MECHANICKÁ ANALÝZA STYKU HLAVIČKY A JAMKY TOTÁLNÍ ENDOPROTÉZY KYČELNÍHO KLOUBU

MECHANICAL ANALYSIS OF CONTACT BETWEEN BALL HEAD AND ACETABULAR FOSSA OF TOTAL HIP PROSTHESIS

conference paper

Czech

Příspěvek se zabývá se vlivem výrobních tolerancí hlavice a jamky na změnu, případně ztrátu funkčnosti, totálních endoprotéz. Příčin selhávání totálních endoprotéz kyčelního kloubu může být mnoho. Po analýze aplikovaných jamek bylo zjištěno že vykazují nerovnoměrné opotřebení a tudíž nerovnoměrné rozložení kontaktních tlaků. Rozložení kontaktních tlaků závisí především na zatížení a tvaru stykových ploch a stykových útvarů v celém procesu zatěžování. Tvar stykových útvarů je významně ovlivňován výrobními tolerancemi mezi hlavicí a jamkou TEP. Tyto tolerance se u jednotlivých výrobců podstatně liší. Tato práce si z tohoto důvodu dala za cíl stanovit vliv výrobních tolerancí hlavice a jamky na charakteristiky stykového tlaku a tudíž na změnu funkčnosti totálních endoprotéz. V příspěvku se popisuje vytvoření MKP modelu hlavice a jamky totální endoprotézy kyčelního kloubu. Dále je zde popsána deformačně napěťová analýza vytvořeného modelu. V závěru se zabýváme analýzou výsledků, tj. vlivem výrobních tolerancí na podstatné mechanické veličiny.

This paper belongs to biomechanics of a hip joint section. It is engaged in problems with industrial tolerances for dimensions as one of the possible total hip prosthesis insufficiency. There can be a lot of reasons for failing of hip prosthesis (for example unfit materials, unfit construction, etc.). And there are also a lot of types of failure (for example break of prosthesis, pull-off of the components etc.). It was found that there is not uniform abrasion on removed parts from human body during the analysis on components of total hip prosthesis. On unused parts it was found that there are not the same tolerances for dimensions at the same components from different producers. During the pushing of the ball head into acetabulum we can find out that some pairs show out a clearance, some show the interference and in some cases we can say that they have a fine fit. These problems are important in the case of linear dependence between contact pressure and abrasion. Abrasion is one of the biggest problems with joint prostheses in present. 2D and 3D computation models of a ball head and acetabular fossa were made, on which interference or clearance fits and real loading conditions during the slow walk of a human were simulated. Ascertained were values of contact pressure and frictional moment needed to turn ball head in acetabular fossa. Finite element method (FEM) system ANSYS was used for computations.

MKP analýza, totální endoprotéza, kontaktní tlak, výrobní tolerance

FEM analysis; total hip prosthesis; contact pressure; tolerances for dimensions

FLORIAN, Z.; KOUKAL, M.

2005

1. 4. 2005

Brno

80-214-2373-0

Aplikovaná mechanika 2005

59

60

2