Ocena eksploatacyjna tytanowych płytek wykorzystywanych do wewnetrznych zespoleń kości twarzoczaszki

The internal fixation of maxillofacial fractures with plates and distracters has gained growing popularity during the last decades. The design of implants for fracture fixation has undergone a gradual evolution over the years as researchers have tried to facilitate healing and decrease the rate of complications. Osteolysis is one of the foremost problems limiting the survival of current implantation procedures. It is induced by the wear particles and corrosion products which incite an inflammatory response resulting in bone resorption and eventual loosening and failure of the bone fixation. The future research will help to limit the effects of wear particles by identifying the most suitable bearing surfaces. The pathologic cascade of events triggered by wear particles may be a potential site of action for drugs intended to prevent or check the progression of the disease. The paper presents a damages problems of the maxillofacial plate fixation. The surface failure at plate stabiliser elements showed typical damages for this system. Damages of screw’s steepl heads as well as the surface layers failure of the the coned seat on tie plates were observed. The surface failure at a screws were visible in a lesser degree. The biggest wear areas are visible on the cooperating surfaces of the plate sockets and the bone screw heads. Many types of damage characteristic of processes of corrosion damage and tribological wear, mainly abrasive, adhesive, and fretting wear, are observed here.Zespolenia wewnętrzne kości twarzoczaszki z wykorzystaniem płytek wewnętrznych, jak również z użyciem dystraktorów zewnętrznych, w ostatnich latach stały się bardzo popularne. Projektowanie elementów zespoleń kości znacznie ewaluowało, dając badaczom wiele informacji o współistniejących komplikacjach. Osteoliza jest jednym z elementów ograniczających możliwości rozwoju procedur operacyjnych. Powoduje ona zużycie elementów i produkty korozji wywołujące współistniejące reakcje oraz stany zapalne będące następstwem ewentualnego obluzowania i uszkodzenia zespolonej kości. Badania efektów zużycia elementów zespoleń pozwolą w przyszłości na ograniczenie efektów zużycia oraz określenie najbardziej zużytych obszarów. W pracy przedstawiono zagadnienia dotyczące uszkodzeń płytek do zespoleń kości twarzoczaszki. Uszkodzenia powierzchni elementów płytek zespalających użytych do wykonania zespoleń wskazują na charakterystyczne ślady uszkodzeń. Są to uszkodzenia warstwy wierzchniej gniazd stożkowych w płytkach zespalających. Mniejsze uszkodzenia obserwuje się na powierzchniach wkrętów. Największe uszkodzenia są widoczne na współpracujących powierzchniach gniazd płytek oraz głów wkrętów kostnych. Obserwuje się tu wiele rodzajów uszkodzeń charakterystycznych dla procesów korozyjnych i tribologicznych, takich jak zużycie ścierne, adhezyjne oraz frettingowe

Verification of ram-press pipe bending process using elasto-plastic fem model

In this paper selected aspects of numerical modelling of bending pipes process are described. Elasto-plastic material model was used in COMSOL FEM environment. The results of numerical analyses of two kinds of steel were presented. The correctness of the proposed model was verified based on comparison shapes of deformed pipe profile obtained at the ending step of bending both from numerical simulations and experiment

