Przewidywanie uszkodzenia chrząstki i zapobieganie mu
Choroba zwyrodnieniowa stawów charakteryzuje się degeneracją stawów, włącznie z chrząstką stawową, co powoduje wzrost tarcia i sprawia, że poruszanie się jest utrudnione i bolesne. Naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt CARTILAGE LOADING, aby określić właściwości chrząstki stawowej zapobiegające jej mechanicznemu uszkodzeniu. Jak dotąd eksperymentalne paradygmaty obciążenia nie odtwarzały precyzyjnie częstotliwości związanych z realistycznymi scenariuszami, takimi jak wzory kroku podczas chodzenia i wskaźniki impulsywnych uderzeń piętą, związane z wczesnym pojawieniem się choroby zwyrodnieniowej stawów kończyn dolnych. Technika wcześniej opracowana przez liderów projektu i oparta na dynamicznej analizie mechanicznej (DMA) umożliwia określenie właściwości chrząstki w takich warunkach. W szczególności DMA umożliwia pomiar energii magazynowanej w chrząstce dla potrzeb zachodzącego następnie odrzutu i rozproszenia lepkościowego energii. Współczynnik tych obu elementów zapewnia przelicznik pęknięcia ponieważ pęknięcia występują w wyniku magazynowania nadmiaru energii. W połączeniu z odchyleniem różnych częstotliwości możliwe jest określenie zmiany tego współczynnika jako funkcji częstotliwości obciążenia. Naukowcy wykorzystali DMA do badania właściwości lepkosprężystości chrząstki stawów kolanowych i biodrowych. Ustalili oni, że współczynnik magazynowania energii do jej rozproszenia rósł wraz z częstotliwością, podobnie jak współczynnik pęknięcia, zapewniając dowody na to, że magazynowanie nadmiaru energii w chrząstce predysponuje ją do pękania. Co ważne, skutek był niezależny od obciążenia, podkreślając bardzo ważną rolę częstotliwości obciążenia dla wywołania mechanicznego uszkodzenia chrząstki. Następnie poważne zmiany morfologiczne grubości chrząstki zostały istotnie powiązane z pomiarami magazynowania i obciążenia. Uzyskane wyniki wskazują na to, że techniki obrazowania, takie jak obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) mogłyby umożliwić nieinwazyjną ocenę narażenia na uszkodzenie chrząstki. Projekt CARTILAGE LOADING utworzył bezpośredni związek pomiędzy częstotliwością obciążenia, a uszkodzeniem chrząstki występującym niezależnie od wartości obciążenia. W szczególności wysoka częstotliwość uderzeń może predysponować chrząstkę do degeneracji. Projekt utworzył również ważne powiązanie między magazynowaniem energii i jej rozpraszaniem a grubością chrząstki, wspierając rolę technik obrazowania we wczesnym, nieinwazyjnym przewidywaniu narażenia na uszkodzenie.
