Design and Analysis of 3D Printable Foot Prosthesis

3D printing manufacturing process has the possibilities to produce individual medical devices, especially implants and prosthesis with short production time. The aim of this study is to design a 3D printable Energy Storage and Return (ESAR) foot prosthesis for transtibial amputees with a novel geometry. The criteria of the prosthesis were 3D printable, low cost, simply geometry and satisfying mechanical properties for low activity use. The finite element analysis of the designed foot prosthesis was conducted in each of the three support phases of the walking cycle (controlled plantarflexion, controlled dorsiflexion, powered plantarflexion or push-off phase). Besides of the simulations the prototype was printed by fused deposit modeling (FDM) technology, used ABS material and the produced prototype was investigated in quasi-static and cyclic compression. It can be stated after the investigation (simulation and test) that the 3D printed prototype fulfill the requirements and it can be used as passive ESAR foot prosthesis

Fogászati implantátumok kémiai maratása

As a result of chemical etching of a dental implant the surface will be cleaned from burr and the surface area will be increased as well. The roughness of the surface influences the osseointegration between the bone and the implant so the aim of this study was to determine the effect of the chemical etching and to measure the quantity of the lost weight. Due to this we inspect the component of the etching pickle, the etching time and the changing of the geometry

Csontmodellező anyagok vizsgálata

Jelen kutatásunk célja volt, hogy találjunk egy olyan csontmodellező anyagot, amelynek mechanikai és szerkezeti tulajdonságai hasonlítanak a csontéra. Napjainkban az állkapocscsontokat szerkezetük szerint 5 osztályba sorolják (Carle E. Mish D1–D5). A különbözőosztályok a csont sűrűségét mutatják (D1 – kemény, sűrű kortikális csont, D5 – kis sűrűségű, trabekuláris csont). Az állkapocscsont szerkezete és mechanikai tulajdonságai nagyban függenek az individuumtól, ezért sok esetben egyénre nézve kell meghatározni annak tulajdonságait. Az egyedi esetek modellezésére alkalmasak a megfelelő csontmodellező anyagok. A modellanyagok használata (kísérletek, gyakorlatok és fejlesztések) nem igényel etikai engedélyt, és a szükséges mennyiség is elérhető az adott feladathoz, szemben a korlátozott mennyiségű élő, illetve cadaver csontokkal. Módszerek: Az implantológiában nagyon sok eset végződik valamilyen csavaros rögzítéssel. Ezért a kísérletsorozat a becsavarási „érzet” modellezésére alapszik. A vizsgálat során a következő csontmodellező anyagok lettek felhasználva: különbözőfa típusok (puha, közép kemény, kemény), a D1 osztály modellezésére amaranth, zebrano és ipe fák; a D2–D4 osztályéra éger, akác és körte; piacon kapható csontmodellező anyagok (PUR alapanyagú) és állati csontok (marha és borjú bordacsont). Minden egyes anyagtípusba egy lemezcsavar lett behajtva és közben a becsavarási nyomaték mérése történt a behajtott hossz függvényében. A kísérlet a következőképpen zajlott: egy kiválasztott anyagtípusba előfuratot készítettünk, amelynek átmérője megegyezett a csavar magátmérőjével. Ezután a furatba nyomaték csavarhúzó segítségével behajtottuk a lemezcsavart. Minden egyes nyomatékértéknél megmértük a hozzá tartozó behajtott hosszt, szakítógép segítségével (Instron 5965). Eredmények: Minden egyes anyagtípus megvizsgálása után a becsavarási nyomaték függvényt meghatároztuk. A különböző függvénysajátosság (meredekség) jellemzi az adott anyagtípust. A függvény jellege alapján meg lehet különböztetni a puhább és keményebb régiók váltakozását. Puha régió esetében a meredekség növekszik, míg a kemény régiók esetében csökken. Ennek köszönhetően a különböző szerkezetűrégiók elhelyezkedése meghatározható. A vizsgált anyagok közül az eredmények alapján a csonthoz leginkább hasonlító anyagot választottuk ki. Konklúzió: Egy újfajta minimál invazív csont mechanikai tulajdonságát és szerkezetét meghatározó mérési módszer kifejlesztése során a csontmodellező anyagok használata lehetővé teszi a kísérletek nagyszámú elvégzését és a mérési módszer ellenőrzését. A mérési eljárással implantológusok meg tudják határozni a csont lokális szerkezeti és mechanikai tulajdonságait, amelynek ismeretében a beültetni kívánt adott implantátum primer stabilitására következtetni tud. DOI: 10.17489/biohun/2014/1/0

