Mechanická analýza vlivu výrobních odchylek na styk hlavice a jamky totální endoprotézy kyčelního kloubu

Abstract

V oblasti endoprotetické chirurgie se vyskytuje nezanedbatelné procento implantátu vykazujících vady, které vedou k selhání celé protézy. Jedním z typů selhání totální kyčelní endoprotézy je uvolnění jamky z pánevní kosti. Tato studie posuzuje vliv výrobních odchylek jako jeden z možných vlivů vedoucích k uvedenému typu selhání protézy. Posuzovány byly rozměrové a geometrické odchylky kulových ploch keramické hlavice a polyethylenové jamky. Bylo zjištěno, že tyto odchylky mají významný vliv na stykové poměry mezi hlavicí a jamkou. Posuzované veličiny byly kontaktní tlak a třecí moment, což jsou veličiny ovlivňující životnost celé protézy. Pro nalezení řešení byla použito výpočtového modelování. Z výsledků analýzy řešení lze doporučit předepisovat výrobní tolerance tak, aby mezi hlavicí a jamkou vzniklo uložení s vůlí, kdy interval vhodných hodnot vůle je 0 mm až 0,05 mm. Lze důrazně nedoporučit uložení s přesahem z důvodu výrazně zhoršených stykových podmínek. Odchylka kruhovitosti hlavice by neměla být vyšší než 0,025 mm.

In endoprosthesis surgery there are typically a high percentage of implant defects, these can lead to failure of the whole prosthesis. One type of total hip replacement function loss is acetabular cup loosening from the pelvic bone. This disertation examines manufacture perturbations as one of the possible reasons for this kind of failure. Both dimension and geometry manufacturing perturbations of ceramic head and polyethylen cup were analyzed. We find that perturbations in the variables analysed here affect considered values of contact pressure and frictional moment. Furthermore, contact pressure and frictional moment are quantities affecting replacement success and durability. From obtained results it can be recommended to fit head and cup with a clearance of between 0 mm and 0.05 mm. It can not be recommend using interference type of fit because of strong deterioration of the contact conditions. Roundness perturbation of ceramic head should not exceed 0.025 mm.