Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

NiTi shape memory clamps for bone fracture treatment in rabbit: preliminary report

Goryczka T., Lekston Z., Lelątko J., Szponder T., Paluch J.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138 spec. iss.

72

2

Przemiany fazowe i tekstura w wyciskanym na gorąco stopie NiTi z pamięcią kształtu przeznaczonym do zastosowań medycznych

Lekston Z., Zubko M., Goryczka T., Lelątko J., Stróż D., Prusik K.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 128-129

32--35

PL

W pracy przedstawiono badania przemian fazowych oraz badania tekstury w próbkach pręta uzyskanego po wyciskaniu współbieżnym na gorąco z wlewka NiTi odlanego w procesie wytapiania i odlewania w indukcyjnym piecu próżniowym. Proces wyciskania na gorąco przeprowadzono przy użyciu oprzyrządowania własnej konstrukcji na prasie laboratoryjnej o maksymalnej sile nacisku 1000 kN. Próbki do badań wycięto poprzecznie i wzdłuż osi ze strefy głowy i stopy pręta. Badania przebiegu przemian fazowych przeprowadzono metodami DSC i rentgenografii temperaturowej. Stwierdzono, że w próbkach po wyciskaniu i po zastosowanej obróbce cieplnej przemiany zachodziły dwustopniowo, odwracalnie wg sekwencji B2↔R↔B19’. Również metodą rentgenograficzną stwierdzono obecność tekstury osiowej <110>. Uzyskany pręt przeznaczono do dalszego wyciskania na gorąco w celu redukcji średnicy i uzyskania półwyrobu do wykonania prototypowych wyrobów medycznych w postaci klamer do zespoleń złamań kości.

EN

The paper presents results of study of phase transitions and the texture of the samples cut from a rod obtained after hot direct extrusion of an NiTi ingot. The alloy was cast in the process of melting and casting in a vacuum induction furnace. Hot extrusion process was carried out using self-constructed instruments on a laboratory press with a maximum pressing force of 1000 kN. Test samples were cut transversely and along the axis of the head and foot of the rod. The study of phase transformations was performed using differential scanning calorimetry (DSC) and temperature X-ray diffraction (TXRD). It was found that in the hot-extruded samples and after heat processing, two stages of the reversible transformation took place according to the B2→R→B19’ sequence. Weak axial texture <110> was also confirmed by the performed X-ray measurements. The resulting rod was intended for further hot extrusion in order to reduce the diameter and to obtain a semi-finished product for further manufacture of the prototype medical devices in the form of staples for the fixation of bone fractures.

3

Modyfikacja powierzchni klamer kostnych NiTi z pamięcią kształtu poprzez niskotemperaturowe jarzeniowe azotowanie i tlenoazotowanie

Lekston Z., Wierzchoń T., Lelątko J., Stróż D., Cieplak J., Dybich J.

Engineering of Biomaterials

|

2014

|

Vol. 17, no. 128-129

57--60

PL

W pracy przedstawiono opis technologii niskotemperaturowego azotowania i tlenoazotowania jarzeniowego stopów NiTi z pamięcią kształtu. Opisano azotowanie jarzeniowe z wykorzystaniem zjawiska rozpylania katodowego, oraz warunki azotowania i utleniania jarzeniowego detali NiTi w jednym procesie technologicznym. Badania topografii powierzchni przed i po procesach jarzeniowej obróbki przeprowadzono metodą mikroskopii sił atomowych przy użyciu mikroskopu AMF firmy Veeco. Opracowane sposoby modyfikacji powierzchni zastosowano do azotowania i tlenoazotowania klamer NiTi do zespoleń złamań kości. Uzyskano klamry z jednorodnymi barwnymi warstwami. Stwierdzono podwyższenie temperatur odzysku kształtu klamer po obróbce jarzeniowej.

