|
|
Studium tření a mazání kyčelní kloubní náhrady s povlakem
Balcárek, Ondřej ; Horák, Zdeněk (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Diplomová práce byla zaměřená na studium vlivů nového hydrogelového povlaku a materiálových kombinací na velikost součinitele tření a formování mazacího filmu v konformním kontaktu kyčelní kloubní náhrady. Experimenty probíhaly v konfiguraci ball-on-cup s využitím kyčelního kyvadlového simulátoru. Formování mazacího filmu bylo pozorováno za pomocí fluorescenční mikroskopie. Výsledky ukázaly, že aplikace povlaku neměla jednoznačný vliv na součinitel tření. Nicméně u párů s povlakovanou jamkou došlo ke snížení CoF přibližně o 20 %. Obecně nižší tření bylo zaznamenáno v případě aplikace keramické kloubní hlavice. Ještě překvapivější výsledky byly naměřeny v rámci analýzy mazání, kdy v případě použití kovových hlavic došlo dokonce ke snížení tloušťky mazací vrstvy. Keramické páry vykazovaly velmi stabilní chování. Kromě tření a mazání byla dále hodnocena topografie implantátů a byla analyzována jejich smáčivost. Ačkoliv by měl být polymerní povlak silně hydrofilní, povrchové vlastnosti byly ovlivněny pouze v omezené míře, což určitým způsobem objasňuje, proč nedošlo k zásadnímu zlepšení tribologického chování náhrady. Jelikož aplikovaný povlak byl již patentovaný a jeho účinnost byla jasně prokázána z hlediska snížení míry opotřebení, je vhodné se této tematice dále věnovat, přičemž větší pozornost by měla být věnována dlouhodobým experimentům. Na základě získaných dat se totiž zdá, že z krátkodobého hlediska je přínos povlaku prakticky zanedbatelný. Je však nutné vyzdvihnout, že aplikací povlaku nedošlo až na drobné výjimky ani ke zhoršení vlastností, což je důležitý výstup této práce.
|
|
|
Studium tření kyčelních kloubních náhrad s modifikací topografie povrchu
Němeček, Daniel ; Quinn, Cheney (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Kyčelní endoprotézy představují efektivní východisko pro pacienty trpícími pokročilými stádii kloubních onemocnění. Přetrvávající komplikací však i přes dosažený pokrok ve vývoji endoprotéz způsobuje omezená životnost, která působí problémy především u mladších pacientů. Hlavní mechanismus omezující životnost je opotřebení související se třením a mazáním. Tato práce se zabývá efektem texturovaného povrchu polyetylenové UHMWPE jamky v kombinaci s hladkou hlavicí jako jednoho z možných řešení snížení tření, a tedy i míry opotřebení. V experimentu byly použity dvě texturované jamky a tři hladké hlavice (keramika, kov, oxinium). Výsledky s použitím synoviální kapaliny ukazují, že texturovaný povrch jamky má pozitivní vliv na snížení tření a stabilizaci hodnot. Nejvýraznější poklesy jsou pozorovány při použití jamky s menšími důlky, ta například spolu s keramickou hlavicí dosáhla poklesu tření až o 66 %. Pozornost byla rovněž věnována vlivu zatížení, které však nemá ve většině případů na výsledky zásadní dopad. Předpokládá se, že dosažení snížení tření v důsledku aplikace textury vede i ke snížení celkové rychlosti opotřebení, což může vést k prodloužení životnosti.
|
|
|
Studium mazání náhrady kolenního kloubu
Sýkora, Tomáš ; Horák, Zdeněk (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá experimentální analýzou mazání náhrady kolenního kloubu. Experimenty jsou realizovány na simulátoru, jenž dokáže aplikovat podmínky stanovené příslušnou normou a pozorovat jevy na femorotibiálním rozhraní pomocí fluorescenční mikroskopie. Cílem práce je objasnit vliv jednotlivých složek synoviální kapaliny na proces mazání, přičemž hodnota intenzity fluorescence vyjadřuje bezrozměrný parametr tloušťky mazacího filmu. Experimentům se synoviální kapalinou předchází fundamentální studie s minerálními oleji, která umožňuje náhled na transformaci kontaktu v průběhu cyklu chůze. Výsledky jsou zaznamenány v grafech jako závislost intenzity na čase, a to včetně snímků, které zachycují jevy vyskytující se v kontaktní oblasti a blízkém okolí. Výsledky experimentů ukazují, že protein -globulin vytváří na povrchu tenkou vrstvu, na kterou se pomocí proteinové interakce naváže albumin, čímž dochází k navýšení tloušťky mazacího filmu. Proteinová interakce je podpořena kyselinou hyaluronovou a fosfolipidy, které stabilizují vytvořenou strukturu. Z hlediska mazání je chování filmu podmíněno komplexním složením synoviální kapaliny. Práce rozšiřuje okruh informací o chování synoviální kapaliny a může být přínosem pro budoucí vývoj kolenních implantátů.
