Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.31
no.1
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pp.23-29
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2018
In knee implants, contact pressure has a significant effect on wear. In this study, finite element analysis is performed using the knee implant model developed in the previous research. The contact pressures for a total of 10 knee implant materials combinations were analyzed using the combinations actually used in research and industry. In order to calculate the contact pressure, The load was applied when the flection angle of knee was $30^{\circ}$, $45^{\circ}$ and $60^{\circ}$. The result of contact pressure revealed the smallest contact pressure in the titanium alloy-UHMWPE combination. In the case of UHMWPE, contact pressure did not change much with any material used in the femur. Compared the combination with the largest contact pressure and the smallest contact pressure, the difference was 0.77%. On the other hand, Carbon / PEEK composites showed 5.3% difference when the contact pressure was the largest and the smallest. It can be seen that when the Carbon / PEEK composite material is used as the bearing part, the material of the femoral part affects the wear. This study will contribute to the prediction of knee implant wear and minimization of wear.
The radiographic findings of an osteolytic lesion in the knee may indicate numerous possible impressions. Furthermore, osteolysis is a possible cause if there is a surgical history of total knee arthroplasty (TKA). The authors diagnosed osteolysis of the fibular head after aseptic loosening of the tibial component of a cemented TKA in an 83-year-old female patient who visited with right knee pain and report their treatment with revision TKA along with a literature review.
Journal of rehabilitation welfare engineering & assistive technology
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v.8
no.3
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pp.177-185
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2014
In this study, the exoskeleton orthosis for the assistance of dorsiflexion torque in ankle joint to prevent foot-drop was developed. It was consist of three part; 1) the power part using artificial pneumatic actuator, 2) wearing part of ankle and knee joints to fix the orthosis, and 3) control part to detect the gait phase using physiological signal. The dorsiflexion torque was generated by the artificial pneumatic actuator connected with wearing part between ankle and knee joint. The accurate timing to assist dorsiflexion torque is made up of physiological signal in foot sole part that detect the gait phase, that is, stance and swing phase in each foot. We conduct the experiment to investigate the effect of exoskeleton orthosis to the 7 elderly people and 10 healthy people. The result showed that the muscular activities in tibialis anterior muscle were reduced because of the assistance of dorsiflexion torque in ankle joint using the exoskeleton orthosis.
Park, Ki-Bong;Kim, Ki-Bum;Son, Kwon;Suh, Jeung-Tak;Moon, Byung-Young
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.11
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pp.1664-1671
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2004
It is necessary to have a model that describes the feature of the knee Joint with a sufficient accuracy. Koreans, however, do not have their own knee joint model to be used in the total knee replacement arthroplasty. They have to use European or American models which do not match Koreans. Three-dimensional visualization techniques are found to be useful in a wide range of medical applications. Three-dimensional imaging studies such as CT(computed tomography) and MRI(magnetic resonance image) provide the primary source of patient-specific data. Three-dimensional knee joint models were constructed by image processing of the CT data of 10 subjects. Using the constructed model, the dimensions of Korean knee joint were measured. And this study proposed a three-dimensional model and data, which can be helpful to develop Korean knee implants and to analyze knee joint movements.
Contact area and pressure are important factors which directly influence a life of knee implants. Since implant's mechanical functions should be experimentally evaluated for clinical use, many studies using a knee simulator and a pressure sensor system have been conducted. However it has not been reported that the contact pressure's distribution of a knee implant motion was estimated in real-time during a gate cycle. Therefore. the objective of this study was to analyze the contact pressure distribution for the motion of a joint using the knee simulator and I-scan sensor system. For this purpose, we developed a force-controlled dynamic knee simulator to evaluate the mechanical performance of artificial knee joint. This simulator includes a function of a soft tissue and has a 4-degree-of-freedom to represent an axial compressive load and a flexion angle. As axial compressive force and a flexion angle of the femoral component can be controlled by PC program. The pressure is also measured from I-scan system and simulator to visualize the pressure distribution on the joint contact surfaces under loading condition during walking cycle. The compressive loading curve was the major cause for the contact pressure distribution and its center move in a cycle as to a flexion angie. In conclusion, this system can be used to evaluate to the geometric interaction of femoral and tibial design due to a measured mechanical function such as a contact pressure, contact area and a motion of a loading center.
