Identifikace reologických vlastností meziobratlové ploténky in vitro metodou volných oscilací

Abstract

Identification of an intervertebral disc properties by using a free oscillation method in in vitro condition This disertation thesis introduces the original measuring method and its results aimed at identifying the character of viscoelastic forces in the respective motion components of an intervertebral disc and their mutual interactions. The method is based on the identification of the motion of a freely oscillating object placed in a center comprising the intervertebral disc when using the step mechanical excitation in the specific direction. The research was carried out on ovine and porcine (ovis domestica, sus scrofa) intervertebral discs. The measurements were performed safely within the physiological range of motions and using as fresh a sample as possible, free of preservatives. Result is a new methodology, a measurement device, a mathematically precise and original description of the non-linearity of stiffness, verification of linearity of the viscous component, and a promising description of interaction properties with the individual degrees of freedom. This method could provide more accurate values for development of intervertebral discs replacements. Key words: intervertebral disc, spinal disc, free oscillations, viscoelasticity, stiffness, intervertebral disc replacements.

Identifikace reologických vlastností meziobratlové ploténky in vitro metodou volných oscilací Tato disertační práce prezentuje originální měřící metodu a její výsledky zacílené na identifikaci charakteru viskoelastických sil jednotlivých složek pohybu meziobratlové ploténky a jejich vzájemné interakce. Metoda je založena na identifikaci pohybu volně pohybujícího se objektu, přičemž centrum pohybu tvoří meziobratlová ploténka. K vyvolání pohybu slouží mechanické buzení v konkrétním směru. Výzkum byl prováděn na meziobratlových ploténkách ovce a prasate domácího (ovis domestica, sus scrofa). Pohyb byl vyvolán pouze v rozmezí fyziologických hodnot a za použití maximálně čerstvého, konzervanty neovlivněného vzorku. Výsledkem je vývoj metodiky samotné, matematicky přesné stanovení viskoelastických parametrů meziobratlové ploténky jako celku a originální popis nelinearity tuhosti meziobratlové ploténky. Metoda by mohla poskytnout data potřebná pro vývoj náhrad meziobratlových plotének. Klíčová slova: meziobratlová ploténka, páteřní disk, volné oscilace, viskoelasticita, tuhost, ploténkové náhrady