3D Crack Behavior in the Orthopedic Cement Mantle of a Total Hip Replacement
- 1. University of Memphis
Description
The total hip replacement is an operation that replaces a diseased hip with a mechanical articulation. Both components of the mechanical articulation (stem and the cup) are bonded to bone using orthopedic cement, whose reliability determines the longevity of the implant. The cement around the metallic stem forms a mantle whose strength and toughness determine its resistance to fatigue and failure by fracture. Typical cements are acrylic polymers that often suffer from internal cracks and other defects created during polymerization. This study is a systematic analysis of preexisting 3D crack behavior in the orthopedic cement mantle when subjected to external body forces. Different crack orientations and angular positions around the mantle are studied to identify which locations will propagate the crack. This is accomplished by a global stress analysis of the mantle followed by a failure analysis. Amongst others, the existence of a crack in the proximal region of the orthopedic cement is identified as a critical area, especially in the lateral sides of the stem in the radial direction.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
استبدال مفصل الورك الكلي هو عملية تستبدل مفصل الورك المصاب بمفصل ميكانيكي. يتم ربط كلا مكوني المفصل الميكانيكي (الجذع والكأس) بالعظام باستخدام الأسمنت العظمي، الذي تحدد موثوقيته طول عمر الغرسة. يشكل الأسمنت حول الجذع المعدني عباءة تحدد قوتها وصلابتها مقاومتها للتعب والفشل بسبب الكسر. الأسمنت النموذجي هو بوليمرات الأكريليك التي غالبًا ما تعاني من التشققات الداخلية والعيوب الأخرى التي تنشأ أثناء البلمرة. هذه الدراسة هي تحليل منهجي لسلوك التشقق ثلاثي الأبعاد الموجود مسبقًا في الوشاح الأسمنتي العظمي عند إخضاعه لقوى الجسم الخارجية. تتم دراسة اتجاهات الشقوق المختلفة والمواضع الزاوية حول الوشاح لتحديد المواقع التي ستنتشر فيها الشقوق. يتم تحقيق ذلك من خلال تحليل الإجهاد العالمي للعباءة متبوعًا بتحليل الفشل. من بين أمور أخرى، يتم تحديد وجود شق في المنطقة القريبة من أسمنت العظام كمنطقة حرجة، خاصة في الجوانب الجانبية للساق في الاتجاه الشعاعي.Translated Description (French)
L'arthroplastie totale de la hanche est une opération qui remplace une hanche malade par une articulation mécanique. Les deux composants de l'articulation mécanique (tige et cupule) sont liés à l'os à l'aide de ciment orthopédique, dont la fiabilité détermine la longévité de l'implant. Le ciment autour de la tige métallique forme un manteau dont la résistance et la ténacité déterminent sa résistance à la fatigue et à la rupture par fracture. Les ciments typiques sont des polymères acryliques qui souffrent souvent de fissures internes et d'autres défauts créés lors de la polymérisation. Cette étude est une analyse systématique du comportement de fissure 3D préexistant dans le manteau de ciment orthopédique lorsqu'il est soumis à des forces corporelles externes. Différentes orientations de fissure et positions angulaires autour du manteau sont étudiées pour identifier les emplacements qui propageront la fissure. Ceci est réalisé par une analyse de contrainte globale du manteau suivie d'une analyse de défaillance. Entre autres, l'existence d'une fissure dans la région proximale du ciment orthopédique est identifiée comme une zone critique, en particulier dans les côtés latéraux de la tige dans la direction radiale.Translated Description (Spanish)
El reemplazo total de cadera es una operación que reemplaza una cadera enferma con una articulación mecánica. Ambos componentes de la articulación mecánica (vástago y copa) se unen al hueso mediante cemento ortopédico, cuya fiabilidad determina la longevidad del implante. El cemento alrededor del vástago metálico forma un manto cuya resistencia y tenacidad determinan su resistencia a la fatiga y al fallo por fractura. Los cementos típicos son polímeros acrílicos que a menudo sufren grietas internas y otros defectos creados durante la polimerización. Este estudio es un análisis sistemático del comportamiento de grietas 3D preexistentes en el manto de cemento ortopédico cuando se somete a fuerzas corporales externas. Se estudian diferentes orientaciones de grietas y posiciones angulares alrededor del manto para identificar qué ubicaciones propagarán la grieta. Esto se logra mediante un análisis de tensión global del manto seguido de un análisis de fallas. Entre otros, se identifica como área crítica la existencia de una grieta en la región proximal del cemento ortopédico, especialmente en los laterales del vástago en dirección radial.Files
328109.pdf.pdf
Files
(15.8 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a9a3720d3a2ea98545d3402fa0ee5899
|
15.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- سلوك التشقق ثلاثي الأبعاد في عباءة الأسمنت العظمي لاستبدال مفصل الورك بالكامل
- Translated title (French)
- Comportement de fissure 3D dans le manteau de ciment orthopédique d'un remplacement total de la hanche
- Translated title (Spanish)
- Comportamiento de grietas 3D en el manto de cemento ortopédico de un reemplazo total de cadera
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4244667018
- DOI
- 10.1155/2014/328109