Orális implantátumok primer stabilitása

A fogászati implantátumok stabilitás vizsgálata egyre nagyobb jelentőséggel bír mind a klinikumban, mind pedig az implantátum fejlesztők körében. Az implantátumok primer stabilitásának meghatározására számos módszer van, amelyeknek nagy többsége csak laboratóriumi körülmények között alkalmazható. Elenyésző azoknak a módszereknek a száma, amelyet folyamatosan, monitorozva a pácienst, alkalmazni lehet anélkül, hogy az osszeointegrációt roncsolná.A kutatásunk során az implantátumok primer stabilitásának meghatározása végeselemes analízissel történt. A numerikus szimuláció során, a statikus terhelés által létrehozott pontos elmozdulás mező feldolgozásával elemeztük a mikro-elmozdulásokat különböző típusú csontmodellekben. A biomechanikai jellemző (mikro-mobilitás) ISQ mérőszámra való konvertálásához egy kalibrációs görbét vettünk fel, kísérlet útján, labor környezetben. A kalibrációs görbéhez 10 ismert típusú szabványos csontblokkba beültetett implantátumok mikro-elmozdulását szakítógép segítségével mértük, és ezzel párhuzamosan Osstell stabilitás mérő készülékkel az ISQ értéket is párosítottunk az eredményekhez.A kalibrációs görbe lehetővé tette a számítógépes szimuláció által kapott biomechanikai jellemzők átalakítását.A szimulációs eredményeket laboratóriumi kísérletekkel is igazoltuk, amelyek során szabványos csontmodellező anyagba, fúrási protokoll szerint beültetett valós implantátumokon mértünk és elemeztünk mikro-elmozdulást és ISQ stabilitást.A kutatás eredményeként megállapítottok, hogy a mikro-elmozdulás és az ISQ közötti korreláció a különböző sűrűségű csontállomány függvényében egy kalibrációs görbével leírható, amely szükséges a numerikus szimulációs eredmények ISQ szerinti értelmezéséhez

Reconstruction of human thorax from CT images

3D printing, as a rapid prototyping method is become more common nowadays world widely, including medicine too. The purpose of this article is to reveal the potential of using 3D printing in medicine, especially with a specific example of making a human thorax model from the very beginning of imaging diagnose to the physical model. There will be shown in details how the model of bones, lungs and heart had been created. The circumstances of the 3D printing will be discussed too

Új típusú gerincimplantátum vizsgálta

Napjainkban nagyon gyakoriak a gerinccel kapcsolatos megbetegedések. A fiatalok körében legfőképpen a gerincferdülés okoz problémát, amelyre nemcsak a rossz testtartás, és legtöbbször deréktáji fájdalom a jellemző, hanem bizonyos esetekben belsőszervi elváltozást is okozhat, amelynek krónikus következményei lehetnek a beteg élete során. A beavatkozás során a gerinc egy szakaszát, vagy akár az egészét lemerevítik. A behelyezett csavarokat a csavarfejbe illeszkedő rudakkal kapcsolják és rögzítik össze, amelyek ezután a betegben maradnak élete végéig. Fontosnak tartjuk a műtétekhez használatos implantátumok fejlesztését, amelyek nagyban elősegíthetik a gyorsabb felépülést, illetve a jobb implantátum-csont kapcsolat kialakulását. Kutatásunk során egy saját tervezésű gerincimplantátum primer stabilitását vizsgáltuk esztergált és homokszórt felületek esetén. A csavaró és kitépő vizsgálatokat D4 sűrűségű szabványos műcsontban végeztük