ASTM F3161-16 Стандартен метод за изпитване за анализ с крайни елементи (FEA) на метални ортопедични цялостни бедрени компоненти на коляното при условия на изключване

В стандарта „ASTM F3161-16 Стандартен метод за изпитване за анализ на крайните елементи (FEA) на метални ортопедични цялостни бедрени компоненти на коляното при условия на затваряне“, разработен от Американското дружество за изпитване и материали (ASTM), техниките за анализ на крайните елементи (FEA) са използвани за оценка на напреженията и деформациите за числена симулация на метални ортопедични циментирани и безциментни тотални бедрени компоненти на коляното. Този стандарт е приложим само за напрежения под границата на провлачване, както е посочено в сертификата за материала.

Този метод за изпитване съдържа изисквания за разработването на модели с крайни елементи, използвани при оценката на дизайна на метални ортопедични цялостни колянни феморални компоненти с цел прогнозиране на статични напрежения и деформации на импланти. Тази процедура се използва за оценка на най-лошия случай в рамките на фамилия от размери на импланти, за да се гарантира ефективност на количеството физически тестове, които трябва да се извършат. Предоставени са препоръчителни процедури за извършване на проверки и валидиране на модела, за да се определи дали анализът следва препоръчаните указания. Накрая е представено предложеното съдържание на инженерен доклад, обхващащ механична симулация.

По отношение на ограниченията, този стандарт е ограничен до статичен структурен анализ на метални ортопедични цялостни коленни бедрени компоненти (изключва оценка на якостта на умора).

Анализът на крайните елементи (FEA) е процесът на прогнозиране на поведението на обект въз основа на изчисления, извършени с помощта на метода на крайните елементи (FEM). Методът на крайните елементи е математическа техника, докато анализът на крайните елементи е интерпретацията на резултатите, предоставени от метода на крайните елементи. Анализът на крайните елементи помага на инженерите да вземат по-информирани решения при проектиране, като предоставя информация за сложни системи и структури.

Методът на крайните елементи използва математика за разбиване на сложни системи на по-малки, по-прости части или елементи. След това, използвайки силата на компютрите, той прилага диференциални уравнения към всеки елемент поотделно и разделя и след това решава инженерни проблеми. Анализът на крайните елементи е в основата на много симулационни софтуери. Използва се за валидиране и тестване на проекти безопасно, бързо и икономично чрез създаване на виртуални модели на активи от реалния свят. Тези модели се използват за решаване на различни условия и сценарии в различни индустрии, особено тези със сложни или високорискови среди като космическата и биомеханиката.

Имплантите са изработени от метални сплави, керамичен материал и здрави пластмасови части. До три костни повърхности могат да бъдат заменени при цялостна смяна на колянна става:

• Долен край на бедрената кост. Металният феморален компонент се извива около края на бедрената кост (бедрената кост). То е набраздено, така че капачката на коляното да може да се движи нагоре и надолу плавно към костта, докато коляното се огъва и изправя.
• Горната повърхност на пищяла (пищялната кост). Тибиалният компонент обикновено е плоска метална платформа с подложка от здрава и издръжлива пластмаса, наречена полиетилен. Някои дизайни нямат метална част и вместо това полиетиленът е прикрепен директно към костта. За допълнителна стабилност металната част на компонента може да има стебло, което се вписва в центъра на пищяла.
• Задна повърхност на патела. Компонентът на пателата е куполообразно парче полиетилен, което повтаря формата на пателата (капачката на коляното). В някои случаи не е необходимо повторно нанасяне на повърхността на пателата.

Компонентите са проектирани така, че металът да взаимодейства с пластмасата през цялото време, което води до по-плавно движение и по-малко износване на импланта.

Сред многобройните проучвания за тестване, измерване, анализ и оценка, които предоставя на предприятия в различни сектори, нашата организация, със своя обучен и експертен персонал и усъвършенствано технологично оборудване, разработи ASTM F3161-16 за анализ на крайните елементи (FEA) на метални ортопедични общо бедрени компоненти на коляното при условия на затваряне. Той също така предоставя услуги за тестване, определени в стандарта "стандартен метод за изпитване".