EN

The paper presents a description of the technology of low -temperature glow discharge nitriding and oxynitriding of NiTi shape memory alloys. Glow discharge nitriding that uses cathode sputtering and the conditions of the glow discharge nitriding and oxidation of the NiTi details in one process have been described. The studies of surface topography of NiTi samples before and after the process of the glow discharge nitriding and oxynitriding were conducted using a Veeco atomic force microscope (AFM). The developed methods have been used for nitriding and oxynitriding the surface of the NiTi staples for the fixation of bone fractures. In this way we obtained staples with uniform colored layers. The shape recovery temperature of the NiTi shape memory staples was increased after the glow-discharge treatment.

4

Wpływ niskotemperaturowego tlenoazotowania jarzeniowego na odporność korozyjną stopu NiTi z pamięcią kształtu

Kamiński J., Borowski T., Tarnowski M., Ossowski M., Lekston Z., Wierzchoń T

Ochrona przed Korozją

|

2013

|

nr 5

209--216

PL

Stopy z pamięcią kształtu NiTi stosowane są na implanty kostne i kardiologiczne. Z uwagi jednak na zjawisko metalozy, tj. przechodzenia składników stopu do otaczających tkanek, są poddawane różnym obróbkom powierzchniowym w celu poprawy ich odporności na korozję. W artykule przedstawiono badania porównawcze odporności na korozję stopów NiTi bez i po procesie tlenoazotowania jarzeniowego w niskotemperaturowej plazmie. Przeprowadzono badania metodą potencjodynamiczną i spektroskopii impedancyjnej wykazując wzrost odporności korozyjnej tych stopów po obróbce jarzeniowej. Wykonano również badania morfologii oraz chropowatości powierzchni stopu NiTi bez i z wytworzoną warstwą dyfuzyjną. Stwierdzono, że proces tlenoazotowania jarzeniowego zwiększył odporność korozyjną stopu NiTi.

EN

NiTi shape memory alloys are used for cardiac and bone implants. However, due to metalosis, i.e. the migration of the alloy constituents into the surrounding tissues, they undergo various surface treatment processes in order to improve their corrosion resistance. In this article, a comparative study of NiTi alloys’ corrosion resistance both prior and after oxynitriding glowdischarge treatment in a low-temperature plasma process at the temperature of 300 °C is presented. Examinations with the use of potentiodynamic and impedance spectroscopy methods were carried out, which show a corrosion resistance increase of NiTi shape memory alloys after glow-discharge assisted oxynitriding. Corrosion resistance tests were supplemented by morphology and roughness tests carried out on NiTi alloy surfaces both with and without a diffusive layer.

5

The inﬂuence of low temperature glow discharge assisted nitriding on corrosion resistance of NiTi shape memory alloy

Kamiński J., Borowski T., Tarnowski M., Ossowski M., Rożniatowski K., Lekston Z., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

286--289

EN

NiTi shape memory alloys are used for bone and cardiological implants. However, on account of metalosis effect, i.e. the migration of the alloy constituents into the surrounding tissues, they are submitted to various surface treatment processes in order to improve their corrosion resistance. In this article, comparative study of NiTi alloys corrosion resistance both after the process of nitriding in low-temperature plasma at the temperature of 300°C (which guarantees preservation of their favourable functional properties) and without submitting them to this process is presented. Examinations with the use ofpotentiodynamic and impedance spectroscopy methods were made which show an increase of corrosion resistance after the glow discharge assisted nitriding. Corrosion resistance tests were supplemented by morphology and roughness tests of NiTi alloy surface both with diffusive layer and without it.

