Wpływ kształtu endoprotezy na stan wytężenia i odkształcenia kości udowej

W pracy przedstawiono wstępne wyniki analizy wariantowej kształtu endoprotezy. Ustalenie optymalnego kształtu ma zasadniczy wpływ na rozkład odkształceń i naprężeń, jak również na sztywność całego układu endoproteza-kość udowa. Modele kości udowych i endoprotez zostały stworzone z wykorzystaniem oprogramowania do obrazowania medycznego oraz oprogramowania do modelowania CAD. Endoproteza została zaprojektowana jako anatomiczna bezcementowa ze względu na silną krzywiznę osobniczą badanej kości udowej oraz jako model parametryczny ze względu na zapewnienie łatwego sterowania kształtem endoprotezy. Układy endoproteza-kość udowa, jak również kość udowa przed zabiegiem alloplastyki, zostały obciążone siłą mięśniową pochodzącą od mięśnia gluteusmedius [7]oraz siłą odpowiadającej masie górnej części ciała, tj.600N. Zadania były rozwiązywane w zakresie liniowo-sprężystym metodą elementów skończonych. Ze względu na określenie wpływu sposobu modelowania materiału struktur anatomicznych na otrzymane wyniki odkształceń i naprężeń przyjęto rozkład materiałowy jednorodny i niejednorodny.

---

In this paper the preliminary analysis of shape of endoprosthesis on effort state of femur after alloplasty has been shown. Creating the prosthesis the control of bone's remodelling is possible by appropriate distribution of forces, especially in contact area. The important problem is to determine to what extent the shape of endoprosthesis influences bones' state. The parametric model of endoprosthesis was implanted into femur. In the next step FEM models were created and the analyses were conducted. The prosthesis was loaded by force corresponding to upper body's weight. The isotropic homogenous and heterogeneous material was used in model in order to specify the influence of the material properties on distributions of forces in contact area. The different values of materials data for the heterogeneous material (Young's modulus E) were establish by conversion of gray values of tomographic images.