Analiza stanu powierzchni usuniętych implantów kostnych

The requirements that must be met by implant materials are rigorous and diverse. These materials are tasked with supporting or replacing sick or damaged parts of the musculoskeletal system, where loads and a heterogeneous stress state frequently occur. Thus, they must have the appropriate strength properties and resistance to many types of corrosion, which is related to biotolerance, or neutrality of the material to the human body during use. This article presents the results of studies of three implant groups: set for stabilization of long bones made of 316L austenitic steel, set for intramedullary nail insertion in grafts of femur bones made of Ti6Al4V titanium alloy, and a straighty reconstruction plate made of Ti6Al4V titanium alloy coated with an oxide layer. These implants were implanted into the human body and then removed at the end of the treatment process or due to implant failure during its operation. Next, implants were studied in order to determine the level of wear. Investigations were carried out using an Hitachi S-3000N scanning microscope. Their results indicate a series of changes that took place on implant surfaces and confirm the existence of typical implant wear mechanisms presented in reports in the literature. Traces of corrosion, fatigue cracks, tribological wear, and traces of fretting were found on examined implant surfaces. The study of implant wear cases, determination of their character, and evaluation of the intensity of destructive processes may contribute to the improvement of both the mechanical properties of these implants and their shape, so that modern bone implants perform their roles without the risk of failure during their operation.Wymagania stawiane materiałom na implanty są wysokie i bardzo zróżnicowane. Mają one wspomagać lub zastępować chore lub uszkodzone części układu kostno-mięśniowego, gdzie często pojawiają się obciążenia i różnorodny stan naprężeń. Muszą zatem charakteryzować się odpowiednimi własnościami wytrzymałościowymi i odpornością na różne rodzaje korozji, powiązaną z biotolerancją oznaczającą neutralność materiału wobec organizmu podczas użytkowania. W pracy przedstawiono wyniki badań trzech grup implantów: zestawu do stabilizacji kości długich, wykonanego ze stali austenitycznej 316L, zestawu do gwoździowania śródszpikowego do zespoleń złamań kości udowej, wykonanego ze stopu tytanu Ti6Al4V oraz płytki rekonstrukcyjnej prostej, wykonanej ze stopu tytanu Ti6Al4V pokrytego warstwą tlenków. Implanty te wszczepione były do organizmu ludzkiego, a następnie usunięte, wraz z zakończeniem procesu leczenia lub wskutek uszkodzenia implantu podczas jego eksploatacji. Następnie poddano je badaniom w celu określenia stopnia zużycia. Badania realizowano z wykorzystaniem mikroskopu skaningowego Hitachi S-3000N. Wyniki badań wskazują na szereg zmian, które zaszły na powierzchni implantów i potwierdziły istnienie typowych mechanizmów zużycia implantów prezentowanych w doniesieniach literaturowych. Na powierzchni badanych implantów zauważono ślady korozji, pęknięcia zmęczeniowe, zużycie tribologiczne oraz ślady frettingu. Badania zużycia implantów, określenie ich charakteru oraz ocena intensywności zachodzenia procesów niszczenia mogą w przyszłości znacznie wpłynąć na poprawę zarówno właściwości mechanicznych tych implantów, jak również na próbę zmiany ich kształtu tak, by nowoczesne implanty kostne spełniały swoją rolę bez ryzyka zniszczenia w trakcie ich eksploatacji

Fretting i fretting-korozja stali implantacyjnej 316L w środowisku jamy ustnej

Processes of mechanical destruction of implants, dental prosthetics elements, and orthodontic apparatus considerably limit their operating lifetime and the comfort of patients. Processes of destruction of kinematic joint elements caused by fretting and fretting corrosion processes are an important problem, albeit one that is not yet fully understood. This paper presents the results of fretting and fretting corrosion studies conducted on 316L implantation steel, which is used in dentistry, particularly in prosthetic and orthodontic applications. Tests were performed by means of an original device of the authors' own design, with the application of methodology developed by the authors. Fretting and corrosion tests were carried out in phosphate buffered saline (PBS) as well as in the presence of natural saliva and its substitutes. Own compositions of artificial saliva were developed for the purposes of studies. Observations of sample surfaces were performed using a scanning electron microscope (SEM) and a confocal microscope. Test results indicate a significant influence of fretting on the corrosion of 316L steel (fretting corrosion) as well as the important role of the studied fluids (saliva and its studies) in these processes. It was stated that the saliva substitute containing mucin III was characterized by the most favorable tribological characteristics. During fretting tests, intensive phenomena of materials conveyance into the friction contact area were observed.Procesy destrukcji metalicznych implantów, elementów protetyki stomatologicznej i aparatów ortodontycznych znacznie ograniczają ich trwałość eksploatacyjną i komfort pacjentów. Szczególnym zagadnieniem, aczkolwiek dalece niepoznanym, są procesy niszczenia elementów połączeń kinematycznych wywołane procesami frettingu i fretting – korozji. W pracy przedstawiono wyniki badań frettingu i fretting-korozji stali implantacyjnej 316L – używanej w stomatologii, szczególnie w zastosowaniach protetycznych i ortodontycznych. Badania realizowano za pomocą oryginalnego urządzenia własnej konstrukcji, z wykorzystaniem metodyki opracowanej przez autorów. Badania frettingu i korozji przeprowadzone zostały w buforze fosforanowym (PBS) jak również w obecności śliny naturalnej i jej substytutów. Na potrzeby badań opracowano własne kompozycje sztucznych ślin. Obserwacje powierzchni próbek prowadzone były z wykorzystaniem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) oraz mikroskopu konfokalnego. Wyniki badań wskazują na znaczący wpływ frettingu na niszczenie korozyjne stali 316L (fretting-korozja), a także na istotną rolę badanych płynów (śliny i jej substytutów) w tych procesach. Stwierdzono, że najkorzystniejszymi charakterystykami tribologicznymi charakteryzował się substytut śliny zawierający mucynę III. W trakcie testów frettingu obserwowano intensywne zjawiska przenoszenia materiałów w strefie kontaktu tarciowego

