stage of osteoarthritis indicated to the THR (n = 10; age 54.1 ± 7.5 years; weight 92.2 ± 9.6 kg; height 179.7 ± 5.9 cm). All participants underwent a total of three measurements: before surgery, 3 and 6 months after the surgery. Using the 3D kinematic analysis system, the patients’ gait was recorded during each measurement session and kinematic analysis was carried out. The parameters that were monitored included the sagittal range of motion while walking in the ankle, the knee and the hip joints of the operated and the unoperated limb, and the range in the hip joint’s frontal plane, the rotation of pelvis in the frontal and transverse planes, as well as the speed of walking and the walking step length. Results: Significant increases were found in sagittal range of motion in the operated hip joint, sagittal range of motion in the ankle joint on the unoperated side and in the walking step length of the unoperated limb. Conclusions: During walking after a THR, the sagittal range of motion in the ankle of the unoperated limb increases. Also, the range of motion in the sagittal plane on the operated joint increases, which is related to the lengthening of the step of the unoperated lower limb.

9

Assessment of Tribological Properties of Ti13Nb13Zr Titanium Alloy Used in Medicine

Piotrowska Katarzyna, Madej Monika, Ozimina Dariusz

Tribologia

|

2019

|

nr 3

97--106

PL

Celem niniejszej pracy była ocena zużycia biomateriałów tytanowych stosowanych na elementy endoprotezy stawu biodrowego. Materiałem do badań były próbki z tytanu i jego stopów: Ti grade 4, Ti6Al7Nb i Ti13Nb13Zr. Modelowe badania tribologiczne przeprowadzono w ruchu posuwisto-zwrotnym w warunkach tarcia technicznie suchego, tarcia ze smarowaniem roztworem sztucznej krwi oraz roztworem Ringera. Przeciwpróbką w badanych węzłach tarcia była kulka z Al2O3 o średnicy 6 mm. Za pomocą elektronowej mikroskopii skaningowej obserwowano ślady wytarcia po testach tribologicznych. Mikroskop konfokalny z trybem interferometrycznym posłużył do oceny zużycia powierzchni próbek i przeciwpróbek. Najmniejsze współczynniki tarcia spośród wszystkich badanych skojarzeń materiałowych uzyskano dla skojarzenia materiałowego– stop Ti13Nb13Zr-Al2O3. Analiza SEM wykazała, że w wyniku procesu zużywania generowane były liczne rysy i bruzdy. Powstały one na skutek przemieszczania się luźnych produktów zużycia w obszarze wytarcia. Dla wszystkich badanych materiałów zaobserwowano spiętrzenie obrzeży krawędzi śladów wytarcia świadczące o ściernym mechanizmie zużycia. Podczas testów tarciowych badanych skojarzeń materiałowych najbardziej zużywającym się materiałem była tytanowa tarcza. W przypadku stopów Ti6Al7Nb oraz Ti13Nb13Zr zarejestrowano porównywalne zużycie bez względu na warunki prowadzenia testów (TDF, AB, RS). Analiza otrzymanych wyników badań tribologicznych wykazała, że skojarzeniem, dla którego zarejestrowano najmniejsze zużycie pary trącej (próbki i przeciwpróbki), było skojarzenie materiałowe Ti6Al7Nb-Al2O3.

EN

The aim of this study was to evaluate the wear and tear of titanium biomaterials used for hip endoprosthesis. The test materials were samples of titanium and its alloys: Ti grade 4, Ti6Al7Nb and Ti13Nb13Zr. Model tribological tests were carried out in reciprocal motion under conditions of technically dry friction, friction with lubrication provided by an artificial blood solution and Ringer's solution. A 6 mm in diameter Al2O3 ball was used as a counter-sample in the friction pairs. After tribological tests, traces of wear were inspected using scanning electron microscopy. A confocal microscope with interferometric mode was used to evaluate the wear of the surface of samples and counter-samples. The lowest friction coefficients among all the material associations were obtained for the Ti13Nb13Zr-Al2O3 alloy. SEM analysis has shown that as a result of the wear process, numerous scratches and grooves were generated. They were created as a result of loose products of wear moving around in the friction area. For all tested materials, a pile-up of the wear edges was observed, which indicates an abrasive wear mechanism. During the friction tests of the tested material associations, the titanium disc proved to be the most wearing material. For Ti6Al7Nb and Ti13Nb13Zr alloys, comparable wear was recorded regardless of the test conditions (TDF, AB, RS). The analysis of the obtained tribological results showed that the material association for which the lowest wear of friction pair (sample and countersample) recorded was Ti6Al7Nb-Al2O3.

