A statistical method to estimate low-energy hadronic cross sections

In this article we propose a model based on the Statistical Bootstrap approach to estimate the cross sections of different hadronic reactions up to a few GeV in c.m.s energy. The method is based on the idea, when two particles collide a so called fireball is formed, which after a short time period decays statistically into a specific final state. To calculate the probabilities we use a phase space description extended with quark combinatorial factors and the possibility of more than one fireball formation. In a few simple cases the probability of a specific final state can be calculated analytically, where we show that the model is able to reproduce the ratios of the considered cross sections. We also show that the model is able to describe proton\,-\,antiproton annihilation at rest. In the latter case we used a numerical method to calculate the more complicated final state probabilities. Additionally, we examined the formation of strange and charmed mesons as well, where we used existing data to fit the relevant model parameters.Comment: 12 pages, 12 figures, submitted to EPJ

Development and Examination of a Knee Prosthesis Geometry

The necessity for the knee prosthesis is confirmed by the large increase in the number of patients suffering from arthrosis, which is a present-day disease. Despite this need, there doesn’t exist an optimal knee prosthesis. Nowadays the development of the knee prostheses is progressing. It is very difficult to define the required geometry with traditional methods, because the movement conditions to be created by the prostheses should be similar to the movements of the human knee. During previous research the biomechanical research team of the Szent István University occupied with experimental measurements of the healthy human knee joint movement. In this paper I would like to introduce a method of prosthesis geometry development. As a result, a knee prosthesis geometry has been created which is approaching the movement form of the real human knee joint

Térdprotézis geometria fejlesztése és vizsgálata

A térdprotézis szükségességét a napjaink népbetegségének számító arthrózisban szenvedő betegek számának nagymértékű növekedése igazolja. Az igény ellenére jelenleg nem létezik optimális térdprotézis. A térdprotézisek fejlesztése napjainkban is zajlik. Geometriáját igen nehézkes a hagyományos módszerekkel meghatározni, mivel a protézisek által létrehozott mozgásviszonyoknak hasonlítaniuk kell az emberi térd által megvalósított mozgásokra. A Szent István Egyetem Biomechanikai Kutatócsoportja korábbi munkái során kísérleti mérések segítségével meghatározta az egészséges emberi térdízület mozgását. Jelen dolgozatban azt a protézis geometria fejlesztési módszert kívánom bemutatni, amely eredményeként egy olyan térdprotézis jött létre, amely a valódi emberi térdízületi mozgásformát kiválóan közelíti

The first steps to the development of the knee prosthesis rating method

During prosthesis implantation, the surgeon can choose from replacements of a wide variety of manufacturers and sizes. So far, no specific coefficient has been introduced that determines the suitability, or goodness of these prostheses. In this paper an apparatus is presented for the qualification of knee prostheses. This apparatus is able to measure the rotation of any prosthesis, therefore the obtained results can be compared with the measured values on human cadaver knees. The prostheses are classified by the rate of their conformity. In addition, the first experimental results are reported as well. DOI: 10.17489/biohun/2013/1/0

Overall presentation of a knee prosthesis kinematics test machine

Jelen cikk célkitűzése, hogy egy, a teljes felszínpótló protézisek rotáció-flexió mozgásának vizsgálatához kifejlesztett mérési és minősítési módszert mutasson be. A tanulmány kronológiai sorrendben részletezi a protézisvizsgáló készülék fejlesztését, Krakovits Professzor úr témafelvetésétől egészen a napjainkban is üzemelő berendezés bemutatásáig. A vizsgálókészülék fejlesztése során a kiindulási paraméter a kutatócsoport által egészséges emberi térdízületre meghatározott mozgásfüggvény volt, amelyet úgynevezett célfüggvénynek1 nevezünk. A készülék a vizsgálandó térdprotézis mozgatását egy léptetőmotorral hajtja végre, a létrejövő rotáció-flexió értékeket (protézis geometria által generált) pedig inkrementális forgásjeladókkal rögzíti. A protézisvizsgáló készüléket egybeépítettük a kutatócsoportunk által fejlesztett cadaver vizsgáló készülékkel,2 ezáltal a cadaver és protézis mérési eredmények nagyfokúan összehasonlíthatóak. A másik fő cél annak bemutatása, hogy a teljes felszínpótló térdprotézisek3 (TKR) beültetési protokolljában4 az egyes protézis komponensekre megszabott beültetési pozíciók milyen hatást gyakorolnak a rotáció-flexió mozgásfüggvényre. A protézis vizsgálataink során egyedül a behajlító erőt vezéreljük, a protézis geometria és a beültetési paraméterek által létrehozott mozgásokat a készülék nem korlátozza. Méréseinket 0-120°-os flexiós tartományban, a quadriceps erő rögzítése mellett végeztük. Bebizonyítottuk, hogy azonos TKR geometria mellett az egyes beültetési paraméterek változtatása jelentősen befolyásolhatja a létrejövő kinematikát. A gyártók által javasolt optimális beültetési értékeket megvizsgáltuk, és matematikai háttérrel alátámasztottuk azokat. DOI: 10.17489/biohun/2017/1/05The main goal of this study is to present a measuring and qualifcation method which is developed to examine the rotation-flexion movement on total knee prostheses. The article chronologically presents the development of the knee prostheses examination machine. It starts form the topic suggestion form Professor Krakovits to the presentation of the nowadays still working machine. During the development of the knee prostheses test machine the start parameter was the motion function of the healthy human knee joint. We named it as a so called reference function.1 The machine performs the movement of the knee prosthesis under the examination with a stepper motor and records the rotation-flexion results (made by the prosthesis geometry) with incremental rotary encoders. We integrated the prosthesis test machine to the cadaver test rig2 which was made by our research team, therefore the cadaver and the prosthesis measurements are highly comparable.  The second main goal is to demonstrate the effect of the installation parameters to the TKR-s3 rotation-flexion movement which are defned in the knee prosthesis implantation protocol. 4 During our prosthesis tests we are controlling only the bending force. The geometry of the prosthesis and the implantation parameters creates the movements which are not limited by the device. Our measurements were performed in a flexion range of 0-120° where the flexion force is recorded. We demonstrated that under the same TKR geometry the change of the individual implantation parameters can signifcantly influence the outcome kinematics. We examined the optimal implantation parameters which are recommended by the manufacturers and we supported them with a mathematical background

