הבנת המאפיינים המכניים של טרחוס היא חיונית לאבחנה של מחלות משותפות ופיתוח טיפולים יעילים.Viswoelasticity, מאפיין מפתח של cartilage, משקפת את היכולת שלה להציג הן גמישות והן התנהגות מולקולוס תחת עומס. Quantifying הנכס הזה דורש שיטות בדיקה מכניות מיוחדות שיכול למדוד במדויק כיצד טיפול מגיב לכוחות שונים לאורך זמן.

הבנה של Cartilage Visoelasticity

קרטלאז הוא רקמת חיבור צפופה, פולשנית המיישרת את הקצוות של עצמות במפרקים דיארתורודים.הפונקציות העיקריות שלה הן להפיץ עומסים, להפחית את החיכוך, ולספוג השפעה במהלך התנועה.הרקמה & #8217; ממטריקס חוץ סלולרי (ECM) מורכב בעיקר מטיפוס II קולגן, פרוטגליצרנים (לא ספק מים), ו (עד 80% למשקלציה).

הנדסת חשמל (Valvoosticity in cartilage) עולה משני מנגנונים עיקריים:0 (poroelasticityph) 1 & #8211; זרימת נוזל בין-החלי באמצעות ⁇ ECM תחת לחץ ⁇ s & #8211; ו- FLT:2intrinsic מול ⁇ siciallygiciallygation of the Primgation of the cyclgicity of the cycls and Rivation of the Flugicity of the cycls and argicity of the cycls and the Acgicity, and the Acgicity, and the Acgicity, and the Acgicity, and the Acgicity, and the Acgicity in the Acgicity, and the Acgicity in the Acgicity, and the Acgicity, and the Acgiciallygicity in the Acgiciallygiciallygiciallygicity in the Acgicial Assivesivesives of the ⁇ of the ⁇ of the ⁇ of the ⁇ of the ⁇ ⁇ sivesive

כדי ללכוד את הספקטרום המלא של ספקטרום המולסטי, פותחו כמה שיטות בדיקה מכניות, כל אחת מהן מציעה תובנות ייחודיות על נוקשות, רגיעה, מצמרר ומודולולי דינמי.הסעיפים הבאים מפורטים את הטכניקות הנפוצות ביותר, עקרונות, פרוטוקולים ומגבלות.

שיטות בדיקות מכניות מפתח

בדיקה

[ה]התמדה היא אחת השיטות הנפוצות והגוונות ביותר להערכת נטיעת הקרודות (הסברה נוקשה או שטוחה) מושכת אל פני השטח הקרומנטלי, וניתן לרשום את התגובה המעמיקה של כוח-העוצמה.

(FLT:0)עקרונות ופרוטוקולים: ההרחבה 1 (FLT:1) במהלך מבחן זיהוי טיפוסי, כוח קבוע או שיעור עקירה קבוע מוחל. עקומת ההשמדה המתקבלת מספק מדד של מודולים מיידיים (אלסטיים) והתנהגויות תלויות בזמן (Fortelatelatic Analysis, Stress or Craimposed on the Modation in the Modaneous) הוא בדרך כלל מיקרו-Dicativeative אפקטים (מסוגרטיים) של מיקרו-Ric Analysis, או עיבוד של חומרים גמישים, 000, 000, 000, 000, 000).

(ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(FLT:0) Advantages: FLT:1 רזולוציה מרחבית גבוהה (בפני עשרות מיקרונים), יכולת לבחון באוריינטציה רלוונטית מבחינה פיזיולוגית (למשל, פני שטח אמנות), והתאמה עם מפרקים שלמים.

(FLT:0) התחייבויות: FLT:1 הגיאומטריה מגע הוא לעתים קרובות פשוט; חיכוך משטח וריאציות עובי יכול לגרום חפצים. indentation רק דגימות אזורי השטח והמרכז, תכונות אזור עמוק חסר.בנוסף, אנזוטרופיה וסיבים טמאים טעונים לא נלכדים ישירות.

בדיקת רגיעה

בדיקות הרפיה מתח ליישם זן קבוע צעד (ראה FLT:0 εFLT:1 ;2 ⁇ FLT 3: 3) לדגימה של הפחמימות ולרשום את הלחץ הנובע מתקלקל לאורך זמן.המבחן מבוצע בדרך כלל בדחיסה ללא סודיות, דחיסה מוגבלת, או מתח. דחיסה ללא ספק נפוץ ביותר עבור דגימות בצורת דיסק.

(ב) ויקרא י"ד:2 ויקרא י"ד): "וַיָּבְהִיתִיתִיא אִם עַל עַמֶּה" (בראשית כ"ד).

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(FLT:0) רלוונטיות: בדיקות הרפיה מתח 1:1 מחקות את העומס המתמשך שחווה במהלך עיכוב ממושך או אי-יציבות משותפת.

(FLT:0) Advantages: FLT:1 המדידה הישירה של דעיעור מתח; מסגרות תיאורטיות מבוססות היטב; ניתן לשלב עם מדידות של חוסר יכולת.זה תקן זהב עבור קביעת מודלוסים של איזון ופרמטרים פנימיים לא רצויים.

(FLT:0) התחייבויות: 1.10.10.1 זן הצעד הנבונה אינו ממש מיידי, אשר יכול להשפיע על התגובה ההרפיה המוקדמת. זנים גדולים עלולים לגרום נזק מבני (לחתוך דיסקים אחידים) הוא קריטי ועשוי להפריע לאזור השטחי.

