|
|
The effect of synovial fluid composition on friction of joint cartilage
Furmann, Denis ; Daniel, Matej (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
This thesis deals with the study of the effect of the constituents of the model synovial fluid on the frictional properties of articular cartilage. The influence of constituents, concentration, speed and load is observed. Experiments were performed on a commercial tribometer at configuration pin-on-plate. Several types of lubricants containing synovial fluid constituents have been selected for the experiments. Lubricants were prepared at two concentrations, the concentration of healthy individuals and at a concentration typical of for osteoarthritic patients. Speeds 5 and 10 mm/s and 5 and 10 N loads were used for all experiments. It is shown that when using only lubricant containing proteins, no difference in the coefficient of friction is observed and the effect of concentration is also not observed. The addition of hyaluronic acid has a synergistic effect with -globulin, however in the case of lubricants containing albumin, the effect is opposite. After the addition of phospholipids, no significant effect on friction is observed in -globulin containing lubricants. No significant effect of the composition and concentration of the lubricants is observed with the load change.
|
|
|
Vliv složení synoviální kapaliny a topografie třecích povrchů na mazání kloubních náhrad
Hekrle, Pavel ; Vampola, Tomáš (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Hlavním účelem této diplomové práce je zjistit vliv složení synoviální tekutiny a dále vliv povrchových mikrotextur na mazání kyčelních náhrad. Pro všechny experimenty byl použit kyčelní simulátor fungující na principu kyvadla. Jako kontaktní páry byly použity kovové hlavice (CoCrMo) od firmy B Braun a acetabula z optického skla, která umožňují náhled do kontaktu. Rozměry jamek byly vytvořeny na základě rozměrů skutečných implantátů. Experimenty s povrchovými mikrotexturami simulovaly chůzi po dobu 210 s a byl pozorován vývoj mazacího filmu v závislosti na čase. Výsledky ukázaly, že všechny typy testovaných struktur zlepšily mazání v kontaktní oblasti, přičemž nejlépe dopadly čtvercové a trojúhelníkové struktury. Druhá část experimentů byla provedena na základě faktu, že složení synoviální tekutiny u zdravých lidí a u pacientů s různými stádii osteoartrózy, se liší. V rámci práce byly proto porovnány experimenty s různými modelovými tekutinami, které svým složením odpovídají různým skupinám pacientů. U modelové tekutiny, která odpovídá pacientům s osteoartrózou, byly následně provedeny experimenty s jednotlivými složkami a jejich kombinacemi, aby mohlo být detailněji popsáno, jak tyto složky ovlivňují mechanismus utváření mazacího filmu. Výsledky dokazují, že změna složení synoviální tekutiny u pacientů s osteoartrózou může mít zásadní vliv na tvorbu mazacího filmu uvnitř páru.
|
|
|
Analýza mazání TEP kyčle s využitím fluorescenční mikroskopie
Tkadlec, Tadeáš ; Daniel, Matej (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá experimentální analýzou mazání totální endoprotézy kyčle s využitím fluorescenční mikroskopie, přičemž se jedná o vůbec první práci zaměřenou na takzvané měkké kloubní páry. Experimenty byly provedeny na simulátoru kyčelního kloubu, který byl upraven a odladěn pro účely fluorescenční mikroskopie. Cílem bylo stanovit vliv jednotlivých složek synoviální tekutiny na proces mazání. Pro tyto účely byly navrhnuty rozdílné modelové kapaliny, které reprezentovaly složením, obsahem proteinů a ostatními složkami lidskou synoviální kapalinu. Experimenty byly rozčleněny na experimenty sledující vliv proteinu albuminu, -globulinu a kyseliny hyaluronové při procesu mazání. Dále byly experimenty rozčleněny podle způsobu zátěže do dvou kategorií na experimenty probíhající při dynamickém zatížení (reprezentující chůzi) a kombinovaném zatížení (reprezentující stání a krátkodobou chůzi). Výstupem z provedených experimentů byly hodnoty fluorescenční intenzity popisující mazání v závislosti na čase, které představovaly bezrozměrný parametr tloušťky mazacího filmu. Tyto hodnoty byly zaznamenány do grafů a doplněny o fluorescenční snímky z charakteristických částí měření. Takto naměřená data byla následně konfrontována s doposud publikovanými články. Výsledky ukázaly, že z hlediska formování filmu je zásadní složkou synoviální kapaliny protein albumin, zatímco protein -globulin společně s kyselinou hyaluronovou formují tenkou stabilní vrstvu, na kterou následně adsorbuje právě albumin.