10

Zjawiska biomineralogiczne w endoprotezach stawu biodrowego

Pawlikowski M.

Auxiliary Sciences in Archaeology, Preservation of Relics and Environmental Engineering

|

2018

|

nr 25

71--88

PL

Wykonano badania elementów endoprotez stawu biodrowego pod kątem starzenia się materiałów, rozpoznania struktur stosowanych metali oraz cementów służących do fiksacji endoprotez. Badaniom poddano także „zużyte" elementy endoprotez po różnych okresach ich funkcjonowania. Stwierdzono, że starzenie się polimerów prowadzi to ich spękania przez co skraca się czas prawidłowego funkcjonowania panewek i całych sztucznych stawów. W „pracujących” elementach metalowych (głowy endoprotez) zaobserwowano w stali wtrącenia mikro żużelków, które po wykruszeniu się ze stali pod czas stawu biodrowego niszczą gładź powierzchni głowy endoptotezy oraz wewnętrzna powierzchnię panewki. Długotrwałe obciążenie panewek prowadzi do zmiany struktury atomowej polipropylenu z którego wykonane są panewki. To pociąga za sobą szybsze niszczenie obciążanej panewki. Badane, dwuskładnikowe cementy fiksujące endoprotezę zawierały banieczki powietrza, co jest efektem mieszania składników. Ich obecność osłabia stabilizacje endoprotezy przyspieszając konieczność jej wymiany.

EN

Tests were performed on elements of hip joint endoprostheses regarding aging of the materials, structures of the metals as well as the cements used to fix the implant to the bone.“Worn out” elements of endoprostheses after different periods of functioning were also studied It was determined that aging of the polymers leads to their cracking, which shortens the time of proper functioning of the acetabula and the whole artificial joints. In the “working” metal elements (femoral heads) creation of micro slag bits in the steel was observed. Those bits break out from the steel during the functioning of the hip joint, damaging the surface finishing of the head of the implant and the inner surface of the acetabulum. Long-term load on the acetabula leads to changes in the atomic structure of the polypropylene that they are built of. That causes the acetabula to wear out faster. Two-component fixing cements that were tested contained air bubbles as a result of mixing the components. Their presence weakens the endoprostheses stabilization, accelerating the necessity to replace it.

11

Ocena niepewności pomiarów parametrów stawów biodrowych u dzieci

Gilewska G.

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

|

2017

|

Nr 54

67--69

PL

W artykule przedstawiono aspekty oceny niepewności pomiarów parametrów anatomicznych na obrazach radiologicznych. Oceny dokonano na podstawie pomiarów realizowanych z wykorzystaniem obrazów radiologicznych wykonanych w standaryzowanych projekcjach. Pomiary przeprowadzono za pomocą programu opracowanego do wyznaczania wybranych parametrów i wskaźników radiologicznych umożliwiających ocenę budowy stawu biodrowego u dzieci. Wykonano kilka serii pomiarowych dla pacjentów w różnym wieku. Dokonano oceny niepewności wyników pomiarów parametrów anatomicznych, takich jak kąt Wiberga (WB), kąt nachylenia panewki Sharpa (NP), kąt centrowania szyjki kości udowej (CS).

EN

The paper presents aspects of the evaluation of measurement uncertainty of anatomical parameters on radiological images. Measurements carried out on the basis of radiological images taken in standardized projections were evaluated. Measurements were made in a specially designed measurement program for selected radiographic parameters and indicators to assess the hip joint structure in children. Several measurement series have been made for patients of different ages. Factors influencing the uncertainty of anatomical parameters such as patient age, bone marrow pathology, and operator skills have been evaluated.

12

Disturbances of selected parameters for medical imaging systems

Gilewska G.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 12

10--13

EN

The paper presents to aspects of measuring disturbances in the selected measurement systems based on digital radiographic images. Systems using X-ray images of the ankle or hip joint and dedicated programs and measurements algorithms were selected. The author performed an analysis of the standard uncertainty of measurement. Significant differences in uncertainty levels for the various indicators were observed, and must therefore be interpreted independently.

PL

W artykule zostaną przedstawione aspekty zakłóceń pomiarów w wybranych systemach pomiarowych dotyczących zdjęć rentgenowskich. Do badań wybrano systemy wykorzystujące zdjęcia rentgenowskie stawów skokowych i biodrowych oraz własne programy i algorytmy pomiarowe. Przeprowadzono analizę poziomu niepewności standardowej pomiarów. Zaobserwowano znaczne różnice w poziomie niepewności dla różnych wskaźników i dlatego należy je interpretować niezależnie.

13

Analiza harmoniczna zespolonego sygnału stabilograficznego

Kidoń Z., Fiołka J.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 4

185--188

PL

Test stabilografii nadążnej jest kliniczną metodą diagnostyczną pozwalającą na ocenę stanu układu utrzymywania równowagi człowieka. W artykule zaproponowano metodę analizy danych stabilograficznych opartą na analizie fourierowskiej sygnału zespolonego. Parametr zaproponowany w artykule umożliwia ocenę symetrii postawy osoby badanej. Podejście to może być wykorzystane od oceny postępów rehabilitacji osób po endoprotezoplastyce stawu biodrowego.

EN

The follow-up posturography test is a clinical assessment technique that provides quantitative information about a patient's functional ability to maintain balance. The paper presents a method of stabilographic signal analysis which is based on Fourier analysis of complex-valued data. The parameter proposed in the article enables postural symmetry assessment. This approach can be used to evaluate the rehabilitation progress of the patients after total hip replacement surgery.

14

Hip joint and hip endoprosthesis biomechanics

Gryka J.

Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 3, nr 1

21--27

EN

This article contains a description of the basic issues related to anatomy, loading of hip joint and its endoprosthesis research methods. The methods of testing and simulating hip joint loads, factors that influence the selection of parameters during the design of prostheses, typical solutions to engineering problems related to this topic are presented. The article concludes with short summary of the finite element method for the design of hip replacements.

PL

Artykuł zawiera opis podstawowych zagadnień związanych z anatomią, obciążeniami i metodami badawczymi dotyczących stawu biodrowego oraz jego endoprotezy. Przedstawione są sposoby badania i symulowania obciążeń w stawie biodrowym, czynniki wpływające na dobieranie parametrów podczas projektowania endoprotezy oraz typowe rozwiązania problemów inżynierskich związanych z tym tematem. Artykuł zakończony jest krótkim streszczeniem zastosowań metody elementów skończonych podczas projektowania endoprotezy stawu biodrowego.

15

Analiza obliczeń statystycznych czynników decydujących o postępach fizjoterapii w złamaniach krętarzowych

Skowronek R., Zawora J., Kwiatkowski K., Skalski K.

Inżynieria Powierzchni

|

2017

|

nr 4

3--10

PL

Planowanie zabiegów fizjoterapeutycznych po operacyjnym leczeniu złamań krętarzowych kości udowej jest ważnym elementem postępowania pooperacyjnego. Wynika to z charakteru złamania oraz częstotliwości jego występowania. Analiza statystyczna, w której weryfikacji poddane są różne zmienne, skale i testy oceny pooperacyjnej, pozwala na opracowanie nowych, skorelowanych i innowacyjnych zabiegów rehabilitacji. W badaniach statystycznych analizie poddano trzy grupy chorych o znacznej liczebności. W przykładowej analizie wariancji zaprezentowano obliczenia dla chorych z demencją. Ważną czynnością było opracowanie macierzy pomiarów (doświadczeń) oraz określenie korelacji między zmiennymi tej macierzy. Analizę wariancji uzupełniono o interpretację wyników testów/skal, które wskazały na ich efektywność Przedyskutowano korelację między zmiennymi niezależnymi, skalami i testami, wskazując na wysokie współczynniki korelacji: dla skali Parkera oraz skali zależności od pomocy przy chodzeniu i poziomu mobilności (r = 0,92746) oraz skali HHS i testu Trendelenburga (r = 0,87094).

EN

Planning physiotherapeutic procedures after surgical treatment of trochanteric fractures of a femoral bone is an important part of a postoperative management. This is due to the nature of the fracture and the frequency of its occurrence. Statistical analysis, in which various variables, scales and post-operative assessment tests are verified, allows the development of new, correlated and innovative rehabilitation procedures. Three groups of a significant number of patients were analyzed in statistical studies. In the exemplary variance analysis, the calculations for patients with dementia were presented. An important task was to develop a matrix of measurements (experiments) and to determine the correlation among the variables of this matrix. The variance analysis was supplemented with the interpretation of the results of tests/scales that indicated their effectiveness. The correlation between independent variables, scales and tests was discussed, indicating high correlation coefficients: for Parker’s scale and for t he scale of dependence on a walking aid and a mobility level (r = 0.92746) and also for the HHS scale and Trendelenburg’s test (r = 0.87094).

16

Effect of patient-specific model scaling on hip joint reaction force in one-legged stance – study of 356 hips

Hornova J., Kralj-Iglič V., Pedersen D. R., Daniel M.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2017

|

Vol. 19, no. 4

103--108

EN

Estimation of hip joint loading is fundamental for understanding joint function, injury and disease. To predict patientspecific hip loading, a musculoskeletal model must be adapted to the patient’s unique geometry. By far the most common and cost effective clinical images are whole pelvis plain radiographs. This study compared the accuracy of anisotropic and isotropic scaling of musculoskeletal model to hip joint force prediction by taking patient-specific bone geometry from standard anteroposterior radiograms. Methods: 356 hips from 250 radiograms of adult human pelvis were analyzed. A musculoskeletal model was constructed from sequential images of the Visible Human Male. The common body position of one-legged stance was substituted for the midstance phase of walking. Three scaling methods were applied: a) anisotropic scaling by interhip separation, ilium height, ilium width, and lateral and inferior position of the greater trochanter, b) isotropic scaling by pelvic width and c) isotropic scaling by interhip separation. Hip joint force in one-legged stance was estimated by inverse static model. Results: Isotropic scaling affects all proportions equally, what results in small difference in hip joint reaction force among patients. Anisotropic hip scaling increases variation in hip joint force among patients considerably. The difference in hip joint force estimated by isotropic and anisotropic scaling may surpass patient’s body weight. Conclusions: Hip joint force estimated by isotropic scaling depends mostly on reference musculoskeletal geometry. Individual’s hip joint reaction force estimation could be improved by including additional bone geometrical parameters in the scaling method.

17

Zastosowanie metody wielokryterialnej do analizy diagnostycznej pacjenta z chorobą zwyrodnieniową stawu biodrowego

Fabisiak L., Budziński R., Szczypiór-Piasecka K., Ziętek P.

Studia Informatica Pomerania

|

2016

|

Nr 4 (42)

15--25

PL

Artykuł przedstawia wielokryterialną procedurę postępowania przy kwalifikacji pacjentów do zabiegu wymiany stawu biodrowego w procesie leczenia. Zastosowano metodę Electre Tri w hybrydowym systemie DSS 3.0. Artykuł składa się z opisu kompetencji ekspertów, drzewa decyzyjnego oraz modelowania rankingów i klasyfikacji podjętego problemu. Przykładem badawczym są pacjenci z różnym zaawansowaniem choroby zwyrodnieniowej, których stan określono w trakcie leczenia szpitalnego.

