Geometry of the articular facets of the lateral atlanto-axial joints in the case of occipitalization

This study investigates if atlanto-occipital fusion affects the size and geometrical configuration of the articular facets of the atlanto-axial joint. Morphometric analysis was performed on the male adult skull, the occipital bone of which is assimilated with the first cervical vertebrae (the atlas). The perimeter, Feret’s diameter, surface area, and circularity of the inferior articular fa-cets were measured. However, we did not observe significant bilateral differences in size of the inferior articular facets of the assimilated atlas compared to normal first cervical vertebrae. Geometrical conformation of the articular facets of the atlas and axis was assessed using a coordinate measuring machine (PMM - 12106, Leitz). The results obtained from this machine indicated that the inferior articular facets of the assimilated atlas presented asymmetrical orientation compared to the normal anatomy of the atlas. Hence, in the case of occipitalization, the gap between the articulating facets of the atlas and the axis was measured to be greater than in the normal atlanto-axial joint. Computer assisted tomography was applied to visualise the anatomical relationship between the inferior articular facets of the assimilated atlas and the corresponding facets located on the axis. In this case, radiographic examination revealed that the bilaterally articulating facets (inferior and superior) showed disproportion in their adjustment within the lateral atlanto-axial joints. Thus, we concluded that the fusion of the atlas with the occipital bone altered the geometry of the inferior articular facets of the atlas and influenced the orientation of the superior articular facets of the axis. (Folia Morphol 2010; 69, 3: 147-153

Zmiany histopatologiczne w biopsji mięśnia u 31 chorych z mutacjami w genie kodującym kalpainę 3

Background and purpose At present, more than 20 different forms of limb-girdle muscular dystrophies (LGMDs) are known (at least 7 autosomal dominant and 14 autosomal recessive). Although these different forms show some typical phenotypic characteristics, the existing clinical overlap makes their differential diagnosis difficult. Limb-girdle muscular dystrophy type 2 (LGMD2A) is the most prevalent LGMD in many European as well as Brazilian communities and is caused by mutations in the gene CAPN3. Laboratory testing, such as calpain immunohistochemistry and Western-blot analysis, is not totally reliable, since up to 20% of molecularly confirmed LGMD2A show normal content of calpain 3 and a third of LGMD2A biopsies have normal calpain 3 proteolytic activity in the muscle. Thus, genetic testing is considered as the only reliable diagnostic criterion in LGMD2A. Material and methods In an attempt to find a correlation between genotype and muscle pathology in limb-girdle muscular dystrophy 2A we performed histopathological investigation of a group of 31 patients subdivided according to the type of pathologic CAPN3 gene mutation. Results In all biopsies typical features of muscular dystrophy such as fiber necrosis and regeneration, variation in fiber size and fibrosis were noted. Lobulated fibers were often encountered in the muscle biopsies of LGMD2A patients. Such fibers were more frequent in patients with 550delA mutation. Conclusions These findings may be helpful in establishing diagnostic strategies in LGMD.Wstęp i cel pracy Dotychczas opisano ponad 20 różnych form dystrofii obręczowo-kończynowej (limb girdle muscular dystrophy – LGMD) (co najmniej 7 rodzajów o dziedziczeniu autosomalnym dominującym oraz 14 o dziedziczeniu autosomalnym recesywnym). Pomimo że część z tych chorób można różnicować na podstawie obrazu klinicznego, diagnostykę utrudnia często podobieństwo objawów. Dystrofia obręczowo–kończynowa typu 2A (limb-girdle muscular dystrophy type 2 – LGMD2A), najczęstsza dystrofia mięśniowa w wielu społecznościach (np. w Europie i Brazylii), spowodowana jest przez mutacje w genie kalpainy 3 (CAPN3). Badanie immunohisto-chemiczne kalpainy czy też metodą Western blot nie są wystarczające do ustalenia właściwego rozpoznania (w odpowiednio 1/3 i 20% potwierdzonych genetycznie LGMD2A badania te wypadają prawidłowo). Podstawę rozpoznania tej miopatii stanowi badanie genetyczne. Materiał i metody W pracy przedstawiono wyniki badania zależności między genotypem a analizą histopatologiczną biopsji mięśnia u 31 chorych na LGMD2A. Chorzy podzieleni zostali na grupy według wyników badania genetycznego genu CAPN3 odpowiedzialnego za tę chorobę. Wyniki We wszystkich badanych biopsjach stwierdzano typowe zmiany dystroficzne, takie jak obecność włókien martwiczych i regenerujących, zróżnicowaną wielkość włókien oraz włóknienie. Włókna o nierównomiernym rozkładzie barwień na enzymy oddechowe (lobulated fibers) były często obserwowane w biopsjach chorych z LGMD2A. Tego typu włókna szczególnie często występowały u chorych z mutacją 550delA. Wnioski Wyniki pracy wnoszą nowe informacje ułatwiające diagnostykę LGMD

