DOI: https://doi.org/10.22141/1608-1706.6.18.2017.121184

Computer modeling of hip arthroplasty using the trabecular-bionic femoral component Physiohip

V.K. Bondar, O.M. Kosiakov, O.A. Burianov, Ulrich Hindenlang, Ralf Schneider

Abstract


The most frequent causes for revision of endoprosthetics are aseptic instabilities of the components. Researches to prevent such instabilities are being carried out improving the designs of endoprostheses, application of materials with mechanical cha-racteristics close to those of bone. This article covers the results of both short- and long-term implantation of trabecular-bionic femoral Physiohip component in a hip joint endoprosthesis using computer simulations. 3D modeling and finite element analysis of the interactions between the bone and the implant under conditions of physiological stress were performed. The mechanical properties of bone are described using the inhomogeneous orthotropic medium model, the parameters of which are determined by analyzing data from a computed tomography. Numerical data on the stress state and the distribution of bone deformation energy in the prosthetic zone are collected. The results of transferring the load to the bone through the stem of the Physiohip endoprosthesis with long-term stabilization are close to physiological. This research shows trabe-cular-bionic stem as an effective means of endoprosthetics of the hip joint.

Keywords


hip prosthesis; trabecular-bionic stem Physiohip; finite element analysis; physiological loading; heterogeneous orthotropic medium; computed tomography; stress state; strain energy

References


Гайко Г.В. Пористе титанове та титан-гідроксіапатитне покриття для безцементного ендопротеза кульшового суглоба (експериментальне дослідження) / Г.В. Гайко, В.М. Підгаєцький // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2008. — № 4. — C. 47-53.

Гайко Г.В. Діагностика асептичної нестабільності компонентів ендопротеза кульшового суглоба в ранні терміни / Г.В. Гайко [та ін.] // Вісник ортопедії, травматології та протезування: український науково-практичний журнал. — К.: Атлант, 2008. — № 3. — C. 5-9.

Корж Н.А. Проблема эндопротезирования суставов в Украине и пути ее решения / Н.А. Корж, В.А. Филиппенко, В.А. Танькут // Ортопедия, травматология и протезирование: Науч.-практ. журн. / Ин-т патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко, Укр. ассоц. ортопедов-травматологов. — Харьков, 2008. — № 2. — C. 5-9.

Косяков О.М. Шляхи профілактики асептичної нестабільності стегнового компоненту ендопротеза кульшового суглоба / О.М. Косяков, О.А. Бур’янов, В.К. Бондар // Літопис травматології та ортопедії. — К., 2012. — № 1/2. — C. 190-192.

Филиппенко В.А. Эволюция проблемы эндопротезирования суставов / В.А. Филиппенко, А.В. Танькут // Международный медицинский журнал: ежеквартальный научно-практический журнал. — Харьков, 2009. — Т. 15, № 1. — C. 70-74.

Helwig P. et al. Finite element analysis of four different implants inserted in different positions to stabilize an idealized trochanteric femoral fracture // Injury. — 2009. — Vol. 40, Issue 3. — Р. 288-295.

Helwig P. et al. Finite element analysis of a bone-implant system with the proximal femur nail // Technology and Health Care. — 2006. — Vol. 14, № 4–5. — Р. 411-419.

Чуйко А.Н., Олейник А.В. О биомеханике нижней челюсти человека при протезировании несъемными протезами // Российский журнал биомеханики. — 2009. — № 1. — С. 79-94.

Lvov G.I. et al. Computer-Aided Design of the Shinbone Osteosyntesis // Proceedings of ICTE 2011 II International Conference on Tissue Engineering. — Lisbon, Portugal: Ist Press, 2011. — Р. 181-188.

Экспериментальные методы в биомеханике: учеб. пособие / Ю.И. Няшин, Р.М. Подгаец. — Пермь: Изд-во ПГТУ, 2008. — 400 с.

Чуйко А.Н. О возможностях биомеханического анализа с использованием современных компьютерных технологий. — Краснодар: ДенталЮг, 2009. — № 6. —

С. 50-55.

Limbert G. et al. Interaction of a dental implant with the trabecular bone microstructure. A μCT-based three-dimensional finite element study using the Materialise Software Suite // Mimics Innovation Award. — 2007. — Р. 1-14.

Schneider R. et al. Inhomogeneous, orthotropic material model for the cortical structure of long bones modelled on the basis of clinical CT or density data // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. — 2009. — Vol. 198, Issues 27–29. — Р. 2167-2174.

Чуйко А.Н., Шинчуковский И.А. Биомеханика в стоматологии. — Харьков: Форт, 2010. — 468 с.

http://www.lasso.de/index.php?id=10&L=3

Моделирование в биомеханике: учеб. пособие / П.И. Бегун, П.Н. Афонин. — М.: Высш. шк., 2004. — 390 с.

Rho J.Y. et al. Relations of mechanical properties to density and CT numbers in human bone // Medical Engineering and Physics. — 1995. — № 17. — Р. 347-355.

Bergmann G. et al. Hip contact forces and gait patterns from routine activities // J. Biomech. — 2001. — Vol. 34(7). — Р. 859-871.

Heller M.O. et al. Musculo-skeletal loading conditions at the hip during walking and stair climbing // J. Biomech. — 2001. — Vol. 34(7). — Р. 883-893.

Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Деформирование и прочность материалов при сложном напряженном состоянии. — К.: Наук. думка, 1976. — 426 с.

Lindahl O., Lindgren A. Cortical bone in man. II. Variation in tensile strength with age and sex // Acta Оrthopaed. Scand. — 1967. — Vol. 38. — Р. 141-147.




Copyright (c) 2018 TRAUMA

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

© Publishing House Zaslavsky, 1997-2018

 

   Seo анализ сайта