scholarly journals Ολική αρθροπλαστική ισχίου με μεταλλικές αρθρούμενες επιφάνειες, συναρμολογούμενους μεταβλητούς αυχένες και μεγάλες κεφαλές

2014 ◽  
Author(s):  
Χρήστος Γεωργίου

Λόγω των θεωρητικών πλεονεκτημάτων τους, τα συστήματα ισχίου που συνδυάζουνμεταβλητούς αυχένες και μεγάλες κεφαλές απέκτησαν βαθμιαία μεγάληδημοτικότητα. Όμως, μεταξύ των άλλων, ανησυχίες διατυπώθηκαν για τις αλλαγέςπου τα συστήματα αυτά επιφέρουν στο πρότυπο των φορτίσεων στο εγγύς μηριαίο.Πράγματι, πρόσφατες αναλύσεις φορτίσεων έδειξαν ότι η χρήση τωνσυναρμολογούμενων αυχένων και των μεγάλων κεφαλών αλλάζει σημαντικά τηνκατανομή των φορτίων κατά μήκος του μηριαίου. Η αρχική μας υπόθεση είναι ότι οιμεταβολές αυτές επηρεάζουν την πρώιμη άπω μετανάστευση του μηριαίου στυλεού.Εξετάσαμε, κατόπιν, την επίδραση της διαμέτρου της κεφαλής και της γεωμετρίαςτου αυχένα στην μετανάστευση του στυλεού μετά δύο χρόνια παρακολούθησης σεμια σειρά 116 ασθενών (125 ισχίων), οι οποίοι υποβλήθηκαν σε πρωτογενή ΜοΜΟΑΙ με την εγγύς αρθρωτή πρόθεση Profemur®E (Wright Medical Technology Inc., Arlington, TN) συνδυασμένη με κεφαλές μεγάλης διαμέτρου (≥40mm). Βρήκαμε ότιη επιλογή της γεωμετρίας του αυχένα και της διαμέτρου της κεφαλής δεν είχε καμίαεπίδραση στην μετανάστευση του στυλεού. Μία πολυπαραγοντική ανάλυσηπαλινδρόμησης που περιέλαβε τους συγχυτικούς παράγοντες του δείκτη μάζαςσώματος, της ποιότητας του οστού, της πλήρωσης του αυλού σε διάφορες θέσεις καιτης θέσης τοποθέτησης του στυλεού απεκάλυψε μόνο μια αρνητική συσχέτιση μεταξύ της καθίζησης και της πλήρωσης του αυλού στο ύψος της μέσης του στυλεού. Ηστατιστική ανάλυση δεν επιβεβαίωσε την αρχική μας υπόθεση ότι η επιλογή τηςγεωμετρίας του αυχένα και/ή της διαμέτρου της κεφαλής επηρεάζει την πρώιμη άπωμετανάστευση του στυλεού. Απεδείχθη όμως η σημασία της σωστής εκτίμησης τουμεγέθους του στυλεού. Για να διερευνήσουμε παραπέρα αν τα διαφορετικά πρότυπα φορτίσεων τωνδιαφόρων κατευθύνσεων του αυχένα και των διαφορετικών διαμέτρων της κεφαλήςπαίζουν κάποιο ρόλο στην αυξημένη συχνότητα χαλάρωσης, σχεδιάσαμε μιαανάλυση πεπερασμένων στοιχείων και χρησιμοποιήσαμε σαν πρότυπο το σύστημα μετον ευθύ αυχένα και την κεφαλή των 28 χιλ. Χρησιμοποιώντας στοιχεία πουπροήλθαν από αξονικές τομογραφίες, αλλά και τη χρήση μιας σταθερής μετρητικήςμηχανής, ένα πτωματικό μηριαίο και ο αρθρωτός στυλεός Profemur®Eψηφιοποιήθηκαν πλήρως, οδηγώντας μέσω του λογισμικού ANSYS Workbench σεένα τρισδιάστατο μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων. Αρχικά, προσδιορίσθηκαν ταφορτία και οι παραμορφώσεις, εστιάζοντας σε ορισμένες περιοχές κατά μήκος τουμηριαίου: στο μηριαίο πλήκτρο και στην εξωτερική επιφάνεια κάτω από τον μείζονατροχαντήρα, στην περιοχή του άκρου του στυλεού, καθώς και κατά μήκος τηςτραχείας γραμμής. Η ανάλυση των πεπερασμένων στοιχείων απέδειξε ότι η χρήσητων μεγάλων κεφαλών προκαλεί σημαντικές αλλαγές στις παραμορφώσεις μέσα στονοστικό όγκο, σε σχέση με το μοντέλο με την κεφαλή των 28 χιλ. Στην εξωτερικήεπιφάνεια του μηριαίου, κατά μήκος της τραχείας γραμμής και στο άκρο του στυλεούη αύξηση της διαμέτρου οδηγεί σε αύξηση των παραμορφώσεων, ενώ στην περιοχήτου μηριαίου πλήκτρου συμβαίνει το αντίθετο.Κατόπιν υπολογίσθηκαν οι μέσες τιμές των παραμορφώσεων για καθεμία από τις 11γεωμετρίες του αυχένα, εστιάζοντας σε συγκεκριμένες περιοχές ενδιαφέροντος: στηνέσω πλευρά του μηριαίου στο μηριαίο πλήκτρο, στην έξω πλευρά στην περιοχή κάτωαπό τον μείζονα τροχαντήρα, καθώς επίσης στην πρόσθια και οπίσθια επιφάνεια τουμηριαίου και σε μια κυκλική περιοχή γύρω από το άκρο του στυλεού. Συγκρινόμενοιμε το σύστημα με τον ευθύ αυχένα, ο αυχένας με πρόσθια κλίση 15° έδειξε μιααύξηση 17% και 17.7% στην πρόσθια και οπίσθια επιφάνεια του μηριαίου και φαίνεται να είναι ο πιο επικίνδυνος. Ο ίδιος αυχένας έδειξε τη μεγαλύτερη αύξησητων παραμορφώσεων στην εξωτερική περιοχή ενδιαφέροντος (13%) και στο μηριαίοπλήκτρο (5%). Στην περιοχή του άκρου του στυλεού η μεγαλύτερη αύξησηκαταγράφηκε με τον διπλής γωνίας βλαισό-οπίσθιας κλίσης αυχένα (15.4%), ενώ μετον 15° πρόσθιας κλίσης ήταν 11%.Πιστεύουμε, πάντως, ότι η δημοσιευμένη μεγαλύτερη συχνότητα άσηπτηςχαλάρωσης των συγκεκριμένων συστημάτων δεν μπορεί να εξηγηθεί με τα ευρήματααυτής της μελέτης. Αντίθετα η εξήγηση πρέπει να αναζητηθεί στη βιοδραστικότητατων μεταλλικών ιόντων που παράγονται από τις ΜοΜ συνδέσεις και όχι μόνο στηνεμβιομηχανική αυτών των συστημάτων.