Identyfikacja warunków tarcia w stawach człowieka

The purpose of the paper is to explain the friction conditions and the lubrication mechanism in healthy joints, based on rheological tests of synovial fluid and the identification of structures and the shape of articular surfaces. The tests were performed on cadaver preparations of large lower limp joints: hip, knee, and ankle joints. The analysis included combined experimental activities with the use of modern research and test techniques in the area of viscosity and microscopy as well as diagnostic imaging, image analysis, modelling, and FEM simulation. The tests performed allowed for the analysis of lubrication process which can be described as bioelastohydrodynamic lubrication (BEHL). The most important are viscoelasticity properties of the synovial fluid and the process whereby the external load is taken over by the pressure generated by a set of oil wedges of synovial fluid formed by naturally wavy articular surface. The multi-layer structure of the joints is characterised by variable wavy shape of cartilaginous surfaces and of bone tissue and by the variable wavy thickness of the cartilage.Celem opracowania jest wyjaśnienie warunków tarcia i mechanizmu smarowania w stawach prawidłowych na podstawie badań reologicznych cieczy synowialnej i identyfikacji struktur oraz kształtu powierzchni stawowych. Materiałem badań były stawy z preparatów kadawerskich. Badano duże stawy kończyny dolnej: biodrowe, kolanowe i skokowe górne. Analiza obejmowała skojarzone działania eksperymentalne z wykorzystaniem nowoczesnych technik badawczych w obszarze lepkości i mikroskopii oraz diagnostyki obrazowej, analizy obrazu, modelowania i symulacji numerycznej MES. Przeprowadzone badania pozwoliły na analizę procesu smarowania, który może być określony bioelastohydrodynamicznym smarowaniem (BEHL). Dominujące znaczenie mają lepkosprężyste właściwości mazi stawowej oraz proces polegający na przejęciu obciążenia zewnętrznego przez ciśnienie generowane w układzie klinów smarnych wypełnionych mazią a utworzonych przez anatomicznie pofalowane powierzchnie stawowe. W wielowarstwowej budowie stawów występuje falista zmiana kształtu powierzchni chrzęstnych, falista zmiana kształtu powierzchni kostnych oraz falista zmiana grubości tkanki chrzęstnej

Funkcja łąkotek w przenoszeniu obciążeń w stawie kolanowym

The aim of the study was to conduct strength analysis of a knee joint in order to experimentally determine the destructive fatigue loading under the conditions of cyclic compression. Animal joints were used as the study material. They were periodically subjected to variable axial loading. The degree of joint deformity and damage to articular surfaces and menisci were globally determined after isolation of the joint structures. The application of the variant of axial loading without slip and rolling results in the rupture of the medial meniscus, which is an important biotribological structure. Fatigue testing of the joints allowed for the determination of the parameters of biomechanical extortions, which lead to the loss of normal lubrication conditions and the degradation of the meniscus and cartilage structures on the femoral condyles.Celem jest analiza wytrzymałościowa w stawie kolanowym, która pozwala na eksperymentalne wyznaczenie niszczącego obciążenia zmęczeniowego w warunkach cyklicznego ściskania. Materiałem badań były stawy zwierzęce. Poddano je okresowo zmiennym obciążeniom osiowym. Oceniano globalnie stopień deformacji stawu oraz stopień uszkodzeń powierzchni stawowych i łąkotek po separacji struktur stawowych. Wariant obciążeń osiowych bez realizacji poślizgu i przetaczania się prowadzi do pękania łąkotki przyśrodkowej, która stanowi odpowiedzialną strukturę biotribologiczną. Badania zmęczeniowe stawów pozwoliły przybliżyć parametry wymuszeń biomechanicznych, które powodują utratę prawidłowych warunków smarowania i degradację struktur łąkotek oraz chrząstki na kłykciach kości udowej

Selected mechanical properties of titanium in dental implantology reconstruction procedure

Istotnym problemem przy stosowaniu biomateriału na konstrukcje nośne uzupełnień implantoprotetycznych jest sprawdzenie jego parametrów mechanicznych. Celem badań było oznaczenie dla tytanu przeznaczonego do systemu CAD/CAM wybranych właściwości wytrzymałościowych i tribologicznych. Do badań wytypowano fabryczne półprodukty tytanu o oznaczeniu Everest T Blank w kształcie walców i bloczków przeznaczone do wykonywania podbudowy koron i mostów. Badania obejmowały wyznaczenie rozkładu mikrotwardości w strukturze wewnętrznej fabrycznych półproduktów oraz ocenę odporności na zużycie tribologiczne warstwy wierzchniej. Tytan Everest T Blank, w aspekcie biomechaniki, jest materiałem preferowanym na długie konstrukcje nośne w odcinku bocznym, do obróbki w systemie CAD/CAM. Wskazują na to badania wytrzymałościowe tego biomateriału. Konstrukcje nośne będą posiadały odporność na obciążenia okluzyjne, a równocześnie będą charakteryzowały się jednorodną strukturą materiału przy wymuszeniach skupionych. Badania tribologiczne wykazały małą odporność tytanu na zużycie w węzłach ślizgowych oraz wysoki współczynnik tarcia, co ogranicza zastosowanie tego biomateriału w węzłach ruchowych.When placing kinds of biomaterials on the supporting structures of implant-prosthetic restoration, the essential concern is checking their mechanical parameters. The aim of the tests was determination selected of the strength and tribological properties for titanium designated for CAD/CAM system. The manufactured semi-finished products: Everest T-Blank in the shape of cylinders and blocks were indicated to the tests. These materials are used to substructure crowns and bridges. The tests included determination distribution of micro-roughness in internal structure of manufactured semi-finished products and evaluation resistance on tribological wear of surface layer. Titanium Everest T-Blank, in the biomechanical aspect, is preferred material to long prosthetic constructions in lateral segment, to treatment in CAD/CAM system, which is proven by the strength tests. The supporting structures will have resistance on occlusion loads and, at the same time, will characterize homogenous structure of materials by concentrated extortions. Tribological tests have shown small resistance of titanium in the sliding knot and high coefficient of friction, which limits the application of these biomaterials in knots movement

