BIomechanical aspects of artificial joint implantation in a lower limb

Abstract

One of the most important trends in engineering biomechanics is experimental and numerical analysis of the stress and strain state existing in organs subject to a heavy load; e.g., the knee and hip joints. Clinical tests experimental and numerical studies on design of implants replacing damaged organs are also of crucial importance in development of biomechanics. The research is focused on determination of loads, experimental techniques as well as on simplifications assumed in measurements and applied models. The conducted investigations were concerned with estimation of mechanical behaviour of hip and knee implants after arthoplasty. The experimental tests on both the real objects and models were performed. Numerical simulation was made by using the finite element method. The tests have proved that from the biomechanical point of view proper selection of endoprothesis is of crucial importance for achieving positive long-term results of alloplasty.Jednym z najważniejszych kierunków badań w dziedzinie biomechaniki inżynierskiej jest doświadczalna i numeryczna analiza stanu odkształceń i naprężeń w organach ludzkich poddanych znacznym obciążeniom, jak chociażby staw biodrowy i kolanowy. Badania kliniczne, doświadczalne i numeryczne poświęcone konstrukcji elementów zastępujących uszkodzone elementy ciała ludzkiego stanowią jeden z najważniejszych kierunków biomechaniki. Dyskusje na tym tle skoncentrowane są na problemach beterminacji występującego stanu obciążenia, stosowanych technik pomiarowych oraz uproszczeń warunków pomiaru i przyjmowanych modeli. Przeprowadzone badania poświęcone zostały ocenie mechanicznej współpracy sztucznych elementów stawu biodrowego i kolanowego w warunkach modelowych, jak i metodą symulacji numerycznej, metodą elementów skończonych. Badania udowodniły duże znaczenie prawidłowej selekcji endoprotez z punktu widzenia biomechaniki układu na długoterminowe powodzenie alloplastyk