Jeon, Dae-Geun;Cho, Wan Hyeong;Park, Hwanseong;Nam, Heeseung
Journal of the Korean Orthopaedic Association
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v.54
no.1
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pp.37-44
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2019
Purpose: Tumor infiltration around the knee joint or skip metastasis, repeated infection sequelae after tumor prosthesis implantation, regional recurrence, and mechanical failure of the megaprosthesis might require combined distal femur and proximal tibia replacement (CFTR). Among the aforementioned situations, there are few reports on the indication, complications, and implant survival of CFTR in temporarily arthrodesed patients who had a massive bony defect on either side of the knee joint to control infection. Materials and Methods: Thirty-four CFTR patients were reviewed retrospectively and 13 temporary arthrodesed cases switched to CFTR were extracted. All 13 cases had undergone a massive bony resection on either side of the knee joint and temporary arthrodesis state to control the repeated infection. This paper describes the diagnosis, tumor location, number of operations until CFTR, duration from the index operation to CFTR, survival of CFTR, complications, and Musculoskeletal Tumor Society (MSTS) score. Results: According to Kaplan-Meier plot, the 5- and 10-year survival of CFTR was 69.0%±12.8%, 46.0%±20.7%, respectively. Six (46.2%) of the 13 cases had major complications. Three cases underwent removal of the prosthesis and were converted to arthrodesis due to infection. Two cases underwent partial change of the implant due to loosening and periprosthetic fracture. The remaining case with a deep infection was resolved after extensive debridement. At the final follow-up, the average MSTS score of 10 cases with CFTR was 24.6 (21-27). In contrast, the MSTS score of 3 arthrodesis cases with failed CFTR was 12.3 (12-13). The average range of motion of the 10 CFTR cases was 67° (0°-100°). The mean extension lag of 10 cases was 48° (20°-80°). Conclusion: Although the complication rates is substantial, conversion of an arthrodesed knee to a mobile joint using CFTR in a patient who had a massive bony defect on either side of the knee joint to control infection should be considered. The patient's functional outcome was different from the arthrodesed one. For successful conversion to a mobile joint, thorough the eradication of scar tissue and creating sufficient space for the tumor prosthesis to flex the knee joint up to 60° to 70° without soft tissue tension.
Three-dimensional finite element analyses were used to compare the stress distribution and the stability of the fixation among seven different tibial components and to investigate the effect due to implant materials in total knee arthroplasty. The components included an intact tibia(Type I), Cemented Cobalt-Chromium tibial tray implanted with a PMMA cemented Co-Cr stem(Type II), Cemented Co-Cr tibial tray with a uncemented Co-Cr stem(Type III), Cemented Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) tibial tray with a cemented UHMWPE stem (Type IV), Cemented UHMWPE tray with a uncemented UHMWPE stem(Type V), Cemented Co-Cr tray without a stem(Type VI), and Cemented UHMWPE tray without a stem(Type VII). Uncemented components were assumed to have complete bony in growth and a rigid state of fixation between component and bone. The interface between bone/cement/component of cemented components was also assumed to be fully bonded. Bi-condylar forces were applied. The results indicated that Uncemented stem components provided lower bone stress shielding and stress concentration. The UHMWPE tray and stem component showed better agreement with the intact tibia than the Co-Cr Alloy tray and stem components. If the implant tray can be fixed firmed without a stem, Cemented PE tray without a stem(Type VII) may be recommended to give the best characteristics in the sense of stress distribution and stability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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