Solitro, Giovanni F;Whitlock, Keith;Amirouche, Farid;Santis, Catherine
Biomaterials and Biomechanics in Bioengineering
/
v.3
no.2
/
pp.85-104
/
2016
Stability and loosening of implanted femoral stems in Total Hip Replacement have been well established as barriers to the primary concerns of osseointegration and long term implant survival. In-vitro experiments and finite element modeling have for years been used as a primary tool to assess the bone stem interface with variable methodologies leading to a wide range of micromotion, interference fit and stress shielding values in the literature. The current study aims to provide a comprehensive review of currently utilized methodologies for in-vitro mechanical testing as well as finite element modeling of both micromotion and interference of implanted femoral stems. A total of 12 studies detailed in 33 articles were selected for inclusion. Experimental values of micromotion ranged from 12 to $182{\mu}m$ while finite element analysis reported a wider range from 2.74 to $1,277{\mu}m$. Only two studies were found that modeled bone/implant contact with consideration for interference fit. In studies evaluating stem micromotion in THA, the reference surface at the bone/stem interface should be well defined. Additionally, the amount of penetration considered should be disclosed and associated with bone density and roughness.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
/
2002.10b
/
pp.365-366
/
2002
The sliding wear behavior of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) was examined on a novel low temperature degradation-free zirconia/alumina composite material and conventional alumina and zirconia ceramics used for femoral head in total hip joint replacement. The wear of UHMWPE pins against these ceramic disks was evaluated by performing linear reciprocal sliding and repeat pass rotational sliding tests for one million cycles in bovine serum. The weight loss of polyethylene against the novel low temperature degradation-free zirconia/alumina composite disks was much less than those against conventional ceramics for all tests. The mean weight loss of the polyethylene pins was more io the linear reciprocal sliding test than in the repeal pass rotational sliding lest for all kinds of disk materials. Neither the coherent transfer film nor the surface damage was observed on the surface of the novel zirconia/alumina composite disks during the test. The observed r,'stilts indicated that the wear of the polyethylene was closely related to contacting materials and kinematic motions. In conclusion, the novel zirconia/alumina composite leads the least wear of polyethylene among the tested ceramics and demonstrates the potential as lhe alternative materials for femoral head in total hip joint replacement.
Korean Journal of Computational Design and Engineering
/
v.13
no.3
/
pp.200-208
/
2008
Total Hip Replacement(THR) is a surgical procedure that replaces a diseased hip joint with a prosthesis. A plastic or metal cup forms the socket, and the head of the femur is replaced by a metal ball on a stem placed inside the femur. Due to the various types and shapes of human hip joint of every individual, a selected commercial implant sometimes may not be the best-fit to a patient, or it cannot be applied because of its discrepancy. Hence extracting geometry parameters of hip joint is one of the most crucial processes in designing custom-made implants. This paper describes the framework of a methodology to extract the geometric parameters of the hip joint. The parameters include anatomical axis, femoral head, head offset length, femoral neck, neck shaft angle, anteversion, acetabulum, and canal flare index. The proposed system automatically recommends the size and shape of a custom-made hip implant with respect to the patient's individual anatomy from 3D models of hip structures. The proposed procedure creating these custom-made implants with some typical examples is precisely presented and discussed in this paper.
A Maltese (case 1) and a Pomeranian (case 2) presented with acute right and left hind limb weight-bearing lameness. On physical examination, they exhibited severe pain and crepitus on the coxofemoral joint of affected hind limb. In addition, decreased thigh girth measurements were noted compared with the opposite leg. Radiological exam revealed necrotic areas in the femoral head of affected hind limb. These dogs were diagnosed with Legg-$Calv{\acute{e}}$-Perthes disease (LCPD). The dogs underwent micro total hip replacement (THR). After surgery, at 3 years (case 1) and 7 months (case 2), both dogs recovered normal activity. The thigh girth and lameness scores were apparently improved in the affected limbs of both dogs. No complications of prosthesis implants, such as loosening, were noted. The clinical outcomes of these cases indicate that dogs with LCPD can be successfully treated with micro THR and have a good prognosis immediately after surgery.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
/
2004.11a
/
pp.355-361
/
2004
Ceramic femoral heads in the total hip replacement have been developed to reduce the polyethylene liner wear, Alumina and zirconia (3Y-TZP) having the excellent tribological properties are coupled against acetabular cups of polyethylene and are used in clinical application worldwide. However, alumina has a risk of catastrophic failure, and zirconia has the low temperature degradation in spite of enhanced fracture toughness. Recently, novel zirconia/alumina composite is very attractive due to the low temperature degradation (LTD)-free character and high fracture toughness. In the present study, we focus on the wear of ceramic on ceramic, which are able to be used as femoral heads and acetabular cups. Therefore, LTD-free zirconia/alumina composites with three compositions are made in a form of disk and cylinder, and the wear of the composites is performed on pin-on-disk type wear tester. The wear is conducted with or without lubricant. All the composites fabricated with the different composition show the good wear resistance.
