Mesure des contraintes résiduelles à l'interface implant-ciment des prothèses de hanche cimentées

Plamondon, Dominic (2005). Mesure des contraintes résiduelles à l'interface implant-ciment des prothèses de hanche cimentées. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

Prévisualisation

PDF Télécharger (5MB) | Prévisualisation

Résumé

Le ciment osseux utilisé lors des arthroplasties totales de hanche cimentées durci suite à une réaction de polymérisation impliquant un dégagement de chaleur et entraînant des variations de volume qui résultent en la formation de contraintes résiduelles dans le ciment. Ces contraintes jouent un rôle dans la qualité de la fixation de l'implant et sont peu documentées dans la littérature. Dans ce travail de recherche, une tige fémorale idéalisée équipée d'une cellule de force et d'un thermocouple a été développée afin de quantifier expérimentalement les forces radiales en compression générées par le ciment osseux pendant et après la polymérisation. Cette tige est insérée dans un os idéalisé rempli de ciment osseux. Les résultats obtenus démontrent que les contraintes résiduelles en compression sont relativement faibles avec une valeur maximale mesurée de 0,42 MPa. De plus, il a été observé que les contraintes résiduelles sont influencées par les conditions initiales du système.

Titre traduit

Measurement of the residual stresses due to cement polymerization for cemented hip implants

Résumé traduit

This research project aims at experimentally and directly quantifying bone cement residual stresses at the stem- cement interface of an idealized femoral implant of a cemented hip prosthesis. The initial fixation of a cemented hip femoral implant relies on the strength of the interface between the metallic stem, the bone cement and the adjacent bone. During polymerisation of polymethyl-methacrylate (PMMA), residual stresses caused by volumetric and thermal shrinkage (exothermic reaction) are generated in the bulk cement. However, the precise magnitude of these stresses is still not well documented and no study can be found in the literature on the direct measurement of these stresses. Therefore, the main objective of this study is to measure the residual stresses in the cement generated during polymerization at the stem-cement interface. An experiment has been developed to reproduce the in-vivo behaviour of an unloaded cemented hip prosthesis in order to measure directly radial residual stresses due to bone cement (PMMA) curing at the stem-cement interface. Thus, an idealized prosthesis was placed inside a synthetic bone filled with freshly prepared bone cement. A sub-miniature load cell was inserted inside the idealized stem to measure directly the radial stresses generated by the cement curing on the hip stem. ln addition, a thermocouple is used to measure the temperature variation at the stem-cement interface during the polymerisation process. Maximum radial residual stresses of 0.42 MPa in compression have been measured during the experiment. ln some trials, tensile radial residual stresses seem to have been generated.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie". Bibliogr.: f. [158]-161. Chap. 1. L'arthroplastie totale de la hanche -- Chap. 2. Comportement du ciment osseux -- Chap. 3. Méthodologie et matériel expérimental -- Chap. 4. Résultats -- Chap. 5. Discussion et interprétation des résultats.
Mots-clés libres:	Arthroplastie, Cimente, Contrainte, Femoral, Hanche, Implant, Implant-Ciment, Interface, Os, Osseux, Prothese, Radial, Residuel, Total.
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Nuño, Natalia
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	15 févr. 2011 20:50
Dernière modification:	02 nov. 2016 01:24
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/363

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt