New Types of External Fixators Intended for the Treatment of Open and Unstable Fractures

Podobné dokumenty
Biosensors and Medical Devices Development at VSB Technical University of Ostrava

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

Výukový materiál zpracovaný v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost

Moderní technologie dokončování velmi přesných děr vystržováním a její vliv na užitné vlastnosti výrobků

Vliv metody vyšetřování tvaru brusného kotouče na výslednou přesnost obrobku

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

Kancelářský systém ICE

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

VÚTS, a.s. Liberec CENTRE OF ENGINEERING RESEARCH AND DEVELOPMENT

MOŽNOSTI TVÁŘENÍ MONOKRYSTALŮ VYSOKOTAVITELNÝCH KOVŮ V OCHRANNÉM OBALU FORMING OF SINGLE CRYSTALS REFRACTORY METALS IN THE PROTECTIVE COVER

Litosil - application

Fytomineral. Inovace Innovations. Energy News 04/2008

CZ.1.07/1.5.00/

Project Life-Cycle Data Management

CZ.1.07/1.5.00/

IT4Innovations Centre of Excellence

TechoLED H A N D B O O K

CZ.1.07/1.5.00/

VÝZKUM MATERIÁLŮ V NÁRODNÍM PROGRAMU ORIENTOVANÉHO VÝZKUMU A VÝVOJE. Tasilo Prnka

Výukový materiál zpracovaný v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost

Czech Republic. EDUCAnet. Střední odborná škola Pardubice, s.r.o.

USING VIDEO IN PRE-SET AND IN-SET TEACHER TRAINING

Martin Vrbka 0/14. Institute of Machine and Industrial Design Faculty of Mechanical Engineering Brno University of Technology

SEMI-PRODUCTS. 2. The basic classification of semi-products is: standardized semi-products non-standardized semi-products

Perception Motivated Hybrid Approach to Tone Mapping

Název školy STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace

skluzné kompresní Šrouby dynamic Hip And condylar screws

VY_32_INOVACE_06_Předpřítomný čas_03. Škola: Základní škola Slušovice, okres Zlín, příspěvková organizace

EXACT DS OFFICE. The best lens for office work

Czech Technical University in Prague DOCTORAL THESIS

VYSOKÁ ŠKOLA HOTELOVÁ V PRAZE 8, SPOL. S R. O.

Compression of a Dictionary

KULOVÝ STEREOTEPLOMĚR NOVÝ přístroj pro měření a hodnocení NEROVNOMĚRNÉ TEPELNÉ ZÁTĚŽE

StandardLine DIMENSIONED SKETCH ROZMĚROVÁ ŘADA

CZ.1.07/1.5.00/

výrobky Z plastů plastic products

Institucionální rozvojový plán TUL 2016

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

MODELOVÁNÍ A MĚŘENÍ DEFORMACE V TAHOKOVU

Element design_boris Klimek 2013

DC circuits with a single source

Počítačové kognitivní technologie ve výuce geometrie

Transportation Problem

Gymnázium, Brno, Slovanské nám. 7 WORKBOOK. Mathematics. Teacher: Student:

Friction drives have constant or variable drives (it means variators). Friction drives are used for the transfer of smaller outputs.

GUIDELINES FOR CONNECTION TO FTP SERVER TO TRANSFER PRINTING DATA

METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL MOSAIC METAL METAL MOSAIC

UNIVERZITA PARDUBICE DOPRAVNÍ FAKULTA JANA PERNERA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Tomáš Vojtek

Radiova meteoricka detekc nı stanice RMDS01A

Inovace řízení a plánování činností s ohledem na požadavky ISO 9001

OZUBENÍ 1 OZUBENÍ 2 OZUBENÍ 3 OZUBENÍ 4 OZUBENÍ 5 CUTTER TEETH TYPE 1 CUTTER TEETH TYPE 1 CUTTER TEETH TYPE 1 CUTTER TEETH TYPE 1 CUTTER TEETH TYPE 1

The Over-Head Cam (OHC) Valve Train Computer Model

The Military Technical Institute

Návrh a implementace algoritmů pro adaptivní řízení průmyslových robotů

Mechanika Teplice, výrobní družstvo, závod Děčín TACHOGRAFY. Číslo Servisní Informace Mechanika:

