Η αρθροπλαστική γόνατος αποτελεί μία πολύ διαδεδομένη πρακτική αντιμετώπισης σοβαρών προβλημάτων στην άρθρωση του γόνατος. Παρ’ όλ’ αυτά, έχουν καταγραφεί αρκετά περιστατικά πρόωρης αστοχίας της πρόσθεσης. Μια τέτοια αστοχία καθιστά απαραίτητη μία επαναληπτική εγχείριση και κατά συνέπεια οδηγεί σε παράταση της ταλαιπωρίας του ασθενούς. Μία από τις κύριες αιτίες της αποτυχίας αυτής της εγχείρισης είναι η άσηπτη χαλάρωση του κνημιαίου εμφυτεύματος, δηλαδή η χαλάρωση του εμφυτεύματος χωρίς να έχει προηγηθεί μόλυνση. Στόχος της παρούσας έρευνας είναι η αναγνώριση των κρίσιμων σημείων απ’ όπου ξεκινά η αστοχία, καθώς και των κυρίαρχων μηχανισμών αστοχίας. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο φαινόμενο της κόπωσης.

Πρώτο βήμα της έρευνας ήταν ο υπολογισμός των φορτίων που ασκούνται στο γόνατο ενός συγκεκριμένου ασθενούς χρησιμοποιώντας εξειδικευμένο λογισμικό, λαμβάνοντας υπ’ όψιν, μεταξύ άλλων, το βάρος του ασθενούς. Στη συνέχεια τα υπολογισθέντα φορτία εισήχθησαν σε ένα δισδιάστατο ελαστικό μοντέλο ενός κνημιαίου εμφυτεύματος, μέσω του οποίου υπολογίστηκαν οι τάσεις που αναπτύσσονται στο μανδύα του οστικού τσιμέντου. Τέλος,  μέσω ενός κώδικα που αναπτύχθηκε στο λογισμικό MATLAB ειδικά για τις ανάγκες της παρούσας εργασίας, έγινε ανάλυση κόπωσης του τσιμέντου καθώς και έλεγχος υπέρβασης της αντοχής του σε διάφορα στάδια, έτσι ώστε να προσδιοριστεί η εξέλιξη της αστοχίας από την έναρξή της έως τη χαλάρωση της πρόσθεσης. Με αυτό τον τρόπο εκτιμήθηκε η διάρκεια ζωής του εμφυτεύματος σε κόπωση. Το κρίσιμο σημείο έναρξης της αστοχίας του τσιμέντου προσδιορίστηκε κοντά στο μέσον του κνημιαίου πλατώ της πρόσθεσης. Η εν λόγω αστοχία αποδόθηκε στο φαινόμενο της κόπωσης και συνέβη σε 7.25 έτη μετά την εγχείριση και ανάρρωση του ασθενούς.

Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε κρίνεται επαρκής για μία αρχική εκτίμηση της διάρκειας ζωής σε κόπωση ενός κνημιαίου εμφυτεύματος, και μάλιστα χωρίς να κρίνεται απαραίτητη η χρήση πιο πολύπλοκου μοντέλου (π.χ. πεπερασμένα στοιχεία).