The effect of the coefficient of friction on the biomechanics of contact in hip endoprosthesis

Hip replacement surgery, by introducing a specific replacement head on the stem and cup, completely changes the conditions of co-operation typical for the biological correct pair. The clinical selection of endoprosthesis, apart from other conditionings, involves a dilemma between the choice of a rigid tribological node and the selection of a susceptible bearing cushioning the locomotive loads. The aim of the study is to evaluate the coefficient of friction and wear resistance of materials used for sliding contact in the endoprostheses of hip joints. On the basis of the conducted tests, it can be stated that, in the selection of material for cups of endoprosthesis, the wear resistance is important, and the coefficient of friction in contact head and cup in the prosthesis is less important. The presence of significant disproportions between the two parameters of the tribological process proves that the biomaterial is less useful on the cup. In the assessment of cooperation in the endoprosthesis, simulations of the contact of structural elements are useful, because, on that basis, in the correlation with tribological parameters, one can make conclusions about the distribution of stresses and displacements that may determine the lifetime of the implant.

Zabieg alloplastyki stawu biodrowego poprzez wprowadzenie określonej zamiennej głowy na trzpieniu i panewki zmienia całkowicie warunki współpracy charakterystyczne dla biologicznej prawidłowej pary. Kliniczny dobór endoprotezy, oprócz innych uwarunkowań, wiąże się z dylematem pomiędzy wyborem sztywnego węzła tribologicznego a wyborem biołożyska podatnego, amortyzującego obciążenia lokomocyjne. Celem pracy jest ocena współczynnika tarcia i odporności na zużycie materiałów stosowanych na panewki do kontaktu ślizgowego w endoprotezach stawu biodrowego. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że w doborze materiału na panewkę endoprotezy ważna jest odporność na zużycie ścierne, a nieco mniejsze znaczenie ma współczynnik tarcia w kontakcie z głową endoprotezy. Występowanie znacznych dysproporcji między tymi dwoma parametrami procesu tribologicznego świadczy o słabszej przydatności biomateriału na panewki endoprotez. W ocenie współpracy w endoprotezie przydatne są symulacje kontaktu elementów konstrukcyjnych, ponieważ na ich podstawie, w korelacji z parametrami tribologicznymi, można wnioskować o rozkładach naprężeń i przemieszczeń, które będą decydować o żywotności implantu.