9524124869

Modelowanie tarcia w endoprotezie stawu kolanowego 20

W przypadku występowania styku skoncentrowanego w węźle tarcia endoprotezy wartości nacisków jednostkowych mogą znacznie przekraczać dopuszczalne naciski materiału polimerowego. Przekroczenie granicy plastyczności powoduje trwałe odkształcenie materiału w obszarze styku. Występująca pod powierzchnią tarcia koncentracja naprężeń (punkt Bielajewa) sprzyja rozwarstwianiu się materiału polimerowego na skutek tzw. zjawiska pittingu [143] szerzej opisanego w rozdziale 2.2.5.3.

Złożoność obciążeń oraz kinematyki stawu kolanowego poddanego alloplastyce powoduje, że zakładany przez konstruktora rodzaj styku w strefie tarcia często odbiega od rzeczywistości. Liczne badania prowadzone są w celu określenia rzeczywistego styku występującego w strefie tarcia endoprotez stawu kolanowego [17, 155, 157].

W pracy [17] L. Bristol i in. przedstawili wyniki badań określających naciski występujące pomiędzy współpracującymi elementami piętnastu najbardziej rozpowszechnionych modeli endoprotez stawu kolanowego. Badania prowadzono z wykorzystaniem błony czułej na nacisk, którą umieszczano pomiędzy stykającymi się powierzchniami elementów endoprotezy. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że w niektórych rozwiązaniach konstrukcyjnych endoprotez, wartości nacisku znacznie przekraczają dopuszczalne naciski dla zastosowanego materiału polimerowego. Wykazano również występowanie nieregularnych wartości nacisków w strefie styku, we wkładkach polimerowych wykonanych metodą obróbki mechanicznej.

Najnowocześniejszymi metodami pomiaru rozkładu nacisków w strefie tarcia endoprotez są pomiary wykorzystujące matryce sensoryczne umieszczane pomiędzy współpracującymi powierzchniami (rys. 7). Badania tego typu opisne przez F. Wernera, R. Wasilewskiego i in. w pracach [155, 157], pozwalają na ocenę zmian nacisków w różnych wariantach obciążenia i położenia elementów endoprotezy.

Anterior Normal Insert

Rys. 7. Sposoby mocowania matryc czujników nacisku (1) oraz przykładowe wyniki pomiarów (2). Al i A2 [157] BI i B2 [155].