Project detail

Tření a mazání implantátů malých kloubů vyráběných aditivní technologií 3D tisku kovů

Duration: 01.01.2022 — 31.12.2024

Funding resources

Czech Science Foundation - Standardní projekty

- whole funder (2022-01-01 - 2024-12-31)

On the project

Artróza není doménou jen velkých kloubů člověka jako je kyčel a koleno, ale také často postihuje malé klouby na ruce a noze. Jednou z možností léčby těžkých forem artrózy je aplikace implantátu, který zajistí požadovanou artikulaci a uleví pacientovi od bolesti. V poslední době výrobci implantátů diskutují možnosti výroby náhrad malých kloubů nekonvenčními technologiemi jako je 3D tisk z titanových prášků. Výhodou takto aditivně vyráběné náhrady je zjednodušení její konstrukce a výroba na míru pro konkrétního pacienta. Předkládaný projekt se zaměří na hodnocení tribologických vlastností kontaktních povrchů konvenčně a aditivně vyráběných náhrad malých kloubů, které budou analyzovány pomocí simulátoru kloubu a fluorescenční mikroskopie. Navržená metodika umožní posoudit vývoj tloušťky mazacího filmu a současně měřit součinitel smykového tření v kontaktu. Výsledky projektu přinesou jasné závěry z hlediska funkce kontaktních povrchů aditivně vyráběných implantátů a výrazně tak přispějí k dalšímu pokroku v oblasti návrhu a vývoje náhrad malých kloubů.

Description in English
Arthrosis affects not only large joints, such as the hip and knee, but also small joints of the hand and foot. Severe forms of arthrosis require a joint replacement that ensures the proper articulation and relieves the patient of pain. Recently, manufacturers have been discussing the possibilities of producing small joint replacements with unconventional technologies, such as 3D printing from titanium powders. The advantage of an additively produced implant is the simplification of its design and the tailor-made production for a particular patient. The presented project will focus on the evaluation of tribological properties of contact surfaces of conventionally and additively produced small joint replacements to be analysed using a joint simulator and fluorescence microscopy. The proposed methodology will allow us to assess the film thickness formation with simultaneous measurement of friction coefficient in the contact.

Keywords
Implantát; kloubní náhrada; synoviální kapalina; tribologie; formování mazacího filmu; tření; experimentální analýza; modelový přístup; kontaktní procesy; aditivní technologie

Key words in English
Implant;joint replacement;synovial fluid;tribology;lubricant film formation;friction;experimental analysis;model approach;contact processes;additive technology

Mark

22-02154S

Default language

Czech

People responsible

Čípek Pavel, Ing., Ph.D. - fellow researcher
Odehnal Lukáš, Ing. - fellow researcher
Quinn Cheney, Ing. - fellow researcher
Ranuša Matúš, Ing., Ph.D. - fellow researcher
Vrbka Martin, prof. Ing., Ph.D. - principal person responsible

Units

Institute of Machine and Industrial Design
- (2021-04-09 - not assigned)

Results

NEČAS, D.; YARIMITSU, S.; REBENDA, D.; SHINMORI, H.; VRBKA, M.; SAWAE, Y.; MURAKAMI, T.; KŘUPKA, I. On the Replacement of Articular Cartilage: The Friction of PVA Hydrogel Layer in Hip Simulator Test. Tribology International, 2023, vol. 178, no. Part B, p. 108100-108100. ISSN: 0301-679X.
Detail

ODEHNAL, L.; RANUŠA, M.; VRBKA, M.; KŘUPKA, I.; HARTL, M. Tribological Behaviour of Ti6Al4V Alloy: An Application in Small Joint Implants. Tribology Letters, 2023, vol. 71, no. 4, p. 125-125. ISSN: 1023-8883.
Detail

ODEHNAL, L.; RANUŠA, M.; WIMMER, M.; VRBKA, M.; KŘUPKA, I. Development of lubrication film and influence on friction in a total knee replacement during a gait cycle. Tribology International, 2023, vol. 178, no. Únor, p. 108073-108073. ISSN: 0301-679X.
Detail

RANUŠA, M.; ČÍPEK, P.; VRBKA, M.; PALOUŠEK, D.; KŘUPKA, I.; HARTL, M. Tribological behaviour of 3D printed materials for small joint implants: A pilot study. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 2022, vol. 105274, no. 132, ISSN: 1751-6161.
Detail