Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Optimization of the Implantation Angle for a Talar Resurfacing Implant: A Finite Element Study
KTH, School of Technology and Health (STH), Medical Engineering, Neuronic Engineering.
2014 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Optimering av Implanteringsvinkeln för ett Ytåterskapande Talusimplantat : En Studie Utförd med Finita Element Metoden (Swedish)
Abstract [en]

Osteochondral lesions of the talus (OLTs) are the third most common type of osteochondral lesion and can cause pain and instability of the ankle joint. Episurf Medical AB is a medical technology company that develops individualized implants for patients who are suffering from focal cartilage lesions. Episurf have recently started a project that aims to implement their implantation technique in the treatment of OLTs.

This master thesis was a part of Episurf’s talus project and the main goal of the thesis was to find the optimal implantation angle of the Episurf implant when treating OLTs. The optimal implantation angle was defined as the angle that minimized the maximum equivalent (von Mises) strain acting on the implant shaft during the stance phase of a normal gait cycle. It is desirable to minimize the strain acting on the implant shaft, since a reduction of the strain can improve the longevity of the implant.

To find the optimal implantation angle a finite element model of an ankle joint treated with the Episurf implant was developed. In the model an implant with a diameter of 12 millimeters was placed in the middle part of the medial side of the talar dome. An optimization algorithm was designed to find the implantation angle, which minimized the maximum equivalent strain acting on the implant shaft. The optimal implantation angle was found to be a sagittal angle of 12.5 degrees and a coronal angle of 0 degrees. Both the magnitude and the direction of the force applied to the ankle joint in the simulated stance phase seemed to influence the maximum equivalent strain acting on the implant shaft.

A number of simplifications have been done in the simulation of this project, which might affect the accuracy of the results. Therefore it is recommended that further, more detailed, simulations based on this project are performed in order to improve the result accuracy.

Abstract [sv]

Fokala broskskador på talusbenet är den tredje vanligaste typen av fokala broskskador och kan ge upphov till smärta och instabilitet av fotleden. Episurf Medical AB är ett medicintekniskt företag som utvecklar individanpassade implantat för patienter med fokala broskskador. Episurf har nyligen påbörjat ett projekt där deras teknik ska användas i behandlingen av fokala broskskador på talusbenet.

Den här masteruppsatsen var en del i Episurfs talusprojekt och dess huvudmål var att finna den optimala implantationsvinkeln av Episurfs implantat i behandlingen av fokala broskskador på talusbenet. Den optimala implanteringsvinkeln definierades som den vinkel som minimerade den effektiva von Mises-töjningen som verkade på implantatskaftet under stance-fasen i en normal gångcykel. Det är eftersträvansvärt att minimera belastningen på implantatskaftet eftersom en reducering av belastningen kan förbättra implantatets livslängd.

En finita element-modell av en fotled behandlad med Episurfs implantat utvecklades för att för att finna den optimala implantationsvinkeln. I modellen placerades ett implantat med en diameter på 12 millimeter på mittendelen av talus mediala sida. En optimeringsalgoritm utformades för att finna implantationsvinkeln som minimerade den effektiva von Mises-töjningen på implantatskaftet. Den funna optimala implantationsvinkeln bestod av en vinkel på 12.5 grader i sagittalplan och en vinkel på 0 grader i koronalplan. Både storleken och riktningen på kraften som applicerats på fotleden under den simulerade stance-fasen av gångcykeln verkade påverka belastningen på implantatskaftet.

Ett antal förenklingar har gjorts i projektets simuleringar, vilket kan påverka noggrannheten i resultatet. Därför rekommenderas att ytterligare, mer detaljerade simuleringar baserade på det här projektet görs för att förbättra resultatets noggrannhet.

Place, publisher, year, edition, pages
2014. , 59 p.
Keyword [en]
Biomechanics, FEM, Finite Element Method, OLT, Osteochondral Lesion of the Talus, Ankle Joint, Talocrural Joint
National Category
Medical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-154237OAI: oai:DiVA.org:kth-154237DiVA: diva2:756157
External cooperation
Episurf Medical AB
Subject / course
Medical Engineering
Educational program
Master of Science - Medical Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2014-10-16 Created: 2014-10-16 Last updated: 2014-10-16Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Katarina_Andersson_Student_Theses(5367 kB)397 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 5367 kBChecksum SHA-512
29d1c4fe8f57a4ad6d416b0fe1741dbec91372ba9ac4518ba427a22b29c7325b1aa7237e0e9fd866a92e9c9788da0eb202fc00f942c96a686deae70e71e8cc26
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Neuronic Engineering
Medical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 397 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 308 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf