Hydrodynamic pressure in human hip joint

• Autorzy: Wierzcholski K.

Warianty tytułu

EN

Ciśnienie hydrodynamiczne w biodrowym stawie człowieka

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia obliczenia numeryczne rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego na sferycznej głowie kostnej stawu biodrowego wykonującego ruch obrotowy. Uwzględniona została deformacja powierzchni chrząstki stawowej oraz brane są pod uwagę własności nie Newtonowskie cieczy synowialnej poprzez zmiany lepkości dynamicznej wywołane zmianami prędkości deformacji. Ponadto uwzględnia się zarówno przypadek zdrowego jak i chorego stawu biodrowego. W tym stawie między dwoma współpracującą kości przepływa płyn synowialny , patrz Dowson [1], Maquet [4], Skoście [5], [6], [7], [8], [9], [10], Wierzcholski [12], [13], Pytko et.al. [11]. Przepływ tego płynu jest spowodowany przez rucch główki kości. Teoretyczne rozważania synowialnego nie-newtonowskiego przepływ płynu w cienkiej w cienkiej szczelinie stawu biorąc pod uwagę uproszczenia warstwy granicznej , mają zastosowania praktyczne teorii smarowania w medycynie , patrz Dowson et.al. [1], [2], Gruca [3]. Rozważanie podane w obecna artykule umożliwią znalezienie parametrów strumienia synowialnego płynui i zdolności do przenoszenia sił w szczelinie stawu biodrowego człowieka między dwoma współpracującymi powierzchniami chrząstki. Staw biodrowy człowieka oraz wysokość szczeliny dla odkształcalnej chrząstki oraz rozkład ciśnienia w szczelinie zdrowego i chorego stawu biodrowego przy hydrodynamicznym smarowaniu, przypadki rozkładów ciśnienia w chorej, sferycznej szczelinie biodra dla hydrodynamicznego,smarowania wywołanego ruchem obrotowym, przypadki rozkładów ciśnienia w zdrowej, sferycznej szczelinie biodra dla hydrodynamicznego smarowania wywołanego ruchem obrotowym sa przedstawione w artykule.

EN

This paper presents modelling and simulations for synovial fluid flow occurring in gap between two co-operating bone surfaces in human hip joint. The present consideration gives an analysis of solutions of systems of non-linear, partial, differential equations for synovial fluid flow in human joint gap. In the hip joint the spherical rotation bone and the pelvis bone create a spherical gap. In this gap between two co-operating bones synovial fluid flows, see Dowson [1], Maquet [4], Mow [5], [6], [7], [8], [9], [10], Wierzcholski [12], [13], Pytko et.al. [11]. The flow of this fluid is caused by the motion of the bone head. The theoretical considerations of the synovial non-Newtonian fluid flow in thin joint gap, taking into account boundary layer simplifications, have practical applications in theory of lubrication in medicine, see Dowson et.al. [1], [2], Gruca [3]. The consideration given in the present section enables to find synovial fluid flow parameters and carrying capacity forces in human hip joint gap between two co-operating cartilage surfaces. Human hip joint and gap height for deformable cartilage and pressure distribution in normal and pathological spherical hip joint gap for hydrodynamic lubrication caused by rotation, cases ofpressure distribution in pathological spherical hip joint gap for hydrodynamic lubrication caused by rotation, lubrication surface, area=20.38 cm are presented in the paper.

Słowa kluczowe

PL

Zdrowe i chore biodra; nośność; naprężenia ściskające

EN

normal; pathological hip; capacity; compressive stresses

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 14, No. 2
• Strony: 545--552
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Wierzcholski K.

• Gdynia Maritime University Morska 83, 81-225 Gdynia, Poland tel.: [phone], fax: [phone],

Bibliografia

• [1] Dowson, D., Van Mow, C., Ratcliffe, A., Woo, S. L. Y., Biomechanics of Diarthrodial Joint. Springer-Verlag, Chap.29, New York-Berlin, 1990.
• [2] Dowson, D., Advances in Medical Tribology, Mech. Eng. Publ. Limited Bookcraft UK Limited Bath., 1998.
• [3] Gruca, A., Chirurgia Ortopedyczna, (in Polish), PZWL, Warszawa, 1993.
• [4] Maquet, P. G. J., Biomechanics of the knee, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg- New York, 1984.
• [5] Mow, V. C., Ratcliffe A., Woo S., Biomechanics of Diarthrodial Joints, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York,1990.
• [6] Mow, V. C., Guilak, F., Cell Mechanics and Cellular Engineering, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-New York, 1994.
• [7] Mow, V. C., Foster R. J., Tribology. (Chapter 15) In: The Adult Hip, edited by JJ Callaghan, Rosenberg AG, Rubash HE; Lippincott-Raven Publishers, Philadelphia, 1998.
• [8] Mow, V. C., Soslowsky L. J., Friction, lubrication and wear of diarthrodial joints. In: Mow V. C., Hayes W. C., Eds. Basic orthopedic biomechanics, Raven Press; pp.254-291. New York, 1991.
• [9] Mow, V. C., Holmes, M. H., Lai, W. M., Fluid transport and mechanical properties of articular cartilage, Journal of Biomechanics, Vol.17, pp.337-394, 1984.
• [10] Mow, V. C., Wilson, C. Hayes, W. C., Biomechanics, Lippincott-Wiliams, Wilkins Publishers, Philadelphia-Baltimore-New York-London, 1998.
• [11] Pytko, S., Wierzcholski, K., Analytical Biobearing Calculation for Experimental Dependencies Between Shear Rate and Synovial Fluid Viscosity, Proceedings of International Tribology Conference in Yokohama, 3, pp.1975-1980, Yokohama 1995.
• [12] Wierzcholski, K., The method of solutions for hydrodynamic lubrication by synovial fluid flow in human joint gap, Control and Cybernetics, Vol. 31 No.1, pp.91-116,Warszawa 2002.
• [13] Wierzcholski, K., Synovial fluid squeeze film flow in curvilinear biobearing human gap, Polish Society of Medical Informatics, Computers in Medicine 5, Volume II pp. 151-156.Łódź, 1999.