rusto on täynnä nestettä — noin 80% rustokudoksen tilavuudesta — jolla on keskeinen rooli painon tukemisessa ja nivelpintojen voitelussa. Tämän nesteen, jota kutsutaan nivelnesteeksi, häviäminen johtaa ruston paksuuden vähittäiseen vähenemiseen ja kitkan lisääntymiseen, mikä liittyy nivelrikon hajoamiseen ja nivelkipuihin.
koska rusto on huokoista, neste puristuu ajan myötä helposti ulos rei ’ istä. Silti nivelrikkoon liittyvien oireiden kehittyminen kestää yleensä vuosikymmeniä.
”tärkeä kysymys on, miksi rusto ei tyhjene päivien, kuukausien tai vuosien kuluessa nivelissämme”, sanoi Delawaren yliopiston konetekniikan osaston apulaisprofessori David Burris. Burris kollegoineen on ehdottanut mekanismia, joka selittää, miten liike voi saada ruston imeytymään ulos vuotavaan nesteeseen. Burris puhuu tutkimuksestaan AVS 62nd International Symposium ja näyttely, järjestetään Lokakuu. 18-23 San Jose, Kalifornia.
Burris kollegoineen ei ole ensimmäinen, joka on tutkinut ruston deflaatiota. Vuonna 1995 Gerard Ateshianin johtama ryhmä Columbiassa käytti teoriaa osoittaakseen, että jatkuva polven liike voisi estää deflaatioprosessin, jos se tapahtuisi nopeammin kuin neste kykenisi reagoimaan. Vuonna 2008 Ateshianin ryhmä osoitti ilmiön ensimmäistä kertaa käyttämällä pientä palleroa, joka nivellettiin rustotulppaa vasten, osoittaen, että interstitiaalinen paine säilyi loputtomiin, jos kosketusalue liikkui nopeammin kuin nivelnesteen Diffusoiva nopeus.
”tämä tutkimus oli ensimmäinen suora todiste siitä, että interstitiaalinen paine on elinkelpoinen pitkän aikavälin kuormituksen tuen ja voitelun mekanismi”, Burris sanoi. ”Meille oli kuitenkin epäselvää, miten nivelemme voisivat estää deflaatiota, kun otetaan huomioon pitkät ajat, jotka vietämme istuen ja seisten joka päivä ilman mitään aktiivista syöttömekanismia.”Eli täytyy olla jokin keino, jolla rusto voi imeä nesteen, joka vuotaa ulos, kun emme liiku.
Burrisilla oli aavistus, että takaisinimeytymisprosessin taustalla on hydrodynaaminen paineistus, joka tapahtuu aina, kun kahden pinnan suhteellinen liike saa nesteen niiden väliin kiihtymään kolmion muotoisena kiilana. Esimerkiksi, kun normaali rengas kulkee veden yli suurella nopeudella, paine kasvaa, kunnes kalvo muodostaa voidella rajapinta; tätä kutsutaan hydroplaning, ja johtaa täydelliseen kitkan hallinnan menetykseen. Jos rengas olisi huokoinen, ulkopuolinen nestepaine voisi kuitenkin pakottaa nestettä takaisin renkaaseen.
selvittääkseen, voisiko hydrodynaaminen paineistus täyttää deflatoituneen ruston, Burris ja tohtorikoulutettava A. C. Moore asettivat keskimääräistä suuremmat rustonäytteet lasia vasten tarvittavan kiilan varmistamiseksi. He havaitsivat, että hitailla liukunopeuksilla (vähemmän kuin nivelessä tyypillisillä kävelynopeuksilla) rusto oheni ja kitka lisääntyi ajan myötä, mutta liukunopeuden kasvaessa kohti tyypillisiä kävelynopeuksia vaikutus oli päinvastainen.
koska heidän kokeessaan oli kyse kiinteistä kontakteista — joissa lasin ja ruston välinen kontakti tapahtuu yhdessä kohdassa sen sijaan, että se liikkuisi koko rustotulpan pinnalla — heidän tuloksiaan ei voitu selittää siirtyvällä kontaktiteorialla, kuten Ateshian-ryhmän. Burris uskoo, että hydrodynaaminen paine, joka pakottaa nesteen virtaamaan rustoon, on kumonnut eksudaatioon menetetyn nesteen.
”havaitsimme dynaamista kilpailua syötteen ja tuotoksen välillä”, Burris sanoi. ”Tiedämme, että ruston paksuus säilyy liitoksessa vuosikymmenten ajan ja tämä on ensimmäinen suora käsitys siitä, miksi. Itse aktiivisuus torjuu luonnollista deflaatioprosessia, joka liittyy interstitiaalivoiteluun.”
Burrisin ja hänen kollegoidensa tuleva työ sisältää ruston hajoamiseen liittyvän nivelrikon vaikutusten tutkimista.