Identification of the Cause of the Stem Neck Fracture in the Hip Joint Endoprosthesis

Endoprosthesis stem fractures are among the rarest complications that occur after hip joint arthroplasty. The aim of this paper is to evaluate the causes of the fractures of the Aura II stem neck, which is an element of an endoprosthesis implanted in a patient. In order to achieve it, a radiogram was evaluated, the FEM analysis was carried out for the hip joint replaced using the Aura II prosthesis and scanning tests as well as a chemical analysis were performed for the focus of fatigue. The tests performed indicate that the most probable causes leading to the fatigue fracture of the Aura II stem under examination were material defects in the process of casting and forging (forging the material with delamination and the presence of brittle oxides and carbides) that resulted in a significant reduction of strength and resistance to corrosion. In the light of an unprecedented stem neck fracture, this information should be an indication for non-destructive tests of ready-made stems aiming to discover the material and technological defects that may arise in the process of casting and drop forging

Measurements of articular surfaces using the method of coordinate and computed tomography

Celem opracowania była ocena niedokładności odwzorowania kształtu powierzchni stawowych stawu kolanowego w rekonstrukcjach wyznaczonych na podstawie obrazowania tomografią komputerową (CT). Ocena dokładności odwzorowania kształtu powierzchni stawowych polegała na porównaniu modeli numerycznych otrzymanych z CT z modelami referencyjnymi. W ocenie dokładności odwzorowania w CT stwierdzono, że w 80% odchyłki niedopasowania nie przekraczały ±0,5mm. Wartości maksymalne do ±1mm wystąpiły w strefach największych pochyleń i wypukłości: na zboczu dołu międzykłykciowego oraz w połowie wysokości kłykci kości udowej.The aim of the paper is to assess the inaccuracy of mapping the shape of articular surfaces of a knee joint in 3D reconstructions based on CT imaging, and related to measurements based on coordinate tests. The test material were further ends of the femur with normal articular surfaces of the medial and lateral condyle. The material came from cadaver specimens. The models were subjected to CT imaging and tested on WMP. CT was performed in the Laboratory of Diagnostic Imaging Hospital of John Paul II on 64 layered tomography. The reference coordinate test was performed in the Coordinate Metrology Laboratory of the Cracow University of Technology on a machine Leitz PMM 12106. Assessment of the accuracy of mapping the shape of the articular surface of the medial and lateral condyles of the femur distal end consisted in comparison of spatial models using the best fit. The results are presented in the form of a map of deviations of the shape mapping accuracy. In the assessment of the CT mapping accuracy it was found that 80% of the mismatch deviation did not exceed ±0.5 mm. The maximum values for ±1 mm occurred in the zones of the greatest inclination and bulge: the slope of the intercondylar bottom, between the medial and lateral condyles, and in the middle of the femoral condyles on their outer surfaces, where there are strong highlights

Functional analysis of intramedullary nail in treatment of tibia fracture

Wykorzystując gwoździowanie śródszpikowe w leczeniu złamań kości piszczelowej istotne jest, aby zespolenie skutecznie stabilizowało odłamy kostne. Wpływ na ich stabilność ma system ryglowania i sztywność gwoździa śródszpikowego, który wykonany jest z biozgodnych biomateriałów. Celem pracy jest identyfikacja metodą MES przemieszczeń i naprężeń w obciążonym terapeutycznie systemie zespolenia śródszpikowego ze stopu Ti6Al4V ELI, a na tej podstawie określenie mikroodkształcenia w konstrukcji. Wyniki analizy mają związek z mikroruchami odłamów kostnych pobudzające tkankę kostną do ich osteosyntezy.In intramedullary nailing for tibia fracture treatment, important is effectively stabilizes bone fragments. Their stability depends on the locking system and the stiffness of the intramedullary nail, which is made of biocompatible biomaterials. The purpose of the paper is to identify, based on FEM, displacements and stresses in therapeutically loaded intramedullary nail, made of Ti6Al4V ELI, and on this basis, the determination of microstrain in the construction. The results of the analysis are related to micromovements of bone fragments stimulating bone tissue to their osteosynthesis