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

CREEP AUSTENITICKÉ LITINY S KULIČKOVÝM GRAFITEM CREEP OF AUSTENITIC DUCTILE CAST IRON

CASTING HAND PRODUCTION USING MOULDS

Standardní řada lisů Standard range of presses: x x x

LOGOMANUÁL / LOGOMANUAL

TELEGYNEKOLOGIE TELEGYNECOLOGY

Náhrady kyčelního kloubu hip replacements

ACOUSTIC EMISSION SIGNAL USED FOR EVALUATION OF FAILURES FROM SCRATCH INDENTATION

Rapid tooling. Rapid tooling. Zpracoval: Přemysl Pokorný. Pracoviště: TUL- KVS

WORKSHEET 1: LINEAR EQUATION 1

INFLUENCE OF CONSTRUCTION OF TRANSMISSION ON ECONOMIC PARAMETERS OF TRACTOR SET TRANSPORT

PC/104, PC/104-Plus. 196 ept GmbH I Tel. +49 (0) / I Fax +49 (0) / I I

ZÁKLADNÍ KATEGORIE PRACOVNÍ OBUVI / BASIC CATEGORIES OF WORK AND SAFETY FOOTWEAR

DATA SHEET. BC516 PNP Darlington transistor. technický list DISCRETE SEMICONDUCTORS Apr 23. Product specification Supersedes data of 1997 Apr 16

TESTOVÁNÍ VLIVU INDIKAČNÍCH KAPALIN NA KŘEHKOLOMOVÉ VLASTNOSTI SKLOVITÝCH SMALTOVÝCH POVLAKŮ

Výuka odborného předmětu z elektrotechniky na SPŠ Strojní a Elektrotechnické

VŠEOBECNÁ TÉMATA PRO SOU Mgr. Dita Hejlová

USER'S MANUAL FAN MOTOR DRIVER FMD-02

User manual SŘHV Online WEB interface for CUSTOMERS June 2017 version 14 VÍTKOVICE STEEL, a.s. vitkovicesteel.com

PAINTING SCHEMES CATALOGUE 2012

THE HIGH-SPEED CAMERA IN MACHINING VYSOKORYCHLOSTNÍ KAMERA V OBRÁBĚNÍ

Silicified stems of upper Paleozoic plants from the Intra Sudetic and Krkonoše Piedmont basins

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Izolační manipulační tyče typ IMT IMT Type Insulated Handling Rod

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

filtrační polomasky disposable respirators

Klepnutím lze upravit styl předlohy. Klepnutím lze upravit styl předlohy. nadpisů. nadpisů. Aleš Křupka.

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

S t u d y P l a n W M TS

BLATNÍKY A BEDNY NA NÁŘADÍ MUDGUARDS AND TOOLBOXES

Informace ze zdravotnictví Olomouckého kraje

THE PREDICTION PHYSICAL AND MECHANICAL BEHAVIOR OF FLOWING LIQUID IN THE TECHNICAL ELEMENT

rekonstrukce vazů reconstruction of ligaments

Seznam publikací, Ing. Josef Půta, Ph.D.

PLÁN NÁRODNÍCH PRACÍ NATIONAL WORK PROGRAMME ČTVRTLETNÍ PŘEHLED (01-03/2018) QUARTERLY REWIEW (01-03/2018)

4Ever H A N D B O O K

PLASTICKÉ VLASTNOSTI VYSOKOPEVNOSTNÍCH MATERIÁLŮ DĚLENÝCH NESTANDARDNÍMI TECHNOLOGIEMI

Ventil zpětný Z15.1 DN 10 50, PN Piston check valve Z15.1 DN 10 50, PN

Mobilní zařízení pro monitorování pacientů. BcA. Martin Matoušek

ELEKTROMOTORY SÉRIE CHT CHT ELECTRIC MOTORS

Britské společenství národů. Historie Spojeného království Velké Británie a Severního Irska ročník gymnázia (vyšší stupeň)

1-AYKY. Instalační kabely s Al jádrem. Standard TP-KK-133/01, PNE Konstrukce. Použití. Vlastnosti. Installation cables with Al conductor

Height Adjustable Shock Absorbers for MacPherson Strut Type Suspension. Výškově stavitelné tlumiče pro zavěšení MacPherson

Univerzita Pardubice Dopravní fakulta Jana Pernera

VÝZKUM MOŽNOSTÍ ZVÝŠENÍ ŽIVOTNOSTI LOŽISEK CESTOU POVRCHOVÝCH ÚPRAV

Transkript:

