|
|
Analysis of THR lubrication with the use of fluorescent microscopy
Tkadlec, Tadeáš ; Daniel, Matej (referee) ; Nečas, David (advisor)
This diploma thesis deals with an experimental analysis of lubrication of total hip joint replacement using fluorescence microscopy, focusing on so-called soft bearing pairs. Experiments were realized using a hip joint simulator, which was modified and refined for fluorescence microscopy. The aim of this diploma thesis was to determine the effect of the individual components of the synovial fluid on the lubrication mechanisms. For this purpose, different model fluids were designed to represent the composition of proteins and other synovial fluid constituents to elucidate the effect of albumin, -globulin and hyaluronic acid on the resulting lubrication performance. The experiments were separate into two categories different in type of load, dynamic (representative walking) and combined (representing standing with short walk). The experimental results were time-dependent fluorescence intensity values, representing dimensionless film thickness parameters. The values were recorded on the graphs and supplemented with fluorescence images taken during the characteristic sections of the measurements. The measured data was subsequently confronted with previously published articles. It was found that the dominant constituent responsible form film thickness is albumin, while -globulin and hyaluronic acid forms thin stable layer enhancing adsorption ability of albumin which contributes to increase of film thickness eventually.
|
|
|
Biotribology of articular cartilage
Furmann, Denis ; Látal, Roman (referee) ; Nečas, David (advisor)
This bachelor thesis deals with biotribology of articular cartilage. The first part deals with the analysis of individual building components of cartilage. Another part is devoted to the definition of the tribological properties of cartilage with regard to friction, wear and lubrication. The thesis also briefly analyses selected publications dealing with articular cartilage biotribology. Two hypotheses have been formulated and verified on the basis of the processed articles. Will the friction coefficient fall at a higher load? Will the friction coefficient increase at higher speed? It has been experimentally confirmed that the friction coefficient value increases with increasing speed and decreasing load.
|
|
|
Biochemical and mechanical processes in synovial fluid - modeling, analysis and computational simulations
Pustějovská, Petra ; Málek, Josef (advisor) ; Süli, Endré (referee) ; Jäger, Willi (referee) ; Maršík, František (referee)
vi Title: Biochemical and mechanical processes in synovial fluid - modeling, mathematical analysis and computational simulations Author: Petra Pustějovská (petra.pustejovska@karlin.mff.cuni.cz) Department: Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Supervisors: 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 Abstract: Synovial fluid is a polymeric liquid which generally behaves as a viscoelastic fluid due to the presence of polysaccharide molecules called hyaluronan. In this thesis, we study the biological and biochemical properties of synovial fluid, its complex rheology and interaction with synovial membrane during filtration process. From the mathematical point of view, we model the synovial fluid as a viscous incompressible fluid for which we develop a novel generalized power-law fluid model wherein the power-law exponent depends on the concentration of the hyaluronan. Such a model is adequate to describe the flows of synovial fluid as long as it is not subjected to instantaneous stimuli. Moreover, we try to find a suitable linear viscoelastic model...
|
|
|
Biochemical and mechanical processes in synovial fluid - modeling, analysis and computational simulations
Pustějovská, Petra
vi Title: Biochemical and mechanical processes in synovial fluid - modeling, mathematical analysis and computational simulations Author: Petra Pustějovská (petra.pustejovska@karlin.mff.cuni.cz) Department: Matematický ústav UK, Univerzita Karlova v Praze Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg Supervisors: 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 Abstract: Synovial fluid is a polymeric liquid which generally behaves as a viscoelastic fluid due to the presence of polysaccharide molecules called hyaluronan. In this thesis, we study the biological and biochemical properties of synovial fluid, its complex rheology and interaction with synovial membrane during filtration process. From the mathematical point of view, we model the synovial fluid as a viscous incompressible fluid for which we develop a novel generalized power-law fluid model wherein the power-law exponent depends on the concentration of the hyaluronan. Such a model is adequate to describe the flows of synovial fluid as long as it is not subjected to instantaneous stimuli. Moreover, we try to find a suitable linear viscoelastic model...
