Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích phần tử hữu hạn sinh học về sự khởi đầu nứt trong xương do xi măng hông theo thiết kế trụ
Tóm tắt
Mục đích của cuộc điều tra này là xác định phản ứng của cơ chế nứt cụ thể của các vết nứt khởi phát tại giao diện trụ-xi măng và lan rộng vào lớp xi măng. Các mô hình phần tử hữu hạn hai chiều của các mặt cắt lý tưởng hóa giữa trụ-xi măng-xương từ xương đùi gần đã được phát triển cho nghiên cứu này. Hai loại trụ chính được xem xét là; hình chữ nhật và thiết kế trụ kiểu Charnley. Kết quả FE cho thấy rằng ứng suất chính cao nhất trong lớp xi măng cho mỗi trường hợp xảy ra ở các khu vực trên bên trái và dưới bên phải gần với giao diện trụ-xi măng. Cũng có một sự giảm chung về ứng suất kéo tối đa khi độ dày lớp xi măng tăng lên cho cả hai thiết kế trụ hình chữ nhật và kiểu Charnley. Độ dày xi măng được tìm thấy là một trong những tham số hỏng hóc mệt mỏi quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ của các thành phần đùi xi măng, trong đó lớp xi măng mỏng hơn có liên quan đáng kể đến sự hỏng hóc cơ học sớm trong khoảng thời gian ngắn.
Từ khóa
#cơ chế nứt #tương tác trụ-xi măng #mô hình phần tử hữu hạn #ứng suất kéo #độ dày xi măng #hỏng hóc mệt mỏiTài liệu tham khảo
Barsom, J. M. and Rolfe, S. T., 1987,Fracture and Fatigue Control in Structures, 2nd Ed., Prentice-Hall.
Bittencourt, T. N., 1993, “Computer Simulation of Linear and Nonlinear Crack Propagation in Cementitious Materials,”Ph D Thesis, Cornell University.
Crowninshield, R. D., Brand, R. A., Johnston, R. C. and Milroy, J. C., 1980, “The Effect of Femoral Cross-sectional Geometry on Cement Stresses in Total Hip Reconstruction,”Clinical Orthopedics, Vol. 146, pp. 71–77.
Ebramzadeh, E., Sarmiento, A., McKellop, H. A., Llinas, A. and Gogan, W., 1994, “The Cement Mantle in Total Hip Arthroplasty. Analysis of Long-Term Radiographic Results,”Journal of Bone and Joint Surgery, Vol. 76 (A), pp. 77–87.
Estok, D.M., Orr, T. E. and Harris, W. H., 1997, “Factors Affecting Cement Strains Near the Tip of a Cemented Femoral Component,”The Journal of Arthroplasty, Vol. 12, No. 1, pp. 40–48.
James, J. M. and Ares, J. R., 1993, “On the Dependence of the Dynamic Crack Tip Temperature Fields in Metals Upon Crack Tip Velocity and Material Parameters,”Mechanics of Materials, Vol. 16, No. 4, pp. 337–350.
Jasty, M., Maloney, W. J., Bragdon, C. R., Haire, T. and Harris, W. H., 1990, “Histomorphological Studies of the Long-Term Skeletal Responses to well Fixed Cemented Femoral Components,”Journal of Bone Joint Surgery, Vol. 72 (A), pp. 1220–1229.
Kawate, K., Maloney, W. J., Bragdon, C. R., Biggs, S.A., Jasty, M. and Harris, W. H., 1998, “Importance of a Thin Cement Mantle. Autopsy Studies of Eight Hips,”Clinical Orthopedic Related Research, Vol. 355, pp. 70–76.
Kim, B. S. and Mann, K. A., 1999, “A Thin Cement Mantle Decreases Fatigue Life of Cemented Femoral Hip Component,”Transactions of Orthopaedic Research Society, Vol. 24, pp. 880.
Leis, B. N., Hopper, A. T., Broek, J. A. and Kanninen, M. F., 1986, “Critical Review of the Fatigue Growth of Short Cracks,”Engineering Fracture Mechanics, Vol. 23, No. 5, pp. 883–898.
Maloney, W., Jasty, M., Rosenburg, A. and Harris, W. H., 1990, “Bone Lysis in Well Fixed Femoral Commponents,”Journal of Bone and Joint Surgery, Vol. 72(B), pp. 966–970.
Mann, K. A., Bartel, D. L. and Ayers, D. C., 1997, “Influence of Stem Geometry on Mechanics of Cemented Femoral Hip Components With a Proximal Bond,”Journal of Orthopaedic Research, Vol. 15, No. 5, pp. 700–706.
Mann, K. A., Bartel, D. A., Wright, T. M. and Ingraffea, A. R., 1991, “Mechanical Characteristics of the Stem-cement Interface,”Journal of Orthopaedic Research, Vol. 9, pp. 798–808.
McCormack, B. A. O., Prendergast, P. J. and Gallagher, D. G., 1996, “An Experimental Study of Damage Accumulation in Cemented Hip Prostheses,”Clinical Biomechanics, Vol. 11, No. 4, pp. 214–219.
Mulroy, R. D. and Harris, W. H., 1990, “The Effect of Improved Cementing Techniques on Component Loosening in Total Hip Replacements: an 11-year Radiographic Review,”Journal of Bone and Joint Surgery, Vol. 72(B), pp. 757–760.
Rimnac, C. M., Wright, T. M. and McGill, D. L., 1986, “The Effect of Centrifugation on the Fracture Properties of Acrylic Bone Cements,”Journal of Bone and Joint Surgery, Vol. 68 (A), pp. 281–287.
Star, M. J., Colwell, C. W., Kelman, G. J., Ballock, R. T. and Walker, R. H., 1994, “Suboptimal (thin) Distal Cement Mantle Thickness as a Contributory Factor in Total Hip Arthroplasty Femoral Component Failure: A Retrospective Radiographic Analysis Favoring Distal Stem Centralization,”The Journal of Arthroplasty, Vol. 9, No. 2, pp. 143–149.