Fenomen mechanizmu smarowania stawów człowieka

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.

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.