Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Identification of friction conditions in human joints

Ryniewicz A., Ryniewicz A. M.

Tribologia

|

2017

|

nr 3

127--136

EN

The purpose of the paper is to explain the friction conditions and the lubrication mechanism in healthy joints, based on rheological tests of synovial fluid and the identification of structures and the shape of articular surfaces. The tests were performed on cadaver preparations of large lower limp joints: hip, knee, and ankle joints. The analysis included combined experimental activities with the use of modern research and test techniques in the area of viscosity and microscopy as well as diagnostic imaging, image analysis, modelling, and FEM simulation. The tests performed allowed for the analysis of lubrication process which can be described as bioelastohydrodynamic lubrication (BEHL). The most important are viscoelasticity properties of the synovial fluid and the process whereby the external load is taken over by the pressure generated by a set of oil wedges of synovial fluid formed by naturally wavy articular surface. The multi-layer structure of the joints is characterised by variable wavy shape of cartilaginous surfaces and of bone tissue and by the variable wavy thickness of the cartilage.

PL

Celem opracowania jest wyjaśnienie warunków tarcia i mechanizmu smarowania w stawach prawidłowych na podstawie badań reologicznych cieczy synowialnej i identyfikacji struktur oraz kształtu powierzchni stawowych. Materiałem badań były stawy z preparatów kadawerskich. Badano duże stawy kończyny dolnej: biodrowe, kolanowe i skokowe górne. Analiza obejmowała skojarzone działania eksperymentalne z wykorzystaniem nowoczesnych technik badawczych w obszarze lepkości i mikroskopii oraz diagnostyki obrazowej, analizy obrazu, modelowania i symulacji numerycznej MES. Przeprowadzone badania pozwoliły na analizę procesu smarowania, który może być określony bioelastohydrodynamicznym smarowaniem (BEHL). Dominujące znaczenie mają lepkosprężyste właściwości mazi stawowej oraz proces polegający na przejęciu obciążenia zewnętrznego przez ciśnienie generowane w układzie klinów smarnych wypełnionych mazią a utworzonych przez anatomicznie pofalowane powierzchnie stawowe. W wielowarstwowej budowie stawów występuje falista zmiana kształtu powierzchni chrzęstnych, falista zmiana kształtu powierzchni kostnych oraz falista zmiana grubości tkanki chrzęstnej.

2

Fenomen mechanizmu smarowania stawów człowieka

Ryniewicz A.M.

Tribologia

|

2011

|

nr 1

125-140

PL

W opracowaniu przedstawiono problematykę związaną z wyjaśnieniem doskonałego mechanizmu smarowania stawów człowieka. Mechanizm ten do tej pory nie został w pełni opisany ani odtworzony w Endoprotezach lub innych węzłach łożyskowych. Przeprowadzone rozważania opierają się na identyfikacji warunków tarcia i smarowania w stawach prawidłowych. Obejmują przestrzenne wyznaczenie geometrycznego układu współpracujących powierzchni stawowych, kształtu szpary stawowej, warstwowej budowy struktur chrzęstnych i kostnych, dodatkowych struktur chrzęstnych wspomagających smarowanie. W procesie smarowania ważną rolę przejmuje ciecz maziowa, dla której przeprowadzono badania reologiczne i tribologiczne. Dokonano modelowania i symulacji kontaktu struktur stawowych z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES), które wskazały na odrębny niż w warunkach technicznych mechanizm smarowania – charakterystyczny dla stawów człowieka.

EN

The problem concerned with the explanation of a perfect lubrication mechanism is presented in this research. This mechanism has neither been described nor used in any other bearing nodes so far. The major consideration has been based on the identification of friction conditions and lubrication in proper hip joints. The study includes three-dimensional determination of the geometric configuration of cooperating hip joint surfaces, the shape of joint gap, multilayer cartilaginous and bone structures, and additional cartilage structures supporting the lubrication. In the lubrication process, the important role intercepts synovial fluid for which there were made reological and tribological tests. The modelling and simulation of contact using finite element methods (FEM) were made. This simulation shows the mechanism other than in technical condition lubrication. Such a mechanism is characteristic of human hip joints.

3

Tribologoczne i materiałowe uwarunkowania stosowania endoprotez stawów

Gierzyńska-Dolna M., Wiśniewska-Weinert H., Adamus J.

