Lonkkaimplanttien testaaminen

Lonkkanivel koostuu reisiluusta ja lantiosta. Sairauksien takia lonkkanivel tai sen osa voidaan joutua korvaamaan implantilla. 

Lonkan endoproteesien väsytyskokeet ISO 7206 ja ASTM F2068 (H2) mukaisesti

ZwickRoell:n servohydraulista Amsler HC Compact -koestuskonetta käytetään lonkkaproteesien varsien dynaamisten kuormitusten simulointiin aiheeseen liittyvien standardien ISO 7206-4, ISO 7206-6, ISO 7206-8 ja ASTM F2068 mukaisesti. Oikeanlaisen kiinnityslaitteen käyttö mahdollistaa halutun tarkkuuden ja standardinmukaiset mekaaniset olosuhteet, kuten nivelproteesin oikean sijainnin suhteessa kuormitukseen, sekä kiinnityskorkeuden ja kuormituskulman tarkan määrittämisen. 

Toisaalta testataan jo löystyviä lonkan endoproteesin varsia kävellessä (dynaamista kuormitusta käyttäen) varren eliniän varmistamiseksi. Toisaalta kohdistetaan vaihtuvaa kuormitusta kliinistä käyttöä vastaavasti kiinnitetyn proteesin kaulan alueelle. ZwickRoell:n ohjelmisto mahdollistaa monivaiheisten kokeiden (Locati-kokeiden) suorittamisen käyttäjäystävällisesti.

Nämä testit voidaan suorittaa fysiologisia vastaavissa olosuhteissa (esim. lämmitetyssä suolaliuoksessa) käyttämällä ZwickRoell:n lämpöhaudelaitetta. Tämä mahdollistaa korroosion testaamisen ASTM F1875 mukaisesti. Siinä testataan modulaarisen liitoksen vastustuskykyä rakokorroosiolle ja hankauskorroosiolle dynaamisen kuormituksen alaisena.

ZwickRoell:n endoproteesien testauslaite täyttää täysin standardin ISO 7206 Implants for surgery - Partial and total hip joint prostheses vaatimukset.

Reisiluun varren osien kestävyyden määrittäminen

Vähintään kuuden lonkan endoproteesin varren täytyy kestää 5 miljoonaa kuormitussykliä vähintään 300 N ja korkeintaan 2300 N kuormituksella.

  • Syklien lukumäärä: 5 miljoonaa (6 näytettä)
  • Testaustaajuus: jopa 30 Hz
  • Kuormitus (ASTM F2068-03; ISO 7206-8): Fo: 2300 N; Fu: 300 N

Reisiluun pää- ja kaulaosien kestävyysominaisuuksien määrittäminen

Vähintään kuuden lonkan endoproteesin varren täytyy kestää 10 miljoonaa kuormitussykliä vähintään 5,34 kN (R=0,1) kuormituksella.

  • Syklien lukumäärä: 10 miljoonaa (6 näytettä)
  • Testaustaajuus: jopa 30 Hz
  • Kuormitus (ASTM F2068-03): Fo: 5340 N; Fu: 534 N

Reisiluun varren osien kestävyyden testaaminen vääntöä käyttäen

  • Varren kiinnittämiseen käytetään erityisvalmisteista kiinnityslaitetta. Se varmistaa implantin tarkan orientaation testauskuormitukseen nähden.
  • Ylä- ja alaosien laipparakenne varmistaa helpon ja kestävän asennuksen, ja ottaa huomioon kokeessa tarvittavat vapausasteet.

0:45

Lever out test

Lever-out testing on hip joint pairings

Keinotekoisten pallonivelten vääntökokeet

Keinotekoisten lonkkanivelien täytyy kestää sekä puristus- että vääntökuormituksia. Parhaan mahdollisen materiaalin tai materiaaliseoksen määrittämiseksi ne testataan erityisellä koestuskoneella,

joka koostuu ZwickRoell:n 20 kN koestuskoneesta ja 500 Nm torsiokäytöstä.

Lonkan tekoniveltä (tässä valmistettu metallista) kierretään tuen varassa (vääntökuormittaminen) ja samanaikaisesti kuormitetaan puristuskuormituksella. Tämä auttaa löytämään tekonivelten valmistamiseen parhaat mahdolliset materiaalit.

  • ISO 7206-9:1994 ("Determination of resistance to torque of head fixation of stemmed femoral components")
  • Lonkkanivelen pään väännön vastustuskyvyn määrittäminen tavallista in-vivo käyttöä ajatellen
  • Tämä mahdollistaa parempien kiinnitystapojen kehittämisen näiden kahden osan välille.
  • Aluksi kohdistetaan staattinen esikuormitus puristussuunnassa, sitten poikittaista vääntöä lisätään, kunnes pää kääntyy
  • Staattinen kaksiaksiaalinen koestuskone (20 kN) 500 Nm:n vääntömoottorilla

Lonkan endoproteesin ankkuroinnin testaaminen

Lonkan endoproteesit voidaan kiinnittää reisiluuhun luusementtiä käyttäen tai ilman sitä. Proteesiin kohdistuvien väsytyskokeiden lisäksi, myös sen ja luun välisen kiinnityksen lujuus täytyy testata. Tätä tarkoitusta varten endoproteesi kiinnitetään oikeaan tai keinotekoiseen luuhun, akselin kohdistus säädetään kiinnitystyökalun avulla, ja koko kokonaisuus kiinnitetään AllroundLine Z020 -koestuskoneeseen. Syklisen kuormituksen aikaiset kuormitukset voidaan mitata, samoin kaikki luun ja proteesin väliset mikroliikkeet.

Customized implants – ZwickRoell delivers innovate testing technology to Karl Landsteiner University of Health Sciences

Technology always greatly impacts medicine. This is due to demographic changes and the associated socioeconomic challenges to the health care system. Innovations through customization in medical technology are necessary to maintain the current high standard. Musculoskeletal diseases such as osteoporosis or osteoarthritis are among the top five diseases in old age.
KL University Krems
Ylös