Effects of TKR implantation methods on the kinematics of the knee joint

A jelen tanulmány azt a kérdéskört vizsgálja, hogy a teljes felszínpótló térdprotézisek beültetése során alkalmazott beültetési protokoll jellemzői miként vannak hatással a létrejövő új ízületi kinematikára. A protézis beültetések száma egyre nő, azonban az operáló orvos csak a gyártót és a méretet választhatja meg a gyártó által ajánlott protokollal. A jó protézis elvárt tulajdonsága, hogy jól beépíthető és tartós legyen, illetve javítsa a páciens életminőségét az által, hogy megfelelő rotációt biztosít a térd behajlítása során. Ennek eredményeként a protézis által létrehozott mozgás mindinkább megfeleljen a térd természetes kinematikájának. Az operáló orvos számára a protézis beültetési protokoll az egyes beültetési szögbeállításokra (a továbbiakban faktorokra) tartományokat, adott esetben javasolt értékeket ajánl. E beültetési tényezők rotációra gyakorolt együttes hatását mérjük fel és keressük az optimális beültetési értékeket annak érdekében, hogy a rotáció-flexió mozgás mindinkább közelítse az ízület valós mozgásátDOI: 10.17489/biohun/2015/1/02The following study examines the issues that how the implanting protocol’s features of TKR knee prosthesis affect the new knee kinematics. The number of implanted prostheses are increasing, but surgeons can only chose the manufacturer and the size of the prostheses with the recommended implanting protocol. From a good prosthesis it is required to be well implantable and durable, on the other side it should improve the patient’s quality of life by ensuring the required knee rotation during the flexion movement. The movement, which is allowed by the knee prosthesis, should meet even more the human knee movement. For the surgeon the prosthesis implanting protocol offers angle ranges (further factors) or optionally recommended values to each implanting factors. Our aim is evaluate the common effect of the implanting factors to the rotation, and we are trying to determine the optimal implanting factors to the rotation-flexion movement that should approach the original movement of the knee joint.DOI: 10.17489/biohun/2015/1/0

Improving the knee prosthesis kinematics with the use of the evolutionary algorithm

A térdprotéziseknek számos követelménynek meg kell felelniük, amelyek a szilárdsági, funkcionális, gyárthatósági, tartóssági és kompatibilitási szempontok. A gyártóknak ezeket a – sokszor egymásnak ellentmondó – feltételeket kell kielégíteni. A fejlesztés alapja a megfelelő geometria kiválasztása, amelyben az eredeti térdgeometriát nem lehet alapul venni, mert olyan bonyolultságú, annyi elemből álló és olyan anyagtulajdonságú protézis nem gyártható. Ezért a protézisek a valós térdnél egyszerűbbek, a mozgást két egymáson elmozduló elemmel biztosítják.1 A megfelelő geometria kiválasztása kulcsfontosságú, mert a tibia mozgását ezen két elem felületével kell biztosítani. A mozgást ismertnek feltételezzük (mérhető), és keressük az ezt létrehozó felületeket. Az ilyen jellegű problémák megoldására jól alkalmazható az evolúciós algoritmus valamelyik típusa. A munkánk során kidolgoztunk egy eljárást, amely genetikus algoritmus segítségével a térdprotézisek, mint egyedek „virtuális tenyésztését” teszi lehetővé. A tenyésztést bármelyik tulajdonság fejlesztésének céljából elvégezhetjük, jelen tanulmányban az említett mozgásfüggvény ismeretéből indulunk ki.  DOI: 10.17489/biohun/2017/1/07The knee prostheses have to meet lots of requirements, which are: strength, function, manufacturability, durability and compatibility. The manufacturers have to meet with these often contradictory conditions. The basis for the development of knee prosthesis is the choice of the appropriate geometry. The original human knee geometry cannot be taken as a base for the prosthesis development because a prosthesis with so complexity, so many components and materials cannot be manufactured. Therefore the prostheses are simpler than the real knee joint. They can realize the movement with two on each other movable components.1 The movement of the tibia must be ensured by the two prosthesis components therefore it is really important to choose the right geometry. We are hypothesizing the motion (measurable) and we are looking for the surfaces that create it. For those tasks to solve one of the evolutional algorithm types is a good choice. During our work we elaborated a process that allows the „virtual breeding” of knee prostheses as individuals with the use of genetically algorithm. The breeding can be carried out for the development for either of the properties. In this study we are starting from the knowledge of the so called motion function

Development and Examination of a Knee Prosthesis Geometry

The necessity for the knee prosthesis is confirmed by the large increase in the number of patients suffering from arthrosis, which is a present-day disease. Despite this need, there doesn’t exist an optimal knee prosthesis. Nowadays the development of the knee prostheses is progressing. It is very difficult to define the required geometry with traditional methods, because the movement conditions to be created by the prostheses should be similar to the movements of the human knee. During previous research the biomechanical research team of the Szent István University occupied with experimental measurements of the healthy human knee joint movement. In this paper I would like to introduce a method of prosthesis geometry development. As a result, a knee prosthesis geometry has been created which is approaching the movement form of the real human knee joint