|
|
|
Biotribologie kloubní chrupavky
Furmann, Denis ; Látal, Roman (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Táto bakalárska práca sa zaoberá biotribológiou kĺbnej chrupky. V prvej časti sa zaoberá analýzou jednotlivých stavebných zložiek chrupky. Ďalšia časť je venovaná definovaniu tribologických vlastností chrupky s ohľadom na trenie, opotrebenie aj mazanie. V práci sú tiež stručne analyzované vybrané publikácie zaoberajúce sa biotribológiou kĺbnej chrupky. Na základe spracovaných článkov boli formulované a overené dve hypotézy. Klesne pri väčšej záťaži koeficient trenia? Zväčší koeficient trenia hodnotu pri vyššej rýchlosti? Experimentálne bolo potvrdené, že hodnota koeficientu trenia rastie so zväčšujúcou sa rýchlosťou a zmenšujúcim sa zaťažením.
|
|
|
Biochemical and mechanical processes in synovial fluid - modeling, analysis and computational simulations
Pustějovská, Petra ; Málek, Josef (vedoucí práce) ; Süli, Endré (oponent) ; Jäger, Willi (oponent) ; Maršík, František (oponent)
iv Název práce: Biochemické a mechanické procesy v synoviálních tekutinách - modelování, analýza, počítačové simulace Autor: Petra Pustějovská (petra.pustejovska@karlin.mff.cuni.cz) Školící pracoviště: Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Josef Málek CSc., DSc. (malek@karlin.mff.cuni.cz) Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze, Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Willi Jäger (jaeger@iwr.uni-heidelberg.de) Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Abstrakt: Synoviální tekutina je polymerní roztok, který se obecně chová jako viskoelastická tekutina, a to především díky obsaženým makromolekulám hyaluronanu. V této práci se zabýváme biologickými a biochemickými vlastnostmi synoviálních tekutin, dále jejich komplexní reologií a jejich interakcí se synoviálními membránami během filtrace. Z matema- tického hlediska modelujeme synoviální tekutiny jako vazké nestlačitelné tekutiny, pro něž jsme vyvinuli nový zobecněný model mocninného typu, jehož exponent závisí na koncen- traci výše zmíněného hyaluronanu. Takový popis je adekvátní, pokud synoviální tekutina nepodléhá vysokým zátěžovým testům. Dále...
|
|
|
Biochemical and mechanical processes in synovial fluid - modeling, analysis and computational simulations
Pustějovská, Petra
iv Název práce: Biochemické a mechanické procesy v synoviálních tekutinách - modelování, analýza, počítačové simulace Autor: Petra Pustějovská (petra.pustejovska@karlin.mff.cuni.cz) Školící pracoviště: Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Vedoucí disertační práce: prof. RNDr. Josef Málek CSc., DSc. (malek@karlin.mff.cuni.cz) Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze, Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Willi Jäger (jaeger@iwr.uni-heidelberg.de) Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Abstrakt: Synoviální tekutina je polymerní roztok, který se obecně chová jako viskoelastická tekutina, a to především díky obsaženým makromolekulám hyaluronanu. V této práci se zabýváme biologickými a biochemickými vlastnostmi synoviálních tekutin, dále jejich komplexní reologií a jejich interakcí se synoviálními membránami během filtrace. Z matema- tického hlediska modelujeme synoviální tekutiny jako vazké nestlačitelné tekutiny, pro něž jsme vyvinuli nový zobecněný model mocninného typu, jehož exponent závisí na koncen- traci výše zmíněného hyaluronanu. Takový popis je adekvátní, pokud synoviální tekutina nepodléhá vysokým zátěžovým testům. Dále...
