Modelowanie funkcjonalnej adaptacji kości w otoczeniu implantu z wykorzystaniem metody elementów skończonych

• Autorzy: Wymysłowski, P. , Zagrajek, T.

Warianty tytułu

EN

Finite element method modelling of bone functional adaptation in the vicinity of the implant

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano nowy model przebudowy tkanki kostnej w kontakcie z implantem , w mechanizmie działania którego uwzględnione są jednoczesne zmiany struktury wewnętrznej kości, jak i zmiany jej kształtu. Zaprezentowano także wyniki analizy z zastosowaniem tego modelu na przykładzie segmentu ruchowego kręgosłupa z protezą krążka międzykręgowego.

EN

A new model of bone functional adaptation in the vicinity of the implant is described in the paper. The model takes into consideration simultaneous changes in the internal structure and shape of the bone. A practical implementation of the model to analyse a spinal motion segment with an artificial intervertebral disc is also presented.

Słowa kluczowe

PL

kości; implanty; metoda elementów skończonych; tkanka kostna

EN

bones; implants; finite element method; bone tissue

• Czasopismo: Górnictwo Odkrywkowe
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 51, nr 4
• Strony: 204-208
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Wymysłowski, P.

autor

Zagrajek, T.

• Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• [1] Bochenek A., Reicher M.: Anatomia człowieka. Tom I. PZWL, Warszawa 1990.
• [2] Borkowski R, Kędzior K., Krzesiński G., Skalski K. R., Wymysłowski R, Zagrajek T: Numericał investigation of a new type of artificial lumbar disc. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 42, 2, Warszawa 2004.
• [3] Borkowski R, Wymysłowski R, Kędzior K., Krzesiński G., Zagrajek T: Mechaniczne i wytrzymałościowe aspekty badania protezy krążka międzykręgowego w odcinku lędźwiowym kręgosłupa. Acta of Bioengineering and Biomechanics, Vol. 6, Supl. 1, Gdańsk 2004.
• [4] Borkowski R, Kędzior K., Krzesiński G., Wymysłowski R, Zagrajek T.: Badanie wybranych rozwiązań protez krążka międzykręgowego w odcinku lędźwiowym kręgosłupa. Materiały z XIX Konferencji Naukowo Dydaktycznej Teorii Maszyn i Mechanizmów, Tom 1, Kraków 2004.
• [5] Dąbrowska-Tkaczyk A.M., Pawlikowski M., Skalski KL, Skoworodko J., Wróblewski G.: The influence of loading conditions on remodeling processes in normal and implantem hip joint. Acta of Bioengineering and Biomechanics, Vol. 5, Supl. 1, Poznań 2003.
• [6] Dietrich M., Borkowski R, Wymysłowski R, Kędzior K., Krzesiński G., Skalski K., Skoworodko J., Zagrajek T.: Badanie istniejących i nowych konstrukcji implantów krążka międzykręgowego. Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 20()i Tom 5, Warszawa 2004.
• [7] Doblare M., Garcia J.M.: Anisotropic bone remodelling model based on a continuum damage-repair theory. Jouin il ( Biomechanics 35 (2002).
• [8] Feldman R.: Osteoporoza, pobrano 28.07.2007 z witryny RES MEDICA: http://www.resmedica.pl/osteoporoza.html
• [9] Garcia J.M., Doblare M., Cegoflino J.: Bone Remodelling simulation: a tool for Implant design. Computational Materials Science 25 (2002).
• [10] Huiskes R.: If bone is the answer, then what is the question? Journal of Anatomy 197 (2000).
• [11] Jacobs C.R., Levenston M.E., Beaupre G.S., Simo J.C., Carter D.R.: Numerical instabilities in bone remodelling simulations: the advantages of a node-based finite element approach. Journal of Biomechanics, Vol. 28, No. 4, 1995.
• [12] Krzesiński G.: Wytrzymałościowe aspekty projektowania i analizy inżynierskiej układów implant - kość. Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000, Tom 5, Warszawa 2004.
• [13] Krzesiński G.: Optymalizacja kształtu i własności materiałowych implantów ortopedycznych. Acta of Bioengineering and Biomechanics, Vol. 1, Supl. 1, Wrocław, 1999.
• [14] Lekszycki T.: Optimality conditions in modeling ofbone adaptation phenomenon. Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 37 (3), 1999.
• [15] Lekszycki T.: Wybrane zagadnienia modelowania w biomechanice kości. /PPT PAN, Warszawa 2007.
• [16] McNamara B.P., Taylor D., Prendergast P.J.: Computer prediction of adaptive bone remodelling around noncemented femoral prostheses: the relationship between damage-based and strain-based algorithms. Medical Engineering & Physics, Vol. 19, No. 5,1997
• [17] Stulpner M.A., Redy B.D., Starke G.R., Spirakis A.: A three-dimensional finite analysis of adaptive remodelling in the proximal femur. Journal of Biomechanics, Vol. 30, No. 10,1997.
• [18] Telega J.J., Lekszycki T.: Przebudowa tkanki kostnej: ewolucja pojęć i modele. Biocybernetyka i inżynieria biomedyczna 2000, Tom 5, Warszawa 2004.
• [19] Turner A.W.L., Gillies R.M., Sekel R., Morris R, Bruce W, Walsh W.R.: Computational bone remodelling simulations and comparisons with DEXA results. Journal of Orthopaedic Research, 23 (2005).
• [20] Wymysłowski R, Borkowski R, Kędzior K., Krzesiński G., Zagrajek T.: Dobór kształtu protezy dysku w odcinku lędźwiowym kręgosłupa na podstawie wyników modelowania numerycznego. Acta of Bioengineering and Biomechanics, Vol. 5, Supl. 1, 575-580, Poznań 2003.
• [21] Wymysłowski P., Borkowski R, Kędzior K., Krzesiński G., Zagrajek T.: Mechaniczne kryteria oceny jakości protez krążka międzykręgowego. Materiały z XIX Konferencji Naukowo Dydaktycznej Teorii Maszyn i Mechanizmów, Tom 1, Kraków 2004