|
|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Daniel,, Matej (referee) ; Sawae, Yoshinori (referee) ; Hartl, Martin (advisor)
Dizertační práce se zabývá mechanismy mazání v náhradách kyčelního kloubu. Byla provedena systematická studie formování proteinového filmu při zahrnutí různých materiálů a provozních podmínek. Hlavní pozornost je přitom věnována roli jednotlivých proteinů obsažených v synoviální kapalině při současné přítomnosti dalších proteinů. Jelikož metody aplikované v předchozích studiích neumožňovaly separovat jednotlivé složky maziva, byla vyvinuta optická měřící metoda na principu fluorescenční mikroskopie. Z důvodu verifikace metody byly provedeny dvě nezávislé studie zaměřené na měření tloušťky mazacího filmu a dělení maziva na výstupu mazaného kontaktu. Z důvodu určitých limitací fluorescenční mikroskopie byla dále využita i metoda optické interferometrie, jejíž využití je ilustrováno ve studii zabývající se formováním mazacího filmu v náhradách kyčelního klubu při uvažování reálné konformity třecích povrchů. Závěrečná část práce představuje nový metodologický přístup založený na in situ pozorování kontaktní oblasti umožňující popsat roli jednotlivých proteinů ve vztahu k vývoji tloušťky mazacího filmu. Práce obsahuje originální výsledky, které přináší nové poznání v oblasti biotribologie náhrad kyčelního kloubu vedoucí k dalšímu vývoji implantátů při snaze zabránit jejich selhání v důsledku omezené životnosti.
|
|
|
The Effect of Synovial Fluid Constituents on Lubrication of Hip Joint Replacements
Nečas, David ; Hartl, Martin (advisor)
Dizertační práce se zabývá mechanismy mazání v náhradách kyčelního kloubu. Byla provedena systematická studie formování proteinového filmu při zahrnutí různých materiálů a provozních podmínek. Hlavní pozornost je přitom věnována roli jednotlivých proteinů obsažených v synoviální kapalině při současné přítomnosti dalších proteinů. Jelikož metody aplikované v předchozích studiích neumožňovaly separovat jednotlivé složky maziva, byla vyvinuta optická měřící metoda na principu fluorescenční mikroskopie. Z důvodu verifikace metody byly provedeny dvě nezávislé studie zaměřené na měření tloušťky mazacího filmu a dělení maziva na výstupu mazaného kontaktu. Z důvodu určitých limitací fluorescenční mikroskopie byla dále využita i metoda optické interferometrie, jejíž využití je ilustrováno ve studii zabývající se formováním mazacího filmu v náhradách kyčelního klubu při uvažování reálné konformity třecích povrchů. Závěrečná část práce představuje nový metodologický přístup založený na in situ pozorování kontaktní oblasti umožňující popsat roli jednotlivých proteinů ve vztahu k vývoji tloušťky mazacího filmu. Práce obsahuje originální výsledky, které přináší nové poznání v oblasti biotribologie náhrad kyčelního kloubu vedoucí k dalšímu vývoji implantátů při snaze zabránit jejich selhání v důsledku omezené životnosti.
|
|
|
Lubrication of hip joint replacements
Rebenda, David ; Hartl, Martin (referee) ; Vrbka, Martin (advisor)
This thesis deals with the experimental study of lubrication of hip joint replacements. The influence of the synovial fluid composition and the head material to the lubricating film thickness were asssesed by using a pendulum hip joint simulator. Both of these effects were assesed under static and dynamic loading conditions. The experimental results showed that the movement of the head against the cup is unnecessary for the separation of the rubbing surfaces by a layer of adsorbed proteins. Composition of the synovial fluid then significantly influences the thickness of the lubricating film. Two opposite extremes have been observed during tests with two model synovial fluids. The first fluid formed a very strong lubricating film. The second sample almost prevent adsorption of proteins and consequently formed only very thin lubricating film. The influence of the material is noticeable when comparing the results obtained with a metal head and ceramic heads. Metal head formes under the same conditions thicker lubricating film. This evidence may be partly influenced by different diametrical clearances, which were in the case of ceramic heads higher.
|
|
|
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.
|
|
| |
|
| |
guest ::