PL

Stopy z pamięcią kształtu NiTi stosowane są na implanty kostne i kardiologiczne. Ze względu jednak na zjawisko metalozy, tj. przechodzenia składników stopu do otaczających tkanek, są poddawane różnym obróbkom powierzchniowym w celu poprawy ich odporności na korozję. W artykule przedstawiono badania porównawcze odporności na korozję stopów NiTi bez i po procesie azotowania w niskotemperaturowej plazmie w temperaturze 300°C, tj. gwarantującej zachowanie ich korzystnych właściwości użytkowych. Przeprowadzono badania metodą potencjodynamiczną i spektroskopii impedancyjnej, wykazując wzrost odporności korozyjnej tych stopów po procesie azotowania jarzeniowego. Jako uzupełnienie badań korozyjnych zrealizowano również badania morfologii oraz chropowatości powierzchni stopu NiTi bez i z wytworzoną warstwą dyfuzyjną.

6

Wpływ wyżarzania po przeróbce plastycznej na zimno na przemiany fazowe i właściwości drutów TiNiCo przeznaczonych na implanty medyczne

Lekston Z., Stróż D., Bierska-Piech B., Jędrusik-Pawłowska M., Żaworonkow D.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

206--209

PL

Stopy Ti-Ni wykazujące jedno- i dwukierunkową pamięć kształtu oraz supersprężystość są z powodzeniem wykorzystywane w różnych zastosowaniach medycznych. Rodzaj i kinetyka przemian fazowych oraz właściwości funkcjonalne tych stopów modyfikuje się przez dobór składu chemicznego i zastosowanie odpowiedniej technologii przeróbki plastycznej oraz obróbki cieplnej. Wprowadzenie kobaltu zamiast niklu (ok. 3% at.) poprawia właściwości plastyczne stopów i ułatwia ich przeróbkę plastyczną na zimno. W pracy określono wpływ temperatury wyżarzania przez 15 minut w zakresie temperatury 300÷700°C na przemiany fazowe i efekty pamięci kształtu drutów Ti50Ni48,7Co1,3 przeciąganych na zimno. Metodą rentgenografii temperaturowej i DSC stwierdzono, że przemiany fazowe w badanym stopie zachodzą odwracalnie z udziałem pośredniej fazy romboedrycznej R. Obecność fazy R potwierdzono metodą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Wyniki prób zginania drutów i swobodnego odzysku kształtu prowadzone zgodnie z normą ASTM F 2082-06 pozwoliły stwierdzić, że podczas nagrzewania druty całkowicie odzyskują kształt w temperaturze poniżej 40°C. Duże odkształcenie na zimno i wyżarzanie w temperaturze 450 i 500°C pozwoliło uzyskać dobre właściwości supersprężyste drutów. W próbie rozciągania cyklicznego i trójpunktowego zginania w zakresie odkształcania drutu do ok. 8% obserwowano wyraźne pętle supersprężystości. Z tych drutów przygotowano klamry do zespoleń złamań kostnych oraz spinki do anastomozy jelit dla sprawdzenia ich funkcjonalności w badaniach eksperymentalnych.

EN

Titanium-nickel alloys with one- and two-way shape memory and superelasticity effects have been successfully used in various medical applications. The course of phase transformations and functional properties can be modified by selection of the chemical composition and application of plastic working technology and heat treatment. The addition of cobalt for nickel in amounts up to about 3 at. % improves the plastic properties of alloys and facilitates the cold plastic working of alloys. In this work, the influence of the annealing temperature for 15 minutes in the temperature range 300÷700°C on the phase transformations and shape memory effects of cold drawn Ti50Ni48.7Co1.3 wires was studied. By X-temperature diffraction and the DSC method it was found that the phase transitions in the examined wires proceeded in a reversible manner and are accompanied by the precipitation of a rhombohedral R phase. The presence of the R-phase in selected samples was confirmed by transmission electron microscopy. In the tests of wires bending and free shape recovery carried out according to standard ASTM F 2082-06, it was found that during the heating wires fully recovered the shape at temperature below 40°C. After a strong cold deformation and annealing at 450 and 500°C, very good superelastic properties were induced in the wires. In the cyclic tensile and three-point bending tests in the deformation range up to about 8%, explicit superelastic loops were observed. From the wires after selected treatment, staples for joining bone fractures and clips for bowel anastomosis clips were prepared to verify their functionality in experimental studies.

