Review

Wear outcomes of three models of disc prostheses with two bearing materials metal-on-metal and metal-on-polyethylene

Résultats d’usure de trois modèles de prothèses discales avec deux matériaux de roulement metal-sur-métal et metal-sur-polyéthylène

¹ Institute of Industrial Hygiene and Safety, University of Batna 2, Batna 05000, Algeria
² Laboratory of Innovation in Construction, Eco-design, and Seismic Engineering (LICEGS), University of Batna 2, Batna 05000, Algeria
³ Research Laboratory in Production (LRP), University of Batna 2, Batna 05000, Algeria

^* e-mail: m.amadji@univ-batna2.dz

Received: 12 May 2022
Accepted: 11 November 2023

Abstract

Wear of facet joints is a significant problem of disc replacement prostheses. We studied the wear behavior of the three models of disc prostheses in five cases, with two choices of bearing materials Metal-on-Metal (MoM) and Metal-on-Polyethylene (MoP). Our aim is to select the main factor that influences on the wear volume results of the disc prosthesis. An axial force of 2000 N combined by an angular displacement of 6° of flexion, 2° of lateral bending and 2° of axial rotation have been applied to the upper plate, the lower plate is still completely fixed. Cases that contain MoM (CoCrMo-on-CoCrMo) bearing materials produced less wear volume compared to the case with MoP (CoCrMo-on-Polyethylene) bearing materials. On the other hand the influence of two other parameters (contact area and nature of core) is low 8.71% between cases 2 and 4 (same bearing material MoP). Therefore, we can say that the three main factors influencing the wear volume are the choice of bearing materials followed by the contact area and the nature of the core (moving or fixed). The fifth case was therefore the model that produced less wear with more degrees of freedom.

Résumé

L’usure des facettes articulaires est un problème important des prothèses discales. Nous avons étudié le comportement à l’usure des trois modèles de prothèses discales dans cinq cas, avec deux choix de matériaux du roulement Métal sur Métal (MsM) et Métal sur Polyéthylène (MsP). Notre objectif est de déterminer le principal facteur influençant les résultats du volume d’usure de la prothèse discaleUne force axiale de 2000 N combinée par un déplacement angulaire de 6° de flexion, 2° d’inclinaison latérale et 2° de rotation axiale ont été appliqués sur le plateau supérieur, tandis que le plateau inférieur est complètement fixe.Les cas contenant des matériaux du roulement MsM (CoCrMo-sur-CoCrMo) ont généré un volume d’usure inférieur par rapport au cas avec des matériaux du roulement MsP (CoCrMo-sur-Polyéthylène). En revanche, l’influence de deux autres paramètres (surface de contact et nature du noyau) est faible, soit 8,71 % entre les cas 2 et 4 (même matériau du roulement MsP). On peut donc affirmer que les trois principaux facteurs influençant le volume d’usure sont le choix des matériaux du roulement, suivi de la surface de contact et de la nature du noyau (mobile ou fixe). Ainsi, le cinquième cas représente le modèle générant le moins d’usure, bénéficiant de davantage de degrés de liberté