Detail publikace

Vývoj tribologického modelu lidské fascie: Vliv materiálové tuhosti a rychlosti pohybu

STREĎANSKÁ, A. NEČAS, D. VRBKA, M. KŘUPKA, I. HARTL, M. TOROPITSYN, E. HUSBY, J.

Český název

Vývoj tribologického modelu lidské fascie: Vliv materiálové tuhosti a rychlosti pohybu

Anglický název

Development of Tribological Model of Human Fascia: The Influence of Material Hardness and Motion Speed

Typ

článek v časopise ve Scopus, Jsc

Jazyk

en

Originální abstrakt

Low back pain is one of the most prevalent health disabilities worldwide. It is suggested that thoracolumbar fascia is possible causality of low back pain due to nerve innervation and pathological changes. A tribological model of fascia layers sliding across each other was developed in the present study. The influence of motion speed was investigated. The experiments were carried out in a pin-on-plate configuration using a normal load of 1 N and a range of speed from 1 to 5 Hz. Additionally, since fascia changes its structure depending on health conditions and physical activity, the influence of material hardness was studied. Therefore, different hardness of PDMS is considered to mimic different densities of the tissues. High-viscosity hyaluronic acid and low-viscosity oil were used as the lubricants. It was revealed that there is an apparent influence of lubricant viscosity with increasing material hardness. The friction increased with increasing movement speed for most of the PDMS hardness investigated. It seems the combination of high viscosity of hyaluronic acid, compliant material, and low speed can lead to low friction behaviour. Therefore, future studies will focus on finding even more compliant material for further development of the model towards mimicking the contact of human soft tissues.

Český abstrakt

Bolest spodných zad je jedním z celosvětově nejvíc rozšířených zdravotních problému vůbec. Předpokládá se, že tuto bolest způsobuje thoracolumbární fascie, a to kvůli její bohatosti na nervové zakončení a patologickým změnám, které ji postihují. Tato studie se věnuje vývoji tribologického modelu simulujícího vrstvy fascií, které po sobě klouzají. Byl zkoumán vliv rychlosti recipročního pohybu v konfiguraci pin-on-plate, při zatížení 1 N a rozsahu rychlosti od 1 do 5 Hz. Struktura fasciální tkáně se mění dle zdravotní kondice a fyzické aktivity člověka, proto byl dále zkoumán vliv materiálové tuhosti. Různé tuhosti materiálu PDMS zde simulují různé hustoty fasciálního tkaniva. Mazivem v modelu byly vysoko-viskózní a kyselina hyaluronová a nízko-viskózní olej. Výsledky ukázali závislost součinitele tření na viskozitě maziva s rostoucí materiálovou tuhostí. Tření také narůstalo s rostoucí rychlostí pohybu pro obě maziva. Kombinace vysoké viskozity kyseliny hyaluronové, poddajného materiálu a nízké rychlosti, proto může vést k velmi nízkému tření. Právě proto se budoucí studie zaměří na hledání ještě víc poddajného materiálu, který by tvořil ještě věrohodnější kontakt lidských měkkých tkaniv.

Anglický abstrakt

Low back pain is one of the most prevalent health disabilities worldwide. It is suggested that thoracolumbar fascia is possible causality of low back pain due to nerve innervation and pathological changes. A tribological model of fascia layers sliding across each other was developed in the present study. The influence of motion speed was investigated. The experiments were carried out in a pin-on-plate configuration using a normal load of 1 N and a range of speed from 1 to 5 Hz. Additionally, since fascia changes its structure depending on health conditions and physical activity, the influence of material hardness was studied. Therefore, different hardness of PDMS is considered to mimic different densities of the tissues. High-viscosity hyaluronic acid and low-viscosity oil were used as the lubricants. It was revealed that there is an apparent influence of lubricant viscosity with increasing material hardness. The friction increased with increasing movement speed for most of the PDMS hardness investigated. It seems the combination of high viscosity of hyaluronic acid, compliant material, and low speed can lead to low friction behaviour. Therefore, future studies will focus on finding even more compliant material for further development of the model towards mimicking the contact of human soft tissues.

Klíčová slova česky

Měkké tkaniva; Poddejnost; Tření; Kyselina hyaluronová

Klíčová slova anglicky

Soft tissues; Compliance; Friction; Hyaluronic acid

Vydáno

01.06.2022

Nakladatel

Elsevier

Místo

Spojené království Velké Británie a Severního Irska

ISSN

2352-5738

Ročník

30

Číslo

2

Strany od–do

100209–100209

Počet stran

6

BIBTEX


@article{BUT178806,
  author="Alexandra {Streďanská} and David {Nečas} and Martin {Vrbka} and Ivan {Křupka} and Martin {Hartl},
  title="Development of Tribological Model of Human Fascia: The Influence of Material Hardness and Motion Speed",
  year="2022",
  volume="30",
  number="2",
  month="June",
  pages="100209--100209",
  publisher="Elsevier",
  address="Spojené království Velké Británie a Severního Irska",
  issn="2352-5738"
}