7

Wpływ niskotemperaturowego procesu jarzeniowego azotowania i tlenoazotowania na mikrostrukturę i efekt pamięci kształtu stopów Ni-Ti

Lelątko J., Lekston Z., Freitag M., Wierzchoń T., Goryczka T.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

256--259

PL

Stopy Ni-Ti wykazujące zjawisko pamięci kształtu i efekt nadsprężystości są stosowane na implanty oraz narzędzia medyczne. Pomimo dobrej biokompatybilności, szczególnie podczas średnio- i długotrwałego kontaktu z ludzką tkanką, istnieje niebezpieczeństwo wystąpienia niepożądanych skutków ubocznych. Dlatego w celu poprawy biokompatybilności powierzchnie implantów Ni-Ti są pasywowane. Poprawę właściwości wyrobów medycznych ze stopów Ni-Ti można również uzyskać przez pokrywanie ich powierzchni m.in. azotkami lub mieszaniną tlenków i azotków tytanu w procesie jarzeniowego azotowania i tlenoazotowania. Ponieważ wytworzenie warstwy wierzchniej tą metodą zachodzi w wysokiej temperaturze, istnieje możliwość wystąpienia zmian w mikrostrukturze stopów Ni-Ti mających wpływ na przebieg odwracalnej przemiany martenzytycznej odpowiedzialnej za zjawisko pamięci kształtu. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu procesu jarzeniowego azotowania i tlenoazotowania na mikrostrukturę stopów Ni-Ti, kinetykę przemiany martenzytycznej, a także jednokierunkowy efekt pamięci kształtu i efekt nadsprężystości. Wykazano, że w trakcie procesu jarzeniowego prowadzonego w temperaturze powyżej 250°C w ciągu do 30 minut zachodzi proces wydzielania dyspersyjnych cząstek fazy Ni 4Ti3 mający pozytywny wpływ na zjawisko nadsprężystości. Równocześnie wytworzone przez cząstki pola naprężeń powodują zmianę charakteru przemiany martenzytycznej – jednostopniowa przemiana martenzytyczna przechodzi w przemianę dwustopniową z udziałem fazy R. Zmiany te nie wpływają jednak na wielkość jednokierunkowego efektu pamięci kształtu.

EN

Ni-Ti alloys with the shape memory effect and superelasticity effect are frequently used for implants and medical instruments. Apart from their good biocompatibility, the occurrence of side effects during medium and long term use still exist, which are related to contact with human tissue. In order to increase the corrosion resistivity of the Ni-Ti alloy, its surface is covered by layers of nitrides or a mixture of oxides and nitrides of titanium. Recently, the process of nitriding and oxynitriding has been carried out using the glow discharge technique. However, the deposition process needs to be conducted at an elevated temperature. An increase in processing temperature may cause changes in the microstructure of Ni-Ti alloys. It can have a negative effect on the reversible martensitic transformation, which is responsible for the shape memory phenomena The paper presents the results obtained from studies done on the influence of glow discharge nitriding and oxynitriding processes on the microstructure , kinetics of martensitic transformation, one-way shape memory effect and the superelasticity effect of Ni-Ti alloys. The results showed that during the glow discharge process carried out at a temperature above 250°C up to 30 minutes, the precipitation process of dispersive particles of the Ni 4Ti3 phase already starts and has a positive effect on the superelasticity phenomena. Moreover, the particles generated the stress field, which is a source of change in the martensitic transformation course: a single-stage martensitic transformation passes into a two-stage transformation with occurrence of the R-phase. These changes do not negatively affect the one-way shape memory effect.