New Types of External Fixators Intended for the Treatment of Open and Unstable Fractures Nové typy zevních fixátorů určených pro léčbu otevřených a nestabilních zlomenin Leopold PLEVA 1, Karel FRYDRÝŠEK 2, Pavel KOŠTIAL 3, Vladimír JEČMÍNEK 4, Roman MADEJA 5 Abstract: This paper deals with a new ways for designing of the external fixators applied in traumatological surgery. These fixators can be applied for the treatment of open and unstable fractures or for lengthening human or animal bones etc. New design is based on the development of todays techniques (i.e. shape and weight optimalization, application of smart materials, low x-ray absorption, antibacterial protection, patient's comfort, reducing the duration of the surgical treatment as well as the cost). Abstrakt: Článek se zabývá novýni způsoby konstrukce zevních fixátorů používaných v traumatologii. Tyto fixátory lze použít pro léčbu otevřených a nestabilních zlomenin nebo pro prodlužování kostí lidí nebo zvířat atp. Nová konstrukce je založena na rozvoji dnešních technik (tj. optimalizace tvaru a hmotnosti, aplikace smart materiálů, nízka rentgenová absorbce, antibakteriální ochrana, pacientovo pohodlí, zkracování chirurgických úkonů a výrobní ceny). Keywords: external fixator, traumatology, fractures of bones, surgery, design, construction, material, mechanical behaviour Klíčová slova: zevní fixátory, traumatologie, zlomeniny kostí, chirurgie, konstrukce, materiál, mechanické vlastnosti. 1. Introduction According to the current studies and research, performed at VŠB Technical University of Ostrava and Traumatology Centre of the University Hospital of Ostrava, for example see references [1] to [5], the current design of external fixators (based on the Ilizarov techniques) can be modified. 1 Assoc. prof. MUDr. Leopold Pleva, Ph.D.; Traumatology Centre, University Hospital of Ostrava, 17. listopadu 1790, 708 52 Ostrava-Poruba, leopold.pleva@fnspo.cz. 2 Assoc. prof. M.Sc. Karel Frydrýšek, Ph.D., ING-PAED IGIP; Department of Mechanics of Materials; Faculty of Mechanical Engineering, VŠB - Technical University of Ostrava, 17. listopadu 15, 708 33, Ostrava, Czech Republic, karel.frydrysek@vsb.cz. 3 prof. RNDr. Pavel Koštial, Ph.D., Department of Material Engineering; Faculty of Metalurgy and Materials Engineering, VŠB - Technical University of Ostrava, 17. listopadu 15, 708 33, Ostrava, Czech Republic, pavel.kostial@vsb.cz. 4 MUDr. Vladimír Ječmínek, Ph.D.; Traumatology Centre, University Hospital of Ostrava, 17. listopadu 1790, 708 52 Ostrava-Poruba, vladimir.jecminek@fno.cz. 5 MUDr. Roman MADEJA; Traumatology Centre, University Hospital of Ostrava, 17. listopadu 1790, 708 52 Ostrava-Poruba, madeja@seznam.cz.

Ilizarov and other techniques can be applied in traumatology, surgery and orthopaedics. Such as: treatment of open and unstable (complicated) fractures, limb lengthening, deformity correction, consequences of poliomyelitis, foot deformities, hip reconstructions, etc. Hence, external fixators can be used for treatment of humans and animals. External fixation, see Fig. 1, is a surgical treatment usually used to set bone fractures in which a cast (plaster) would not allow proper alignment of the fracture. In this kind of reduction, holes are drilled into uninjured areas of bones around the fracture and special bolts or wires are screwed into the holes. Outside the body, rods and curved pieces of metal with special joints connect the bolts to make a stiff support. The complicated fracture can be set in the proper anatomical configuration. Since the bolts pierce the skin, proper cleaning to prevent infection at the site of surgery must be performed. External fixation is usually used when internal fixation is contraindicated, or as a temporary solution. During its use, it is also possible to use and exercise the broken limbs and even walk. Fig.1 Examples of external fixators. 2. New Ways for Designs of External Fixators Scientific and technical developments, together with medical care and medical practice, bring new demands for designs of the external fixators. These demands are: 1. Applications of new smart materials which satisfy the following requirements: low x-ray absorption (i.e. x-ray invisible) for outer parts of fixators, see Fig. 2. antibacterial protection - application of nanotechnologies on the surface of the parts of the fixators prevent infection. proper mechanical properties (stiffness of the whole system of fixators, fatigue testing, etc.). weight optimalization - to avoid the overloading of limbs fixed by external construction. 2. New design according to shape, ecological perspective, patient's comfort, reducing the time of the surgical operation and reducing the overall cost. Technical aesthetics of fixators also have impacts to psyche of the patients (i.e. "friendly-looking design of fixators").

