Тип прикрепления хряща в синовиальном суставе позволяет дифференцировать суставной и волокнистый хрящи - численный анализ при бороздящем нагружении

Автор: Чадова М., Дениэл М., Галло Л.М.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 3 (65) т.18, 2014 года.

Бесплатный доступ

Суставной хрящ, мениск и суставной диск в синовиальных суставах являются хрящевидными структурами, которые различаются по составу и выполняемым функциям. Поскольку функционирование и развитие хряща зависит от условия его механического нагружения, было предположено, что различные виды хряща в синовиальном суставе могут различаться по типу прикрепления, и это оказывает влияние на напряжения и деформации в ткани. На основе численных расчетов пороупругой модели методом конечных элементов показано, что прикрепление суставного хряща к кости повышает давление интерстициальной жидкости, которое снижает нагрузку твердого матрикса и обеспечивает условия для развития гиалинового хряща. Боковое прикрепление образца в случае суставного диска и мениска приводит к значительному увеличению оттока жидкости и соответствующему повышению деформации упругого матрикса, что, возможно, объясняется более высоким содержанием фиброзной ткани. Было показано, что разница между хрящевыми тканями при различных видах крепления к синовиальному суставу в значительной степени предопределяется его механическими условиями нагружения, что оказывает влияние на его фенотип.

Еще

Гиалиновый хрящ, волокнистый хрящ, пороупругость, механобиология, метод конечных элементов

Короткий адрес: https://sciup.org/146216144

IDR: 146216144

Список литературы Тип прикрепления хряща в синовиальном суставе позволяет дифференцировать суставной и волокнистый хрящи - численный анализ при бороздящем нагружении

  • Accardi M.A., Dini D., Cann P.M. Experimental and numerical investigation of the behaviour of articular cartilage under shear loading-interstitial fluid pressurisation and lubrication mechanisms//Tribology International. -2011. -Vol. 44. -P. 565-578.
  • Ateshian G.A., Maas S., Weiss J.A. Finite element algorithm for frictionless contact of porous permeable media under finite deformation and sliding//Journal of Biomechanical Engineering. -2010. -Vol. 132, № 6. -P. 061006.
  • Carter D.R., Wong M. Modelling cartilage mechanobiology//Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. -2003. -Vol. 358, № 1437. -P. 1461-1471.
  • Coles J.M., Blum J.J., Jay G.D., Darling E.M., Guilak F., Zauscher S. In situ friction measurement on murine cartilage by atomic force microscopy//Journal of Biomechanics. -2008. -Vol. 41, № 3. -P. 541-548.
  • Colombo V., Cadova M., Gallo L.M. Mechanical behavior of bovine nasal cartilage under static and dynamic loading//Journal of Biomechanics. -2013. -Vol. 46, № 13. -P. 2137-2144.
  • Correro-Shahgaldian M.R., Colombo V., Spencer N.D., Weber F.E., Imfeld T., Gallo L.M. Coupling plowing of cartilage explants with gene expression in models for synovial joints//Journal of Biomechanics. -2011. -Vol. 44, № 13. -P. 2472-2476.
  • Elder B.D., Athanasiou K.A. Hydrostatic pressure in articular cartilage tissue engineering: from chondrocytes to tissue regeneration//Tissue Engineering. Part B. Reviews. -2009. -Vol. 15, № 1. -P. 43-53.
  • FEBio Software Suite . -URL: www.febio.org/febio/febio-documentation (дата обращения: 20.05.2014).
  • Felson D.T. Osteoarthritis as a disease of mechanics//Osteoarthritis and Cartilage/OARS, Osteoarthritis Research Society. -2013. -Vol. 21, № 1. -P. 10-15.
  • Gallo L.M., Nickel J.C., Iwasaki L.R., Palla S. Stress-field translation in the healthy human temporomandibular joint//Journal of Dental Research. -2000. -Vol. 79, № 10. -P. 1740-1746.
  • Li J., Stewart T.D., Jin Z., Wilcox R.K., Fisher J. The influence of size, clearance, cartilage properties, thickness and hemiarthroplasty on the contact mechanics of the hip joint with biphasic layers//Journal of Biomechanics. -2013. -Vol. 46, № 10. -P. 1641-1647.
  • Li L.P., Soulhat J., Buschmann M.D., Shirazi-Adl A. Nonlinear analysis of cartilage in unconfined ramp compression using a fibril reinforced poroelastic model//Clinical Biomechanics. -1999. -Vol. 14, № 9. -P. 673-682.
  • Nguyen A.M., Levenston M.E. Comparison of osmotic swelling influences on meniscal fibrocartilage and articular cartilage tissue mechanics in compression and shear//Journal of Orthopaedic Research: Official Publication of the Orthopaedic Research Society. -2012. -Vol. 30, № 1. -P. 95-102.
  • Siebold R., Axe J., Irrgang J.J., Li K., Tashman S., Fu F.H. A Computerized analysis of femoral condyle radii in ACL intact and contralateral ACL reconstructed knees using 3D CT//Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy: Official Journal of the ESSKA. -2010. -Vol. 18, № 1. -P. 26-31.
  • Stankovic S., Vlajkovic S., Boskovic M., Radenkovic G., Antic V., Jevremovic D. Morphological and biomechanical features of the temporomandibular joint disc: an overview of recent findings//Archives of Oral Biology. -2013. -Vol. 58, № 10. -P. 1475-1482.
  • Thomopoulos S., Das R., Birman V., Smith L., Ku K., Elson E.L., Pryse K.M., Marquez J.P., Genin G.M. Fibrocartilage tissue engineering: the role of the stress environment on cell morphology and matrix expression//Tissue Engineering. Part A. -2011. -Vol. 17, № 7-8. -P. 1039-1053.
  • Wilson W., van Donkelaar C.C., van Rietbergen B., Huiskes R. A fibril-reinforced poroviscoelastic swelling model for articular cartilage//Journal of Biomechanics. -2005. -Vol. 38, № 6. -P. 1195-1204.
  • Wu J.Z., Herzog W., Epstein M. Evaluation of the finite element software ABAQUS for biomechanical modelling of biphasic tissues//Journal of Biomechanics. -1998. -Vol. 31, № 2. -P. 165-169.
Еще
Статья научная