|
|
An investigation of lubrication of knee joint replacement
Sýkora, Tomáš ; Horák, Zdeněk (referee) ; Nečas, David (advisor)
This diploma thesis deals with an experimental analysis of knee joint replacement lubrication. The experiments were realized at a knee joint simulator which can apply conditions according to certain standard and survey the phenomena by using fluorescence microscopy. The aim of thesis is to clarify the influence of particular components of synovial fluid on the lubrication process. The intensity of fluorescence expresses dimensionless parameter of a lubrication film thickness. There was a fundamental study with mineral oils before the experiments with the synovial fluid. The study allows to have a look at contact transformation during walk. Results are shown in graphs as dependency of intensity on time, including pictures showing phenomena in the contact zone. Experiment results show that protein -globulin creates a layer on the surface. There is albumin on the layer and it makes the lubricating film thicker. The protein interaction is supported by hyaluronic acid and fosfolipids which stabilizes the created structure. According to lubrication is behaviour of film related to a complex structure of synovial fluid. Thesis gives more information about behaviour of synovial fluid and can be used for future development of knee replacements.
|
|
|
Experimental analysis of lubricant film formation in hip joint replacements
Švachová, Michaela ; Dzimko, Marián (referee) ; Nečas, David (advisor)
This diploma thesis deals with an experimental analysis of lubricant film formation in hip joint replacements. The main objective is to clarify the effect of mean speed, slide-to-roll ratio, and material of femoral head on the development of film thickness, focusing on the role of particular constituents contained in model synovial fluid, such as albumin and -globulin. For this purpose, a model ball-on-disc configuration was applied, while the development of lubricant film was evaluated using the combination of fluorescent microscopy and optical interferometry. To better understand the process, coefficient of friction between implant surfaces was later investigated as well. The effect of material, slide-to-roll ratio, mean speed and model fluid composition was analysed. Results indicate that the main parameter, influencing the character of film formation, is slide-to-roll ratio. Under most conditions, the dominant constituent responsible for the film thickness development was albumin. Coefficient of friction is affected mainly by the material of implant. The thesis contains original scientific results extending the knowledge in the area of hip joint biotribology.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
An investigation of lubrication of knee joint replacement
Sýkora, Tomáš ; Horák, Zdeněk (referee) ; Nečas, David (advisor)
This diploma thesis deals with an experimental analysis of knee joint replacement lubrication. The experiments were realized at a knee joint simulator which can apply conditions according to certain standard and survey the phenomena by using fluorescence microscopy. The aim of thesis is to clarify the influence of particular components of synovial fluid on the lubrication process. The intensity of fluorescence expresses dimensionless parameter of a lubrication film thickness. There was a fundamental study with mineral oils before the experiments with the synovial fluid. The study allows to have a look at contact transformation during walk. Results are shown in graphs as dependency of intensity on time, including pictures showing phenomena in the contact zone. Experiment results show that protein -globulin creates a layer on the surface. There is albumin on the layer and it makes the lubricating film thicker. The protein interaction is supported by hyaluronic acid and fosfolipids which stabilizes the created structure. According to lubrication is behaviour of film related to a complex structure of synovial fluid. Thesis gives more information about behaviour of synovial fluid and can be used for future development of knee replacements.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Experimental analysis of lubricant film formation in hip joint replacements
Švachová, Michaela ; Dzimko, Marián (referee) ; Nečas, David (advisor)
This diploma thesis deals with an experimental analysis of lubricant film formation in hip joint replacements. The main objective is to clarify the effect of mean speed, slide-to-roll ratio, and material of femoral head on the development of film thickness, focusing on the role of particular constituents contained in model synovial fluid, such as albumin and -globulin. For this purpose, a model ball-on-disc configuration was applied, while the development of lubricant film was evaluated using the combination of fluorescent microscopy and optical interferometry. To better understand the process, coefficient of friction between implant surfaces was later investigated as well. The effect of material, slide-to-roll ratio, mean speed and model fluid composition was analysed. Results indicate that the main parameter, influencing the character of film formation, is slide-to-roll ratio. Under most conditions, the dominant constituent responsible for the film thickness development was albumin. Coefficient of friction is affected mainly by the material of implant. The thesis contains original scientific results extending the knowledge in the area of hip joint biotribology.
|
guest ::