The experimental comparison between bonded and unbonded types stem-cement interface was carried out on axisymmetric stem-cement-aluminum model of the femoral component of a total hip replacement. Human femur was modeled in non-tapered and tapered($7.5^{\circ}$) aluminum hollow cylinders to emulate the diaphyseal and metaphyseal segments of the femur. For unbonded type, we tested stems with three different taper angles($5^{\circ},\;7.5^{\circ},\;10^{\circ}$). In every case, the cement-aluminum interface was designed to endure 8MPa shear strength. (a measured value at cement-bone interface) We tested aluminum models under axial loading for both cases. As an experimental result, it was found that unbonded stem sustained more axial load as bonded stem in both cases, diaphyseal and metaphyseal models. The unbonded types failed in cement mantle under axial compressive load, while the bonded ones failed in shear at cement-aluminum interface. These results suggest that a polished stem will sustain much higher axial load than a roughened stem. And a polished stem will make more stable cement-bone interface that may promote better osteosythesis around the stem.
The purpose of this investigation was to determine the specific fracture mechanics response of cracks that initiate at the stem-cement interface and propagate into the cement mantle. Two-dimensional finite element models of idealized stem-cement-bone cross-sections from the proximal femur were developed for this study. Two general stem types were considered; Rectangular shape and Charnley type stem designs. The FE results showed that the highest principal stress in the cement mantle for each case occurred in the upper left and lower right regions adjacent to the stem-cement interface. There was also a general decrease in maximum tensile stress with increasing cement mantle thickness for both Rectangular and Charnley-type stem designs. The cement thickness is found to be one of the important fatigue failure parameters which affect the longevity of cemented femoral components, in which the thinner cement was significantly associated with early mechanical failure for shot-time period.
Excessive stress on the bone-stem interface may cause local micromotion that could produce midthigh pain, interface bone resorption and prevent bony ingrowth. It is important for clinician and prosthetic designer to develop an understanding of the load transfer mechanism, its associated stress pattern and its relationships with the particular mechanical characteristics of the femoral stem designs. Finite element method (FEM) is preeminently suited to provide information in this respect. The authors developed 3-dimensional numerical finite element models implanted with the straight stem which is composed of total 1170 elements of 8 nodes and with the curved stem which is composed of total 885 elements of 8 node, and analysed the relative micromotions between the straight stem and the curved stem in immediate postoperative stage of an uncemented total hip replacement in load simulating the single leg stance. The results showed that the rotational displacement was occupied over 90% of total micromotion in both types of stem and was peak at the proximal medial portion of the stem, but markedly less distally. The curved stem was more stable especially in terms of rotational stability. It is recommended that surgeons do not allow the patient weight bearing until bony ingrowth was achieved. In the future more attention should be drawn to increase initial rotational stability of the two types of femoral stem to prevent loosening from excessive micromotion.
Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
/
2003.11a
/
pp.91-94
/
2003
Ceramic femoral heads in the total hip replacement have been developed to reduce the polyethylene liner wear. Alumina and zirconia (3Y-TZP) are using in clinical application worldwide and there are many good test reports. However, alumina has a risk of catastrophic failure, and zirconia has the low temperature degradation in spite of enhanced fracture toughness. Recently, novel zirconia/alumina composite having low temperature degradation-free character and high fracture tough . was developed and it leads the lower wear 3f polyethylene than alumina and zirconia. In the present study, in order to optimise the microstructure of low temperature degradation (LTD)-free zirconia/alumina composite for the best wear resistance of polyethylene, various compositions of (LTD)-free zirconia/alumina composites were fabricated, and the sliding wear of UHMWPE against these novel composites were examined and compared with that against alumina and zirconia ceramics used for total hip joint heads.
Clinically, proximal bone resorption in the femur is frequently seen postoperatively on the follow up X-rays after total hip replacement(THR). We developed the finite element model of cementless THR. The model is two dimensional side plate model, whereby the three dimensional structural integrity of the bone can be accounted for by a separate two dimensional mesh, a side plate. The subject of this article is the development and application of this two dimensional side plate FEM to study the reverse effect of the various degree of bone resorption of femur after THR. The results of this study indicates that two dimensional side plate model is good and simple alternative to complex three dimensional model and the severity of the proximal bone resorption has the effect of more increasing stress on the cortex at the level of femoral stem tip.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.