XX

Advanced degenerative changes causing disturbances in biomechanics, disability and social isolation. A multitude of conditions of varying severity of the patient causes problem with determining the optimal timing of treatment. The classification of patients for surgery is complex. Published studies show a variety of parameters, variants and classification of evaluable patients with osteoarthritis of the hip. It notes the lack of proposals for assessing the performance in the field of biomechanics in one system, and with the classification of a sick patient. The paper presents the problem of the methodology for specific decision problems. The aim of the article was to develop (and verify) test procedure for the evaluation of osteoarthritis of the hip. Verified appropriate method of multi-criteria Electre Tri, which allowed to established patient qualifications for surgery or hip replacement program of physiotherapy or pharmacotherapy.

18

The structural analysis of socket inlays of the hip endoprosthesis

Karpiński R., Jaworski Ł.

Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. 2, nr 1

36--39

EN

The paper presents results of the preliminary structural analysis of socket inlays model of the endoprosthesis of the hip joint. Basics of anatomy and biomechanical analysis of the hip joint were introduced. The prototype of socket inlay of the hip endoprosthesis was modeled using Solid Edge ST8 software. After determining physical properties of structural materials for socket inlays, the Finite Elements Analysis of the model was conducted using SolidWorks software under various load conditions. Finally the results of analysis were presented.

PL

W pracy przedstawiono wyniki wstępnej analizy strukturalnej wkładki endoprotezy stawu biodrowego. Zaprezentowano podstawowe informacje z anatomii oraz biomechaniki stawu biodrowego. Model wkładki endoprotezy wykonano z wykorzystaniem oprogramowania Solid Edge ST8. Po określeniu właściwości fizycznych materiałów stosowanych na wkładki endoprotezy przeprowadzono analizę Metodą Elementów Skończonych w programie SolidWorks dla różnych warunków obciążenia. Zaprezentowano uzyskane wyniki.

19

Badania termowizyjne obciążonego stawu biodrowego

Rusowicz A., Piwnik J.

Aparatura Badawcza i Dydaktyczna

|

2016

|

T. 21, nr 1

49--53

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań obciążonego stawu biodrowego. Staw biodrowy obciążano cyklami ćwiczeń gimnastycznych. Temperaturę w okolicach stawu monitorowano przy użyciu kamery termowizyjnej. Określono zmiany temperatury powierzchni skóry w wybranych miejscach.

EN

The article presents the results of the load of the hip. The hip joint is loaded cycle exercise. The temperature in the vicinity of the joint were monitored using a thermal imaging camera. Changes of skin surface temperature at selected locations are analyzed.

20

Mechanical assessment of a hip joint stem model made of a PEEK/carbon fibre composite under compression loading

Dworak M., Błażewicz S.

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2016

|

Vol. 18, no. 2

71--79

EN

Purpose: The aim of the work was to manufacture a composite stem model consisting of carbon fibres (CF) and polyether ether ketone (PEEK) and to perform the surface strain and stress distributions in the stem-femoral bone model under compression loading. Methods: Composite stems differing in elasticity were prepared. Three types of composite stems having different arrangements of carbon fibre reinforcements (carbon fibre roving, carbon fibre sleeves and their combinations) in the polymer matrix were made. The stems were cementless fixed in the femoral bone model channel or with the use of the polymer bone cement (PMMA). Mechanical behaviour of composite stems under compression loading was compared with a metallic stem by strain gauge measurements at different parts of stem/bone model systems. Results: The values of stresses in the proximal part of the bone model for cemented and cementless fixations of the composite stem in the femoral bone channel were higher than those noted for the metallic stem. The increase in proximal bone stress was almost similar for both types of fixation of composite stems, i.e., cemented and cementless fixed stems. Conclusions: The optimal range of mechanical stiffness, strengths and work up to fracture was obtained for composite stem made of carbon fibre sleeves and carbon fibres in the form of roving. Depending on the elasticity of the composite stem model, an increase in the stress in the proximal part of femoral bone model of up to 40% was achieved in comparison with the metallic stem.