Vliv složení synoviální kapaliny a topografie třecích povrchů na mazání kloubních náhrad

Abstract

Hlavním účelem této diplomové práce je zjistit vliv složení synoviální tekutiny a dále vliv povrchových mikrotextur na mazání kyčelních náhrad. Pro všechny experimenty byl použit kyčelní simulátor fungující na principu kyvadla. Jako kontaktní páry byly použity kovové hlavice (CoCrMo) od firmy B Braun a acetabula z optického skla, která umožňují náhled do kontaktu. Rozměry jamek byly vytvořeny na základě rozměrů skutečných implantátů. Experimenty s povrchovými mikrotexturami simulovaly chůzi po dobu 210 s a byl pozorován vývoj mazacího filmu v závislosti na čase. Výsledky ukázaly, že všechny typy testovaných struktur zlepšily mazání v kontaktní oblasti, přičemž nejlépe dopadly čtvercové a trojúhelníkové struktury. Druhá část experimentů byla provedena na základě faktu, že složení synoviální tekutiny u zdravých lidí a u pacientů s různými stádii osteoartrózy, se liší. V rámci práce byly proto porovnány experimenty s různými modelovými tekutinami, které svým složením odpovídají různým skupinám pacientů. U modelové tekutiny, která odpovídá pacientům s osteoartrózou, byly následně provedeny experimenty s jednotlivými složkami a jejich kombinacemi, aby mohlo být detailněji popsáno, jak tyto složky ovlivňují mechanismus utváření mazacího filmu. Výsledky dokazují, že změna složení synoviální tekutiny u pacientů s osteoartrózou může mít zásadní vliv na tvorbu mazacího filmu uvnitř páru.The main objective of this diploma thesis is to determine the influence of synovial fluid compodition and the influence of surface microtextures on lubrication of hip join replacements. For all experiments, hip joint simulator based on the pendulum principle was utilized. Metal heads (CoCrMo) manufactured by B Braun company and and tailor made acetabular cups from optical glass were used as contact couples. Acetabulum dimensions were fabricated according to dimensions of real implants. Experiments with surface microtextures simulated walking cycle for 210 s and development of lubrication film over time was observed.Results have shown that all types of tested structures improved lubrication of contact area, where the best results were obtained for square and triangle shapes respectively. Second set of experiments was based on the fact, that the composition of synovial fluid of healthy people differs from the composition of patients with various stages of osteoarthritis. Therefore, experiments with different model fluids were compared, which in their composition correspond to different groups of patients. For the model fluid that corresponds to the largest number of cases, experiments with individual components and combinations thereof were subsequently performed to provide a more detailed description of how these components affect the film-forming mechanism. The results show, that a change in fluid composition of patients with osteoarthritis can have a major negative effect on fluid formation process within the pair.