9524124860

Modelowanie tarcia w endoprotezie stawu kolanowego 12

bezpośredniego. Badania przeprowadzono na preparatach poddanym wymuszeniom kinematycznym, w trakcie których mierzona była wartość przemieszczeń powodujących niestabilność stawu. Podkreślić należy, że badania prowadzone na preparatach uwzględniają wpływ tkanek na stabilność stawu poddanego implantacji, w przeciwieństwie do symulacji komputerowych.

W pracach m.in. P.S. Walkera i innych. [45, 127, 148, 149] przedstawione są bardzo zróżnicowane metody służące do określeniu stopnia oraz zakresu ruchomości. Najczęściej stosowane są metody komputerowe oparte na systemach: CAE (Computer Aid Enginieering) [43], CAD (Computer Aid Design) [148] oraz MES (Metoda Elementów Skończonych) [127]. W pracy [43] wykorzystano środowisko I-DEAS™ do określenia przemieszczeń poszczególnych elementów endoprotezy. Porównano również wyniki uzyskane podczas symulacji uwzględniających tarcia oraz w przypadku braku tarcia. Autorzy stwierdzili, iż występujące w endoprotezie tarcie wpływa na kinematykę endoprotezy.

Badania przeprowadzone przez P.S. Wallkera, pozwoliły na określenie wielkości styku pomiędzy elementami węzła tarcia całkowitej endoprotezy kondylarnej stawu kolanowego [148]. Do oceny obciążenia styku w węźle tarcia wykorzystano teoretyczną objętość wzajemnie przenikających się brył reprezentujących elementy endoprotezy. Do obliczeń wykorzystano program Pro/Engineer™. Metoda taka nie odzwierciedla jednak prawidłowo obciążenia jakiemu podlega węzeł tarcia. Nie możliwa jest ocena rozkładu nacisków w strefie styku. W modelu nie uwzględniono również sił reakcji powstających w miejscach styku.

2.1.4 Problemy eksploatacyjne endoprotez stawu kolanowego

Do najczęściej spotykanych problemów eksploatacyjnych endoprotez stawu kolanowego można zaliczyć obluzowanie implantu oraz zużycie wkładki z tworzywa sztucznego. Powodami obluzowania się endoprotezy jest najczęściej osteoliza tkanki kostnej [103] w której mocowany jest implant. Główną przyczyną osteolizy są produkty zużycia powstałe w wyniku zużycia ściernego. Badania prowadzone przez Oonishi’ego, Kuno i innych [103] określiły maksymalną wartość zużycia polietylenu nie powodującego osteolizy.

Przedwczesne zużycie elementów endoprotez na skutek tarcia może wynikać z wielu przyczyn. Do najczęściej wymienianych zalicza się [40,47, 69, 78, 85, 103]: niewłaściwe dobranie pary trącej,

nieprawidłowe ułożenie wszczepionych elementów endoprotezy (nieprawidłowy rozkład nacisków w strefie styku),

degradacja materiału polimerowego na skutek sterylizacji radiologicznej, przeciążanie węzła tarcia,

uszkodzenie warstwy wierzchniej współpracujących powierzchni endoprotezy.

Na podstawie badań klinicznych oraz przeprowadzonych badań laboratoryjnych można wyróżnić następujące, typowe rodzaje niszczenia komponentów polimerowych [40,74]: zużycie cierne objawiające się zmianą mikro- i makrogeometrii powierzchni, odkształcenia plastyczne ( w wyniku przekroczenia dopuszczalnych obciążeń endoprotezy stawu kolanowego) i pełzanie, zużycie zmęczeniowe typu pitting. zmiana składu chemicznego i barwy, zmiana struktury tworzywa, obluzowanie i pękanie.