Tribologia

|

2009

|

nr 1

47-62

PL

W pracy scharakteryzowano staw biodrowy jako system tribologiczny. Podano, jakie warunki należy spełniać podczas modelowania endoprotez. Wskazano na nowe kierunki rozwoju biomateriałów i endoprotez.

EN

Hip joint arthroplasty is a common operation at the Orthopaedic Surgery Departments. An increasing demand for implantation of the hip joints results from: – longer and longer life span, – improper nutrition and increasing amount of people with advanced osteoporosis, – growing amount of the car collisions, which result in bone-articular injuries, – adverse weather conditions (long snowy winters). In addition, the amount of people who need reimplantation of the endoprostheses, which have been used for 10-15 years, grows significantly. Loosening of the endoprostheses elements (mostly acetabular cup) or their wear are the main reason for reimplantation. The growing demand for hip endoprostheses inspires many scientific and research centres to work for improvement in endoprosthesis quality. The works concentrate on following problems: – increase in endoprostheses durability, – improvement in endoprosthesis functionalities by minimisation the frictional resistance and decrease in over-rigidity of the "implant-bone" system, – limitation of the wear products, – making reimplantation easier and assurance the better stability of endoprostheses clamping. In the paper hip joint as a tribological system is charcterised. Some destructive processes occurring in arthroplasty are discussed. Methods of the increase in wear resistance of polyethylene are presented. Moreover, the necessary conditions during modelling of the endoprostheses and new directions of endoprostheses development are given.

4

Geometrical identification of form of biobearings working surfaces and defect of joint cartilage.

Ryniewicz A.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2005

|

Vol. 29, nr 4

45-57

EN

In the paper there is presented the own method identification of form of biobearings working surfaces and of geometrical estimation of the articulation cartilage defects imaged using magnetic nuclear resonance. There were examined three animal and three human specimen knees using computer tomography (CD, magnetic resonance (MR) and coordinate control machine (CCM). The joint cartilage was artificial destroyed and the loss was measured. Visualization of working surfaces and assessment of geometry and size of cartilage damages using MR were performed. Then, measurements of shape joint surfaces and damages were conducted using CCM, followed by damage modelling using finite elements method in Ansys, FEMAP and NE Nastran packages. Research into CT was carried out to identify form and position of bone structures and to verify bone defects.

PL

W pracy przedstawiono własną metodę identyfikacji kształtu powierzchni roboczych biołożysk i geometrycznego szacowania rozległości uszkodzeń chrząstki stawowej obrazowanej metodą magnetycznego rezonansu jądrowego. Badaniu poddano trzy preparaty stawowe zwierzęce i trzy preparaty ludzkie stawów kolanowych, w których uszkodzono chrząstkę stawową. Preparaty zbadano z użyciem spiralnej tomografii komputerowej (TK), magnetycznego rezonansu jądrowego (MR) i współrzędnościowej maszyny pomiarowej (WMP). Przeprowadzono wizualizację powierzchni roboczych oraz oceniono geometrię i rozmiar uszkodzenia chrząstki, stosując MR. Następnie wykonano pomiary kształtu powierzchni stawowych i uszkodzenia z zastosowaniem WMP. Ubytki modelowano metodą elementów skończonych w pakietach Ansys, FEMAP i NE Nastran. Badanie TK przeprowadzono celem identyfikacji kształtu i położenia struktur kostnych oraz zweryfikowania rozmiarów ubytków kostnych.

5

Method of undeterminable coefficients for synovia flow solutions

Wierzcholski K.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

1998

|

z. 7

341-346

EN

Present paper shows the method of undeterminable coefficients for analytical solution sof the biobearing lubrication in the form of infinite series of two small parameters describing the synovial asymmetrical fluid flow solutions in biobearing gap. In this paper are considered many comparisons of present analytical solutions with the results which were obtained for the same problem but using the other analytical methods.

PL

Niniejsza praca podaje metodę współczynników nieoznaczonych dla analitycznego rozwiązania smarowania biołożysk w formie nieskończonych szeregów o dwóch małych parametrach opisujących rozwiązania dla niesymetrycznego przepływu cieczy synowialnej w szczelinie biołożyska. W pracy są rozpatrywane liczne porównania wyznaczonych rozwiązań analitycznych z rezultatami, które były uzyskane dla tego samego problemu lecz przy użyciu innych metod analitycznych.