8

Supersprężyste zachowanie drutów NiTi podczas zginania

Lekston Z., Lacki P.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

69--72

PL

W pracy przedstawiono supersprężyste właściwości drutów NiTi badane w testach rozciągania i zginania. Druty te użyto do przygotowania klamer do zespoleń złamań kości twarzy oraz sprężyn do plastyki czaszki. Przy projektowaniu implantów zastosowano modelowanie odkształcania metodą elementów skończonych. Uzyskano dobrą korelację krzywych symulowanych przy użyciu programu Adina z krzywymi eksperymentalnymi uzyskanymi podczas cyklicznego, trójpunktowego zginania drutów oraz dystraktorów czaszkowych. Wprowadzenie do programu odpowiednich parametrów charakteryzujących badane materiały umożliwi obliczanie wielkości naprężeń zredukowanych i odkształceń oraz ułatwi projektowanie wymaganych własności implantów o bardziej złożonych kształtach.

EN

The paper presents the superelastic properties of NiTi wires tested in tensile and bending tests. These wires were used to prepare staples for fixation bone fracture of the face and skull springs. In implants' designing the finite element modeling method was used for determining the deformation. A good correlation between simulated curves taken from ADINA System and experimental curves received in cyclic three-point bending wires was obtained. Making modifications to the ADINA system connected with relevant parameters, which characterize the investigated material, will enable establishing the size of reduced stresses and strains and facilitate the required properties of implants designing.

9

Kształtowanie supersprężystych sprężyn NiTi do plastyki czaszki

Lekston Z.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

33--36

PL

W pracy pokazano sposób przygotowania sprężyn NiTi w postaci prostych drutów, które po zamocowaniu w kształcie łuków na sklepieniu czaszki, w czasie leczenia kraniostenoz u dzieci działają ze stałą siłą w pożądanym zakresie odkształceń. Druty wykazujące supersprężystość uzyskano po przeciąganiu lub walcowaniu na zimno i wyżarzaniu w zakresie temperatur 400-500°C. Własności supersprężyste drutów sprawdzono w próbach rozciągania i trójpunktowego zginania. Z najlepszych drutów supersprężystych wykonano, prototypowe sprężynki do badań klinicznych i dobrano optymalne warunki kształtowania ich własności. Zarejestrowane w próbach trójpunktowego zginania krzywe zależności siły w funkcji ugięcia wykazują pożądane plateau podczas odciążania. Wykonane sprężyny podczas odciążania w pożądanym zakresie odkształceń 20-30 mm działają ze stałą siłą. Przygotowano typoszeregi sprężyn o różnych siłach oddziaływań w zakresie od kilku do około 10 N.

EN

The study shows how to prepare the NiTi springs in the form of straight wires which when attached in the shape of arcs to the vault of the skull operate with a constant force in the desired range of deformations during treatment of craniostenosis in children. Wires with superelastic properties were obtained after drawing or cold rolling and annealing in the temperature range of 400-500°C. Superelastic properties of the wires were tested in the tensile and three-point bending tests. The best superelastic wire was used to manufacture the prototype springs for clinical tests. Optimal conditions for developing their properties were selected. Force curves as a function of deflection registered during three-point bending tests show the desired plateau during unloading. During unloading in the desired range of deformations, i.e. 20-30 mm, the manufactured springs operate with a constant force. Series of types of springs with different interaction forces ranging from several to about 10 N were prepared.

10

Badania powierzchni supersprężystych dystraktorów NiTi użytych w leczeniu kraniostenoz u dzieci

Lekston Z., Kaczmarek M., Prusik K., Stróż D., Kobus K., Rychlik D.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 112