3. Measuring of the real loadings and stiffnesses of the external fixators during treatment of the patient (laboratory measurement and measurement in vivo) and its processing (strain gauge measurement, statistics, application of SBRA Simulation-Based Reliability Assessment Method, see [6]. This is very important for future possible enhancements. 4. Numerical modelling as a support of the research, for example see Fig. 3.Text in English. Text in English. Text in English. Text in English. Text in English. Text in English. Fig.2 Problems with high x-ray absorption (it is difficult to see broken limbs). Fig.3 Example of numerical modelling. It is possible to satisfy all these demands by a new construction using proper plastics (polymers), because some current solutions based on light metals (aluminium) are visible in x-

ray diagnostic (see Fig. 2). The most useful are composites based on plastics reinforced by carbon nanotubes. The chosen properties of nanotubes and other materials are collected in Table 1. From Tab. 1, it is possible to clearly see the excellent mechanical properties of both single wall carbon nanotubes (SWCNT) as well as multi wall carbon nanotubes (MWCNT). Material: Young's modulus /GPa/: Tensile strength /GPa/: Density /g/cm 3 /: SWCNT 1054 150 1.4 MWCNT 1200 150 2.6 Steel 208 0.4 7.8 Epoxy 3.5 0.005 1.25 Wood 16 0.008 0.6 Tab.1 The chosen material properties of nanotubes. Tab.2 Material properties of pure polyurethane.

The authors of the European patent [7] described the realization of cables comprising polyethylene, polypropylene or mixture thereof, CNT, conductive carbon, copolymer of acrylonitrile and butadiene. The authors of the European patent [8] describe the preparation of CNT oriented composites in different metallic and non-metallic matrices. The patent [9] describes the reinforcing of synthetic, natural, styrene-butadiene rubber by CNT or graphitic nanofibers. Review of CNT-polymer composites is given in the work [10]. Very prospective materials for asked solutions are polyuretanes filled by MWCNT and SWCNT. They have quite good mechanical (static and dynamic) properties and low x-ray absorption (i.e. high invisibility). A material list is presented in Table 2. Conclusions New ways to design external fixators, based on the results of previous research, were presented. Hence, the new designs and materials of fixators will satisfy the ambitious demands of modern surgery. University Hospital of Ostrava together with VŠB - Technical University are now in the start of a process of new design of external fixators. Hence, they are in cooperation with ProSpon and Medin companies. References [1] Rozum, K.: Zevní fixátory pro léčbu otevřených nestabilních zlomenin (External Fixators for the Treatment Open Unstable Fractures), inaugural work written in Czech language, Faculty of Mechanical Engineering, VŠB Technical University of Ostrava, Czech Republic, 2008, ISBN 978-80-248-1670-8, pp.43. [2] Pleva, L: Zevní fixátor k léčení zlomenin acetabula, (External Fixator for Treatment of Acetabulum Fractures, závěrečná zpráva projektu IGA MZ ČR, reg. č. 3522-4, written in Czech language, FNsP Ostrava-Poruba, Czech Republic, 1999, pp.77. [3] Podešva, R.: Modelování zevních fixátorů pro léčbu otevřených nestabilních zlomenin s využitím výpočetní techniky (External Fixture Simulation for Treatment of Open Unstable Fractures with Computer Equipment Utilization), dissertation thesis written in Czech language, Faculty of Mechanical Engineering, VŠB Technical University of Ostrava, Czech Republic, 2002, pp.89. [4] Stacha, R: Vývoj zevního fixátoru na loket včetně experimentálního ověření a počítačového modelování (Development of External Fixator for an Elbow Including Experimental Check and Computer Simulations), dissertation thesis written in Czech language, Faculty of Mechanical Engineering, VŠB Technical University of Ostrava, Czech Republic, 2005, pp.98. [5] Kovařčík, F.: Vývoj zevního fixátoru na acetabulum, včetně počítačového modelování a experimentálního ověřování, dissertation thesis written in Czech language, Faculty of Mechanical Engineering, VŠB Technical University of Ostrava, Czech Republic, 2005, pp.106. [6] Frydrýšek, K.: Aplikace pravděpodobnostní metody SBRA ve vědecko-technické praxi (Application of Probabilistic SBRA Method in the Scientific and Technical Practice), inaugural dissertation in the branch of Applied Mechanics, written in Czech language, Faculty of Mechanical Engineering, VŠB-Technical University of Ostrava, Ostrava, Czech Republic, 2009, pp.144. [7] Well-Kuo, L., Marios, A.: Patent EP 1052654 A1. [8] Kikutchi, M., Harada, I., Mizuno, K., Tanuma, I., Ogawa, M, Aizawa S., Aoike, Y., Shizuku, T.: Patent EP 1548057 A1.

[9] Kim, Y: Patent WO03/060002 A1. [10] Coleman, J., N. et all: Carbon 44, 2006, pp.1642.