A comparative analysis of selected transpedicular stabilization systems

Prezentowane w pracy wyniki dają odpowiedź na pytanie dotyczące wpływu podatności lędźwiowego odcinka kręgosłupa na jakość stabilizacji transpedikularnej. Przedstawiono wyniki badań przemieszczeń odcinka lędźwiowego kręgosłupa poddanego jednocześnie kompresji i zginaniu (mimośrodowe ściskanie). Badano przemieszczenia kręgu L3 dziewięciu preparatów ustabilizowanych za pomocą systemów Socon, Omega oraz Bial-Stab, a następnie pomiary powtarzano po wykonaniu korporektomii na poziomie L3. Wyniki badań porównywano z wynikami uzyskanymi na preparatach nieustabilizowanych. Wykazano, że brak ciągłości przedniej kolumny kręgosłupa nie wpływa na biomechaniczną jakość stabilizacji w zakresie stosowanych obciążeń. Wyniki analizy statystycznej jednoznacznie wskazują, że podatność kręgosłupa na obciążenia wpływa w sposób istotny na wartości przemieszczeń po stabilizacji przeznasadowej. Nie zaobserwowano istotnych statystycznie różnic w jakości stabilizacji pomiędzy poszczególnymi systemami.In the paper the results of influence of lumbar spine flexibility on quality of transpedicular stabilization are presented. In particular, measurements of displacements of the lumbar spine subjected to simultaneous compression and bending (eccentric compression) are shown. The displacements were measured at L3 level in nine lumbar specimens stabilized by means of Socon, Omega and Bial-Stab systems. The obtained results were compared with the results of measurements carried out on the specimens without stabilization. It was also shown that a lack of continuity of the anterior column did not influence on quality of the stabilizations in the range of the used loading. The statistical analysis showed that lumbar flexibility sufficiently influenced on the displacements of the fixed lumbar spine. No statistical differences were observed between of the systems used as regards their biomechanical performance

Selected Parameters of Micro-Jet Cooling Gases in Hybrid Spraying Process

The innovative technology, like thermal spraying with a micro-jet cooling is one of the important modification of classical ultrasonic spraying methods. Using of micro-stream with gases like argon or nitrogen allows to cool the coating immediately after spraying, and thereby reduce the time of transition during the injection of each layer. As a result of the process, the fine dispersive structure of coatings is obtained during the shorter time in comparable to the classical high velocity oxygen fuel process (HVOF). The parameter of process and the type of stream equipment determine the quality of the obtained structure and thermal stress in the coating. The article presents the relationship between selected parameters of hybrid process and properties of the coatings. The presented technology should be adapted to the actual production of protective coating for machines and construction working in wear conditions

Fretting Wear of Materials – Methodological Aspects of Research

In this article, methodical aspects of studies on material fretting wear have been presented. The results of studies conducted on a “pin on disc” type device made at the Department of Materials and Biomedical Engineering of the Bialystok University of Technology confirmed the decisive influence of the amplitude of oscillations and the load value on the course and nature of the process. At a constant value of load, the course of resistance to motion was dependent on the amplitude. Increasing the amplitude of oscillations caused a change in friction conditions: from static friction (elastic deformation of formed adhesive connections, without dislocation of cooperating elements) to kinetic friction (breaking of adhesive bridges and displacement with sliding). The increase of the load value at a constant amplitude value caused a change in the course and nature of resistance to motion from sliding friction to friction at-rest

The evaluation of zinc and copper content in tooth enamel without any pathological changes – an in vitro study

Elzbieta Klimuszko,1 Karolina Orywal,2 Teresa Sierpinska,1 Jarosław Sidun,3 Maria Golebiewska1 1Department of Prosthetic Dentistry, Medical University of Bialystok, Bialystok, Poland; 2Laboratory of Biochemical Diagnostics Department, Medical University of Bialystok, Bialystok, Poland; 3Department of Materials Science and Biomedical Engineering, Bialystok University of Technology, Bialystok, Poland Objectives: The objectives of the study were to evaluate the content of copper and zinc in individual layers of tooth enamel and to analyze the relationships between the study minerals in individual layers of tooth enamel. Patients and methods: Fifteen human permanent teeth were cut off every 150 µm alongside the labial surface. Acid biopsy of each layer was performed. The zinc content was determined using the air–acetylene flame method. The copper content was determined using the electrothermal technique with argon. Results: The mean zinc concentrations increased significantly starting from the outer enamel surface, with the maximum concentration in the 150–300 µm layer. The mean copper concentrations increased substantially from the outer enamel surface to a depth of 150 µm, and then a slight downward trend of this mineral levels was seen, down to a depth of 450 µm. Strong positive correlation was found between the zinc and copper concentrations at depths of 150–300, 450–600 and 600–750 µm. Conclusion: The levels of zinc and copper in the outer enamel layers may have an effect on the increased content of unipolar minerals at deeper enamel layers. The content of the study elements determined may reflect the process of mineralization and maturation of enamel in the pre-eruption period. Keywords: zinc, copper, ename