31-35

PL

W pracy przedstawiono badania powierzchni supersprężystych implantów NiTi w postaci spawanych laserowo na zakładkę pierścieni użytych w badaniach klinicznych w leczeniu ścieśnienia czaszki u dzieci spowodowanego zbyt wczesnym zrośnięciem szwów czaszkowych. Wykonano badania porównawcze składu fazowego, morfologii powierzchni i odporności na korozję wżerową próbek ze spawów i drutów z okolicy spawu wyciętych z implantu w różnych stadiach przygotowania powierzchni poprzez szlifowanie mechaniczne, trawienie chemiczne, polerowanie elektrolityczne i pasywację podczas sterylizacji w parze wodnej oraz próbek spawu i drutu wyciętych z implantu usuniętego z organizmu. Rentgenograficzne badania powierzchni spawów i drutów pasywowanych w autoklawie oraz usuniętych z organizmu, zdezynfekowanych i wysterylizowanych nie wykazały różnic w składzie fazowym. We wszystkich próbkach w temperaturze pokojowej identyfikowano tylko fazę macierzystą B2. W mikroskopowych badaniach stwierdzono znaczne zróżnicowanie morfologii powierzchni w zależności od zastosowanej obróbki powierzchniowej. Analiza chemiczna powierzchni w mikroobszarach spawu i drutu z okolicy spawu wyciętych z próbki po implantacji wykazała obecność śladowych ilości chloru, fosforu, wapnia i sodu pochodzących ze środowiska tkankowego implantu. Badania potencjodynamiczne odporności na korozję wżerową wykazały nieznaczne rozbieżności zmierzonych wartości potencjału korozyjnego i potencjału przebicia w zależności od modyfikacji powierzchni.

EN

The paper presents the research on the surface of NiTi superelastic implants in the form of lap laserwelded rings used in clinical trials for the treatment of children with craniostenosis by premature fusion of the cranial sutures. There were performed comparative tests of phase composition, surface morphology and resistance to pitting corrosion of weld samples and wire samples cut out from the implant at different stages of surface preparation by mechanical grinding, chemical etching, electrolytic polishing and passivation during steam sterilization as well as of weld samples and wire cut out from the implant removed from the body. X-ray examination of the surface of the welds and wire passivated in an autoclave and removed from the body, disinfected and sterilized showed no differences in phase composition. In all the samples at room temperature only the B2 parent phase was identified. Microscopic tests revealed significant differences in surface morphology, depending on the applied surface treatment. Chemical analysis of the surface in the microareas of the weld and wire from around the weld cut from the sample after implantation showed the presence of trace amounts of nitrogen, chlorine, phosphorus, calcium and sodium from the tissue environment of the implant. Potentiodynamic tests of resistance to pitting corrosion showed slight discrepancy in the measured values of the corrosion and breakdown potentials, depending on surface modification.

11

Zastosowanie elektrochemicznej spektroskopii impedancji w badaniach korozji klamer NiTi użytych w osteosyntezie złamań kości twarzy

Łosiewicz B., Lekston Z., Prusik K., Winiarski A., Jędrusik-Pawłowska M.

Engineering of Biomaterials

|

2011

|

Vol. 14, no. 106-108

44--49

12

Implanty NiTi z pamięcią kształtu zastosowane w badaniach klinicznych

Lekston Z., Goryczka T., Morawiec H.

Engineering of Biomaterials

|

2011

|

Vol. 14, no. 109-111 spec. iss.

62--65

13

Elektrochemiczna odporność korozyjna stopów NiTi

Łosiewicz B., Lekston Z., Freitag M., Wierzchoń T., Lelątko J.

Engineering of Biomaterials

|

2011

|

Vol. 14, no. 109-111 spec. iss.

15--17

14

Supersprężyste druty NiTi dla chirurgii małoinwazyjnej

Lekston Z., Nawrat Z., Dybka W., Kostka P., Dyzia M.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 96-98