2019 ◽  
Vol 22 (2) ◽  
pp. 88-93
Author(s):  
Hamed Khanger Mina ◽  
Waleed K. Al-Ashtrai

This paper studies the effect of contact areas on the transient response of mechanical structures. Precisely, it investigates replacing the ordinary beam of a structure by two beams of half the thickness, which are joined by bolts. The response of these beams is controlled by adjusting the tightening of the connecting bolts and hence changing the magnitude of the induced frictional force between the two beams which affect the beams damping capacity. A cantilever of two beams joined together by bolts has been investigated numerically and experimentally. The numerical analysis was performed using ANSYS-Workbench version 17.2. A good agreement between the numerical and experimental results has been obtained. In general, results showed that the two beams vibrate independently when the bolts were loosed and the structure stiffness is about 20 N/m and the damping ratio is about 0.008. With increasing the bolts tightening, the stiffness and the damping ratio of the structure were also increased till they reach their maximum values when the tightening force equals to 8330 N, where the structure now has stiffness equals to 88 N/m and the damping ratio is about 0.062. Beyond this force value, increasing the bolts tightening has no effect on stiffness of the structure while the damping ratio is decreased until it returned to 0.008 when the bolts tightening becomes immense and the beams behave as one beam of double thickness.


2013 ◽  
Vol 1 (1) ◽  
pp. 42-25
Author(s):  
Nabil N. Swadi

This paper is concerned with the study of the kinematic and kinetic analysis of a slider crank linkage using D'Alembert's principle. The links of the considered mechanism are assumed to be rigid. The analytical solution to observe the motion (displacement, velocity, and acceleration), reactions at each joint, torque required to drive the mechanism and the shaking force have been computed by a computer program written in MATLAB language over one complete revolution of the crank shaft. The results are compared with a finite element simulation carried out by using ANSYS Workbench software and are found to be in good agreement. A graphical method (relative velocity and acceleration method) has been also applied for two phases of the crank shaft (q2 = 10° and 130°). The results obtained from this method (graphical) are compared with those obtained from analytical and numerical method and are found very acceptable. To make the analysis linear the friction force on the joints and sliding interface are neglected. All results, in this work, are obtained when the crank shaft turns at a uniform angular velocity (w2 = 188.5 rad/s) and time dependent gas pressure force on the slider crown.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document