Modular adaptive bone plate connected by Nitinol staple
| Autor: | D. N. Tarnita, Roxana M. Tarnita, D. Tarnita, Cosmin Berceanu, Florin Cismaru |
|---|---|
| Rok vydání: | 2010 |
| Předmět: |
Engineering
business.product_category medicine.diagnostic_test business.industry Mechanical Engineering Mechanical engineering Computed tomography Modular design Condensed Matter Physics Strain diagram Mechanics of Materials Nickel titanium Bone plate medicine Humerus bone von Mises yield criterion Die (manufacturing) General Materials Science business |
| Zdroj: | Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. 41:1070-1080 |
| ISSN: | 0933-5137 |
| DOI: | 10.1002/mawe.201000711 |
| Popis: | The shape memory alloys exhibit a number of remarkable properties, which open new possibilities in engineering and more specifically in biomedical engineering. The most important alloy used in biomedical applications is NiTi. This alloy combines the characteristics of the shape memory effect and superelasticity with excellent corrosion resistance, wear characteristics, mechanical properties and a good biocompatibility. These properties make it an ideal biological engineering material, especially in orthopaedic surgery. In this work, modular plates for the osteosynthesis of the long bones fractures are presented. The proposed modular plates are realized from modules, completely interchangeable, made from Titanium or Stainless steel materials, having as connecting elements U-shaped staples made of Nitinol. Using computed tomography (CT) images to provide three-dimensional geometric details, and SolidWorks CAD software, the virtual models for humerus bone and for modular platesare generated. For numerical simulation we used VisualNastran software. We have obtained the displacements diagram, the von Mises strain diagram and von Mises stress diagram. Using the Rapid Prototyping 3D Zcorp 310 Printer system, we have obtained the prototype for the human humerus bone and for the plate modules. In vitro experiments are realised on the cadaver bones using metallic modular plates. The advantages of the modular plates are presented. Die Formgedachtnislegierungen weisen eine Reihe von bemerkenswerten Eigenschaften auf, die neue Moglichkeiten in den Ingenieurwissenschaften und insbesondere in der biomedizinischen Technik eroffnen. Die wichtigste in biomedizinischen Anwendungen eingesetzteLegierung besteht aus Titan und Nickel. Diese Legierung vereint die Eigenschaften des Formgedachtnis-Effektes und Superelastizitat mit ausgezeichneter Korrosionsbestandigkeit, Verschleisfestigkeit, mechanische Eigenschaften und eine gute Biokompatibilitat. Diese Eigenschaften machen die Legierung zu einem idealen Werkstoff fur Bioingenieurwesen, insbesondere in der orthopadischen Chirurgie. In dieser Arbeit werden modulare Platten fur die Osteosynthese von Frakturen der langen Rohrenknochen vorgestellt. Die vorgeschlagenen,modulare Platten bestehend aus einzelnen Modulen, die vollig austauschbar sind, werden aus Titan oder Edelstahl Verbindungselementen mit U-formigen Klammern aus Nitinolzusammengesetzt. Mit Hilfe von Computertomographiebildern und der CAD-Software SolidWorkswurden dreidimensionale virtuelle Modelle der Humerus-Knochen und der modularen Platten erstellt. Fur die numerische Simulation wirdVisualNastran Software benutzt. Es wurden Diagrammverschiebungen des von Mises-Dehnungs-Diagramms und des von Mises-Spannungs-Diagrammsrealisiert. Mit dem Rapid Prototyping 3D Zcorp 310 Printer Systems wurde ein Prototyp fur den menschlichenHumerus-Knochen und fur die Plattenmodule erstellt. In vitro-Experimente mitKadaver-Knochen durchgefuhrt. Die Vorteile der modularen Platten werdenin dieser Arbeit vorgestellt. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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