25--29

PL

W pracy przedstawiono charakterystykę struktury i własności supersprężystych drutów NiTi przeznaczonych na elementy aktywacyjne i końcówki zminiaturyzowanych prototypowych narzędzi dla chirurgii małoinwazyjnej. Metodą rentgenograficzną (XRD) stwierdzono, że druty w stanie dostarczenia w temperaturze otoczenia miały strukturę fazy macierzystej B2. Metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) stwierdzono, że podczas chłodzenia w badanych drutach przemiana zachodziła bezpośrednio z fazy macierzystej B2 do fazy martenzytycznej B19’. Przemiana odwrotna zachodziła z udziałem fazy romboedrycznej wg schematu B19’→R→B2. Badane druty w próbach rozciągania wykazywały bardzo dobre własności mechaniczne i supersprężystość. W próbach wyginania pod naprężeniem prostych odcinków drutów do kąta 90o, po usunięciu zewnętrznego naprężenia następował całkowity odzysk wyprostowanego kształtu. Krzywe zależności siły w funkcji strzałki ugięcia, zarejestrowane w próbach wielokrotnie powtarzanego, trójpunktowego zginania, potwierdziły bardzo dobre, stabilne własności supersprężyste badanych drutów. Supersprężyste elementy NiTi wykorzystano do przekazu napędu do końcówki roboczej prototypowego narzędzia mechatronicznego Robin Heart Uni 0.

EN

The study presents the structure and properties of superelastic NiTi wires which are aimed to be used for activation elements and tips for miniature prototype tools in minimal invasive surgery. With X-ray diffractometry (XRD) it was found out that the wires in their state of delivery at ambient temperature had the structure of B2 parent phase. Differential scanning calorimetry (DSC) showed that during cooling in the tested wires the phase transition was directly from B2 parent phase to B19’ martensitic phase. The reverse transition was with the participation of rhombohedric R phase according to B19’→R→B2. During stretching the tested wires displayed very good mechanical properties and superelasticity. During bending, when straight parts of the wire were strained to 90o, when external strain was removed, complete recovery of the straightened shape was observed. The curves of the forces in the function of deflection, recorded during multiple three-point bending were the confirmation of very good, stable superelastic properties of the tested wires. Superelastic NiTi elements were used to transmit the drive to the operating tip of the Robin Heart Uni 0 prototype mechatronic tool.

15

Badania powierzchni klamer NiTi użytych w zespoleniach złamań jarzmowo-szczękowo-oczodołowych

Lekston Z., Łosiewicz B., Winiarski A., Jędrusik-Pawłowska M., Kromka-Szydek M., Miernik K.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 96-98

29--33

16

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.

17

Wpływ obróbki cieplnej na powierzchniowe utlenianie i przemiany fazowe tytanowo-niklowych implantów medycznych z pamięcią kształtu

Lekston Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 5

441-444

PL

Tytanowo-niklowe stopy z pamięcią kształtu są z powodzeniem wykorzystywane w różnych zastosowaniach medycznych. W pracy polerowane mechanicznie stopy NiTi po różnej obróbce cieplnej, użyte do przygotowania różnych prototypów implantów medycznych, badano metodą rentgenowskiej analizy fazowej, skaningowej kalorymetrii różnicowej, testów mechanicznych i pomiarów efektów pamięci kształtu. Stwierdzono, że podczas rutynowej obróbki cieplnej w powietrzu, w zakresie temperatury 300÷600°C pręty, druty i listwy użyte do przygotowania implantów medycznych ulegały powierzchniowemu utlenianiu. Podczas krótko-czasowej obróbki cieplnej w temperaturze poniżej 500°C tworzy się ochronna, kolorowa, utleniona powierzchnia. Metodą rentgenowskiej analizy fazowej na powierzchni próbek identyfikowano biokompatybilną warstwę rutylu TiO2. Po wyżarzaniu próbek, uprzednio walcowanych na zimno w stanie martenzytycznym, obserwowano różne sekwencje przemian fazowych B2oB19' lub B2oRoB19'. Określono charakterystyczne wartości temperatury przemian w próbkach po różnej obróbce cieplnej. Po wybraniu optymalnej obróbki cieplnej przygotowano różne typy implantów medycznych. Pożądane własności funkcjonalne implantów mierzono w warunkach testu trójpunktowego zginania. Przedstawiono również przykłady zastosowania pamięciowych i supersprę-żystych prototypowych implantów NiTi w chirurgii czaszkowo-twarzowej i w chirurgii jamy brzusznej.