|
|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Daniel,, Matej (oponent) ; Sawae, Yoshinori (oponent) ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
The dissertation thesis deals with the lubrication mechanisms within hip joint replacements. A systematic study of protein film formation considering various materials and operating conditions was conducted, focusing on the role of particular synovial fluid proteins while the simultaneous presence of other proteins. Since the previously applied experimental approaches did not allow to separate the individual constituents of the model fluid, an optical measurement method based on fluorescent microscopy was developed. The verification of the method is presented performing two different studies focusing on the film thickness determination and lubricant rupture ratio at lubricated contact outlet, respectively. Due to several limitations of the fluorescent microscopy, the research was supported by the use of optical interferometry method, whose usage is demonstrated in the study dealing with the protein film formation in hip joint replacements considering real conformity of rubbing surfaces. The latest part of the thesis introduces a novel methodological approach enabling to assess the role of proteins in relation to protein film thickness based on in situ observation of the contact zone. The thesis presents original results extending the knowledge in hip replacement biotribology area towards the further development of implants preventing its failure due to limited service life.
|
|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Hartl, Martin (vedoucí práce)
The dissertation thesis deals with the lubrication mechanisms within hip joint replacements. A systematic study of protein film formation considering various materials and operating conditions was conducted, focusing on the role of particular synovial fluid proteins while the simultaneous presence of other proteins. Since the previously applied experimental approaches did not allow to separate the individual constituents of the model fluid, an optical measurement method based on fluorescent microscopy was developed. The verification of the method is presented performing two different studies focusing on the film thickness determination and lubricant rupture ratio at lubricated contact outlet, respectively. Due to several limitations of the fluorescent microscopy, the research was supported by the use of optical interferometry method, whose usage is demonstrated in the study dealing with the protein film formation in hip joint replacements considering real conformity of rubbing surfaces. The latest part of the thesis introduces a novel methodological approach enabling to assess the role of proteins in relation to protein film thickness based on in situ observation of the contact zone. The thesis presents original results extending the knowledge in hip replacement biotribology area towards the further development of implants preventing its failure due to limited service life.
|
|
|
Mazání náhrad kyčelního kloubu
Rebenda, David ; Hartl, Martin (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá experimentálním studiem mazání náhrad kyčelního kloubu. S využitím simulátoru kyčelního kloubu, pracujícího na principu kyvadla, byl posouzen vliv složení synoviální kapaliny a vliv materiálu hlavice na tloušťku mazacího filmu. Posouzení obou těchto vlivů proběhlo za podmínek statického a dynamického zatěžování. Výsledky experimentů ukázaly, že k oddělení třecích ploch vrstvou adsorbovaných proteinů není nutný pohyb hlavice vůči jamce. Složení synoviální kapaliny pak výrazně ovlivňuje tloušťku mazacího filmu. Při měřeních se dvěma modelovými synoviálními kapalinami došlo k opačným extrémům, kdy u prvního vzorku došlo ke zformování velmi silného mazacího filmu. U druhého vzorku téměř nedošlo k adsorpci proteinů a v důsledku toho byl vytvořen pouze velmi tenký mazací film. Vliv materiálu je znatelný při porovnání výsledků naměřených s kovovou hlavicí a keramickými hlavicemi. Kovová hlavice formuje za stejných podmínek silnější mazací film. Tento poznatek však může být částečně ovlivněn rozdílnou průměrovou vůli, která byla v případě keramických hlavic vyšší.
|
|
|
Friction and lubrication in artificial joints
Vocel, Jan ; Musil, Jan ; Šída, V.
The changes in function of artificial joint could be caused also by inconvenietn lubricant. At present time besides ionic fluids also some water soluble polymers and their derivatives have been investigated. Friction measurements using a technical frictional machine showed low coeficient of friction with negligible wear.
|
host ::
RSS.