Towards the Understanding of Lubrication Mechanisms in Total Knee Replacements – Part I: Experimental Investigations

Abstract
This contribution is aimed at the detailed understanding of lubrication mechanisms within total knee replacement. While Part I is focused on the experimental investigation, Part II deals with the development of a predictive numerical model. Here, a knee simulator was used for direct optical observation of the contacts between a metal femoral and a transparent polymer components. Transient dynamic conditions were applied. Mimicked synovial fluids with fluorescently labelled constituents were used as the test lubricants. The results showed that -globulin forms thin boundary lubricating film, being reinforced by the interaction of phospholipids and hyaluronic acid. Further development of lubricating film is attributed to albumin layering. Based on the results, a novel lubrication model of the knee implant is proposed.
Tato studie je zaměřena na detailní porozumění mechanismů mazání v náhradě kolenního kloubu. Zatímco část I představuje experimentální pozorování, část II se zabývá vývojem prediktivního numerického modelu. V této části studie byl využit kolenní simulátor pro přímé optické pozorování kontaktu kovové femorální komponenty a vložky zhotovené z průhledného polymeru. Byly aplikovány proměnné dynamické podmínky. Jako mazivo byly využity modelové synoviální kapaliny s fluorescenčně označenými složkami. Výsledky ukázaly, že -globulin má tendenci formovat tenkou meznou vrstvu, která je vyztužená fosfolipidy v interakci s kyselinou hyaluronovou. Další nárůst mazacího filmu je připisován vrstvení albuminu. Na základě výsledků je představen nový teoretický model mazací vrstvy v kolenní náhradě.
Description
Citation
Tribology International. 2021, vol. 156, issue 4, p. 106874-106874.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301679X21000220
Document type
Peer-reviewed
Document version
Accepted version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Comittee
Date of acceptance
Defence
Result of defence
Document licence
Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Citace PRO