EN

The titanium-nickel shape memory alloys have been successfully used in a variety of medical applications. In this work the mechanically polished TiNi alloys, after different heat treatments, used for the preparation of vario-us medical implant prototypes, were investigated using the X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, mechanical tests and shape memory effect measurements. It was found that during the routine heat treatment in the air, in the temperature range 300÷600°C, the rods, wires or sheets used for the preparation of medical implants undergo surface oxidation. Short-time heat treatment at the temperatures below 500°C produces the protective, colour oxide surface. By X-ray diffraction phase analysis the biocompatible TiO2 rutile phase was identified on the surface. After the annealing of the samples, previously cold-rolled in the martensite state, the B2oB19' or B2oRoB19' sequences of the phase transformations were observed. The characteristic temperatures of transformations for the samples after different heat treatment were obtained. After the optimization of heat tre-atments various prototypes of medical implants were prepared. The desi-red functional properties of the final implants were measured by tree-point bending tests. The examples of the applications of thermal shape memory and superelastic TiNi prototype implants in craniofacial and gastrointestinal surgery have been described.

18

Struktura i skład fazowy powierzchni stopu TiNi modyfikowanej tlenem i azotem

Rówiński E., Lekston Z., Bierska-Piech B.

Inżynieria Materiałowa

|

2009

|

Vol. 30, nr 5

408-410

PL

Warstwy azotków i tlenków tytanu, wytworzone na powierzchni stopu TiNi wykazującego pamięć kształtu, badano metodami dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), spektroskopii elektronów Augera (AES) oraz spektroskopii strat energii elektronów (EELS). Modyfikowane warstwy uzyskano w procesach gazowych, metodami jarzeniową i implantacji jonów azotu. Metodą rentgenowskiej analizy fazowej w powierzchniowych warstwach zidentyfikowano tlenki tytanu i azotek tytanu. Teoretyczna interpretacja kształtu linii spektralnych Augera potwierdziła występowanie wiązania typu Ti-N. Wyznaczone z widm elektronów rozproszonych energie powierzchniowych i wewnętrznych plazmonów umożliwiły obliczenie względnej przenikalności dielektrycznej otrzymanych warstw. Podczas obróbki termicznej w zakresie temperatury od pokojowej do około 650°C techniką ASE obserwowano proces segregacji węgla na powierzchni warstwy azotkowej. Zmiana entalpii w tym procesie wynosi 127 kJ/mol. Właściwości modyfikowanych warstw mogą odgrywać istotną rolę w odniesieniu do biokorozji implantów medycznych wykonanych ze stopów tytanowo-niklowych z pamięcią kształtu.

EN

Titanium nitride and Ti-oxide layers formed on the surface of TiNi shape memory alloys were studied by using of X-ray diffraction (XRD), Auger electron spectroscopy (AES) and energy electron loss spectroscopy (EELS). The modified layers were obtained in the gaseous process by glow discharge and nitrogen ion implantation methods. Using the X-ray diffraction analysis the titanium nitrides and titanium oxides in the surface layers were identified. The analysis of valence-band Auger spectra show the Ti-N bond. The exi-stence of surface and internal plasmons verified the layer structure with an average dielectric constant. The surface segregation of carbon to the top layer was also found during heating of samples from the room temperature to about 650°C by the AES technique. The change of enthalpy for the carbon segregation is estimated to be at 127 kJ/mol. The properties of modified layers may play important role against the bio-corrosion of TiNi medical implants.

19

Supersprężyste klamry NiTi do zespalania złamań kości twarzy

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

Engineering of Biomaterials

|

2009

|

Vol. 12, no. 89-91

42--46

20

Nowa metoda stabilizacji złamań środkowego piętra twarzy przy użyciu klamer ze stopów NiTi o właściwościach supersprężystych – badania wstępne

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

Engineering of Biomaterials

|

2009

|

Vol. 12, no. 89-91

79--82