Brusk er fylt med væske-ca 80% av volumet av bruskvevet – som spiller viktige roller for å støtte vekt og smøre leddflater. Tap av denne væsken, kalt synovialvæske, resulterer i en gradvis reduksjon i brusk tykkelse og økning i friksjon, som er relatert til nedbrytning og leddsmerter av slitasjegikt.
siden brusk er porøs, blir væske lett presset ut av hullene over tid. Likevel tar symptomene forbundet med slitasjegikt vanligvis flere tiår å utvikle seg.
» det viktige spørsmålet er hvorfor brusk ikke deflater i løpet av dager, måneder eller år i leddene våre, » Sa David Burris, en assisterende professor I Maskinteknisk Avdeling Ved University Of Delaware. Burris og hans kolleger har foreslått en mekanisme som forklarer hvordan bevegelse kan føre til at brusk reabsorberer væske som lekker ut. Burris vil snakke om sin forskning under AVS 62nd International Symposium Og Utstilling, holdt Oktober. 18-23 i San Jose, California.
Burris og hans kolleger er ikke de første som studerer bruskdeflasjon. I 1995 brukte En Gruppe Ved Columbia ledet Av Gerard Ateshian teori for å vise at kontinuerlig knebevegelse kunne forhindre deflasjonsprosessen hvis den skjedde raskere enn væsken kunne reagere. I 2008 demonstrerte Ateshians gruppe dette fenomenet for første gang ved hjelp av en liten kule artikulert mot en bruskplugg, og viste at interstitialtrykk ble opprettholdt på ubestemt tid dersom kontaktområdet beveget seg raskere enn diffusivhastigheten til synovialvæsken.
» denne studien var det første direkte beviset på at interstitialtrykk er en levedyktig mekanisme for langsiktig laststøtte og smøring, » Sa Burris. «Det var imidlertid uklart for oss hvordan leddene våre kunne forhindre deflasjon gitt de lange perioder vi bruker sittende og stående hver dag uten noen aktiv inngangsmekanisme.»Det vil si at det må være en måte for brusk å reabsorbere væsken som lekker ut når vi ikke beveger oss.
Burris hadde en anelse om at reabsorpsjonsprosessen ble drevet av hydrodynamisk trykksetting, som oppstår når den relative bevegelsen av to flater forårsaker væske mellom dem for å akselerere i form av en trekantet kile. For eksempel, når et normalt dekk beveger seg over vann med høy hastighet, bygger trykket til en film dannes for å smøre grensesnittet; dette kalles hydroplaning, og resulterer i et komplett tap av friksjonskontroll. Hvis dekket var porøst, kunne det utvendige væsketrykket tvinge væske tilbake i dekket.
for å undersøke om hydrodynamisk trykk kunne fylle deflatert brusk, plasserte Burris og Ac Moore, En Ph. D. student, større enn gjennomsnittlige bruskprøver mot en glassflate for å sikre tilstedeværelsen av den nødvendige kilen. De fant at ved sakte glidehastigheter (mindre enn det som ville oppstå i en ledd ved typiske ganghastigheter) brusk tynning og en økning i friksjon oppstod over tid, men da glidehastigheten økte mot typiske ganghastigheter, ble effekten reversert.
siden eksperimentet involverte stasjonære kontakter – der kontakt mellom glass og brusk oppstår på et enkelt sted i stedet for å bevege seg over hele overflaten av bruskpluggen-kunne resultatene ikke forklares ved å migrere kontaktteori, som Ateshian-gruppens. Burris mener at hydrodynamisk trykk, som tvinger væskestrømmen inn i brusk, må ha motvirket væsken som er tapt for ekssudasjon.
«Vi observerte en dynamisk konkurranse mellom inngang og utgang,» Sa Burris. «Vi vet at brusk tykkelse opprettholdes over flere tiår i leddet, og dette er den første direkte innsikt i hvorfor. Det er selve aktiviteten som bekjemper den naturlige deflasjonsprosessen forbundet med interstitial smøring.»
Fremtidig arbeid For Burris og hans kolleger inkluderer å utforske implikasjonene for slitasjegikt (OA), som er forbundet med nedbrytning av brusk.