|
|
|
Tření a mazání kloubní chrupavky
Hilšer, Pavel ; Daniel, Matej (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Práce se zabývá způsobem, jak přítomnost kyseliny hyaluronové a fosfolipidů ovlivňuje tření a mazání synoviální chrupavky s důrazem na optimalizaci viskosuplementů. Toho je docíleno pomocí analýzy součinitele tření pro různá maziva na pin-on-plate tribometru. Chrupavka je mazána modelovou synoviální kapalinou, konvekčním viskosuplementem a optimalizovaným viskosuplementem s fosfolipidy. Pro pozorování, jak viskosuplementy ovlivňují součinitel tření chrupavky v lidském těle, jsou smíchány v příslušném poměru s modelovou synoviální kapalinou, která se v lidských kloubech nachází. Měřením bylo zjištěno, že chrupavka mazaná konvenčním viskosuplementem má relativně vysoký součinitel tření a oproti tomu optimalizovaný viskosuplement s fosfolipidy má tření nižší. To samé platí, když jsou viskosuplementy smíchány s modelovou synoviální kapalinou, což může vést k vývoji nového, lepšího viskosuplementu na bázi kyseliny hyaluronové a fosfolipidů.
|
|
|
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.
|
|
|
Mazání kolenní náhrady
Sadecká, Kateřina ; Horák, Zdeněk (oponent) ; Vrbka, Martin (vedoucí práce)
Práce se zabývá mazáním totální kolenní náhrady za použití metody fluorescenční mikroskopie, která umožňuje jedinečný vhled přímo do kontaktu mezi femoralní a tibiální komponentou. Cílem bylo zjistit vliv složení synoviální kapaliny (tedy složek albuminu, -globulinu, kys. hyaluronové a fosfolipidů) na tloušťku filmu a chování proteinů v kontaktu a také změny kontaktní oblasti v průběhu natočení. Jelikož se jedná o první experimentální práci zkoumající primárně mazání kolenní náhrady, byly na simulátoru kolenního kloubu aplikovány pouze jednoduché cykly natočení a zatížení. Výstupem experimentů byla fluorescenční intenzita, která odpovídá bezrozměrné tloušťce filmu, v čase. Podstatným výstupem jsou také snímky přímo ukazující fluorescenčně označené proteiny v kontaktní oblasti. Výsledky ukazují, že existují zásadní rozdíly v mazání mezi různými polohami natočení vzhledem ke změně polohy, tvaru a chování kontaktní oblasti. Zásadní je i složení maziva, neboť samotné proteiny tvoří poměrně silný mazací film, jejich kombinace pak vede ke značnému snížení tloušťky filmu, kvůli výrazné tvorbě shluků a komplexní kapalina netvoří sice nejsilnější vrstvu, ale zato může tvořit poměrně souvislý film.
|
|
|
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.
|
|
|
Studium tokových a viskoelastických vlastností laboratorně připravených synoviálních kapalin pomocí makroreologických technik
Veldamonová, Aneta ; Heger, Richard (oponent) ; Smilek, Jiří (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce se zabývá přípravou a následnou charakterizací umělé synoviální kapaliny. Příprava byla zaměřena především na výběr vhodných poměrů látek nacházejících se v reálné synoviální kapalině a majících vliv na tokové a viskoelastické vlastnosti (kyselina hyaluronová, lubricin, fosfolipidy a proteiny), zjištěných na základě podrobného studia odborné literatury. Za účelem ověření vlastností laboratorně připravené synoviální kapaliny byla charakterizována i reálná synoviální kapalina z hlezna koně, která byla získána z Veterinární a farmaceutické univerzity v Brně. Vzorky reálné i synoviální kapaliny byly charakterizovány pomocí makroreologických technik. Experimentálně získaná data byla dále porovnávána s daty z patentu, ze kterého se vycházelo při přípravě umělé synoviální kapaliny. Jako doplňková metoda k charakterizaci synoviálních kapalin byla použita klasická termogravimetrie a izotermální termogravimetrie pro studium vlhkosti a vázanosti vody.
|
|
|
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.
|
|
|
Studium tření a mazání kyčelní kloubní náhrady s povlakem
Balcárek, Ondřej ; Horák, Zdeněk (oponent) ; Nečas, David (vedoucí práce)
Diplomová práce byla zaměřená na studium vlivů nového hydrogelového povlaku a materiálových kombinací na velikost součinitele tření a formování mazacího filmu v konformním kontaktu kyčelní kloubní náhrady. Experimenty probíhaly v konfiguraci ball-on-cup s využitím kyčelního kyvadlového simulátoru. Formování mazacího filmu bylo pozorováno za pomocí fluorescenční mikroskopie. Výsledky ukázaly, že aplikace povlaku neměla jednoznačný vliv na součinitel tření. Nicméně u párů s povlakovanou jamkou došlo ke snížení CoF přibližně o 20 %. Obecně nižší tření bylo zaznamenáno v případě aplikace keramické kloubní hlavice. Ještě překvapivější výsledky byly naměřeny v rámci analýzy mazání, kdy v případě použití kovových hlavic došlo dokonce ke snížení tloušťky mazací vrstvy. Keramické páry vykazovaly velmi stabilní chování. Kromě tření a mazání byla dále hodnocena topografie implantátů a byla analyzována jejich smáčivost. Ačkoliv by měl být polymerní povlak silně hydrofilní, povrchové vlastnosti byly ovlivněny pouze v omezené míře, což určitým způsobem objasňuje, proč nedošlo k zásadnímu zlepšení tribologického chování náhrady. Jelikož aplikovaný povlak byl již patentovaný a jeho účinnost byla jasně prokázána z hlediska snížení míry opotřebení, je vhodné se této tematice dále věnovat, přičemž větší pozornost by měla být věnována dlouhodobým experimentům. Na základě získaných dat se totiž zdá, že z krátkodobého hlediska je přínos povlaku prakticky zanedbatelný. Je však nutné vyzdvihnout, že aplikací povlaku nedošlo až na drobné výjimky ani ke zhoršení vlastností, což je důležitý výstup této práce.
|
host ::
RSS.