Running-in friction of hip joint replacements can be significantly reduced: The effect of surface-textured acetabular cup

Simple item page
dc.contributor.authorNečas, Davidcs
dc.contributor.authorKřupka, Ivancs
dc.contributor.authorHartl, Martincs
dc.coverage.issue6cs
dc.coverage.volume8cs
dc.date.issued2020-12-01cs
dc.description.abstractHip joint replacements represent the most effective way of treatment for patients suffering from joint diseases. Despite the rapid improvement of implant materials over the last few decades, limited longevity associated with wear-related complications persists as the main drawback. Therefore, improved tribological performance is required in order to extend the service life of replacements. The effect of surface texturing of UHMWPE acetabular cup was investigated in the present study. Unique tilling method was utilized for manufacturing the dimples with controlled diameter and depths on the contact surface of the cup. The experiments with four commercial femoral components and two model lubricants were realized. The main attention was paid to a coefficient of friction considering the differences between the original and the dimpled cups. Results showed remarkable lowering of friction, in general. Focusing on the simulated human synovial fluid, friction was reduced by 40% (alumina ceramic), 38.8% (zirconia toughened ceramic), 25.5% (metal), and 9.9% (oxinium). In addition, the dimples helped to keep the friction stable without fluctuations. To conclude, the paper brings a new insight into frictional behaviour of the hip replacements during running-in phase which is essential for overall implant lifespan. It is believed that proper surface texturing may rapidly improve the life quality of millions of patients and may lead to considerable financial savings.en
dc.description.abstractNáhrada kyčelního kloubu představuje nejefektivnější formu léčby pro pacienty trpící nemocemi kloubů. Navzdory významnému pokroku v oblasti vývoje kloubních materiálů v uplynulých několika desetiletích, je stále jednou z hlavních nevýhod omezená životnost náhrad, která obvykle souvisí s opotřebením povrchů. Proto je při snaze prodloužit dobu přežití implantátu třeba zlepšit tribologické parametry náhrad. Tato studie se zabývá posouzením vlivu cílené změny topografie povrchu UHMWPE kloubních jamky. Pro výrobu malých vtisků o známém průměru a hloubce byla využita unikátní metoda počítačem řízeného jemného obrábění. Byly provedeny experimenty se čtyřmi komerčními femorálními komponentami a dvěma modelovými mazivy. Hlavní pozornost byla věnována změně součinitele tření při uvažování originální a texturované jamky. V obecné rovině výsledky poukázaly na významné snížení tření. V případě použití modelové synoviální kapaliny bylo tření sníženo o 40 % (keramika na bázi oxidu hlinitého), 38,8 % (keramika s příměsí oxidu zirkoničitého), 25,5 % (kov) a 9,9 % (oxinium). Vtisky na povrchu jamky navíc významně přispěly ke stabilizaci součinitele tření bez nadměrných fluktuací. Závěrem lze konstatovat, že tento článek přináší nový pohled na třecí chování kloubních náhrad v záběhové fázi, která je zásadní z pohledu celkové životnosti implantátu. Předpokládá se, že vhodně navržená textura může významně zlepšit život milionů pacientů a povede ke značným úsporám finančních nákladů.cs
dc.formattextcs
dc.format.extent1137-1152cs
dc.format.mimetypeapplication/pdfcs
dc.identifier.citationFriction. 2020, vol. 8, issue 6, p. 1137-1152.en
dc.identifier.doi10.1007/s40544-019-0351-xcs
dc.identifier.issn2223-7690cs
dc.identifier.orcid0000-0002-3843-8732cs
dc.identifier.orcid0000-0002-9936-7480cs
dc.identifier.orcid0000-0001-5432-6645cs
dc.identifier.other162436cs
dc.identifier.researcheridI-7816-2014cs
dc.identifier.researcheridD-8147-2012cs
dc.identifier.researcheridD-8261-2012cs
dc.identifier.scopus56635672600cs
dc.identifier.scopus7005196946cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/194774
dc.language.isoencs
dc.publisherSpringercs
dc.relation.ispartofFrictioncs
dc.relation.urihttps://link.springer.com/article/10.1007/s40544-019-0351-xcs
dc.rightsCreative Commons Attribution 4.0 Internationalcs
dc.rights.accessopenAccesscs
dc.rights.sherpahttp://www.sherpa.ac.uk/romeo/issn/2223-7690/cs
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/cs
dc.subjectHip joint replacementen
dc.subjectfrictionen
dc.subjecttexturingen
dc.subjectdimpleen
dc.subjectlongevityen
dc.subjectUmělý kyčelní kloub
dc.subjecttření
dc.subjecttexturování
dc.subjectvtisk
dc.subjectživotnost
dc.titleRunning-in friction of hip joint replacements can be significantly reduced: The effect of surface-textured acetabular cupen
dc.title.alternativeTření v náhradách kyčelního kloubu v průběhu záběhové fáze může být významně sníženo: Vliv texturované kloubní jamkycs
dc.type.driverarticleen
dc.type.statusPeer-revieweden
dc.type.versionpublishedVersionen
sync.item.dbidVAV-162436en
sync.item.dbtypeVAVen
sync.item.insts2024.12.10 14:55:42en
sync.item.modts2024.12.10 13:32:07en
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Ústav konstruovánícs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
Necas2020.pdf
Size:
2.99 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Necas2020.pdf
Download
Collections
Ústav konstruování