בדיקת Creep

בדיקות Creep הן השלימות של רגיעה מתח: עומס קבוע (או מתח) מוחל, ואת העלייה בעיוות (אימון) לאורך זמן נמדד. בדיקת Creep מספקת מידע על הציות התלות בזמן ואת יכולת העומס לטווח ארוך של cartilage.

(FLT:0)Protocol:FLT:1 מתח שנקבע (למשל, 0.1-1 MPa) מוחל לפתע על הדגימה באמצעות צלחת נוקשה בדחיסה לא מזוינת או מוגבלת.הזן המתקבל הוא רשם באופן קבוע.

(ב) [17] (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(FLT:0) רלוונטיות: התנהגות קריפט 1:1 הוא מפתח להבנת האופן שבו פענוח הקרעד תחת משקל הגוף במהלך עמידה או תנומות סטטיות.

(ב) ⁇ :0) ניתן להשתמש בנתונים: FLT:1 פיזיולוגיים רלוונטיים כי מפרקים לעתים קרובות חווים עומסים מתמשך. , נתוני Creep ניתן להשתמש כדי לחשב את יכולת ההנעה ואת המודולוס המצטבר (ראה:2HoriFLT 3:2HoriFLT:4AFLT:5) באמצעות תאוריה דו-זמנית יחסית ואינו דורש הפעלה מהירה.

(בשעה) ניתן להוביל להפחתה של דגימות או הידרדרות.בדיקות Creep רגישות לקצב הראשוני ולתנאי הגבול.

ניתוח מכני דינמי (DMA)

(הניתוח המכני דינמי) מתייחס לזן הסינוסאידים קטן (או ללחץ) בתדרים שונים וממדד את המתח המואר בשלב (או מתוח) טכניקה זו מאפיין את מדדי האחסון התלויים בתדירות (איור:0Eph:0EcioFLT:1), אובדן של Modulus (FLT:2ELTFLT 3: 3), והפסד (tan ⁇ =Falure)

(FLT:0)Protocol:FLT:1 בדרך כלל, DMA מבוצעת במתח, דחיסה, או Shear באמצעות תיקונים מיוחדים. for cartilage, oscillatory בדיקות לעתים קרובות לרוץ מוגבל או un coninated דחיסה עם amplitude קטן ( ⁇ 2% להישאר בטווח הלינילאי).

<חזק>Parameters: מודולי האחסון מייצגים את הנוקשות בשלב עם הזן החל.מודולוס אובדן משקפת את המרכיב מחוץ לphase (viscous).ההפסד מפגין יכולת לחות: ⁇ < 1 מציין התנהגות גמישה בעיקר.DMA ניתן להשתמש כדי לבנות עקומות אדים באמצעות עומס זמן (TTS) אם הם תופעות לוואי נחשבות.

(ב) [ה]: [ה]], [ה], [ה]], [ה],] [ה]], [ה]], [ה], [ה]]]], [ה]], [ה]], [ה], [ה]]], [הההתחילה], היא מגלה שינויים מבניים ב[[ה'], ב[[ה'[ה'], ב'], ו'[ה'[ה''[ה'], ב'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה'], ב'], [ה']'], [ה'[ה'[ה'[ה'], [ה'], [ה'[ה'[ה'[ה'], [ה'], [ה'], [ה'[ה'] ב'], ב'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה

(FLT:0) Advantages: 1) רגישות גבוהה לשינויים מיקרו-מבנה; לא הרסני (זנים נמוכים); ניתן לשלב עם תאים סביבתיים כדי לשלוט בטמפרטורה ובhydration. DMA מאפשר הפרדה של תרומות אלסטיות ומולקווס על פני רצף תדר.

(FLT:0) התחייבויות: ⁇ 1:1 פרשנות דורש שיקול זהיר של גאומטריה דגימות ואפקטים clamping. DMA הוא פחות מתאים ללימוד עיוותים גדולים או כישלון.ההנחה של לינאריות נכשלת בזנים גבוהים.

השוואת שיטות בדיקה

כל שיטת בדיקה מכנית שתוארה לעיל מספקת מידע ייחודי אך משלים על מהירויות של קלחוס.בחירה של שיטה תלויה בשאלה המחקרית הספציפית, היקף הריבית, ואת פערי הסחר בין פתרון מרחבי, רלוונטיות פיזיולוגית ופקפט.

בדיקה אחרונה ב-Bolk Compression Tests

[ה]הבחנה של הבדלים אזוריים על פני השטח המשותף (למשל, קונדול מוסרי מול רמת טיטביות) ניתן ליישם את הריאציות האזוריות על פני השטח המשותף (למשל, ריצוף 1) מבלי להסיר את הקרעד מן העצם.עם זאת, הוא מספק בעיקר משטח ונכסים תת-קרקעיים.

רגיעה נגד Creep

רגיעה מתח היא רגישה יותר לתגובה האלסטית המיידית והשלב המוקדם של זרימת הנוזל, בעוד שמצמר מדגיש את העיוות ארוך הטווח תחת עומס קבוע.שני הבדיקות קשורות באופן מתמטי דרך ההפיכה, אך מגבלות מעשיות (למשל, חוסר היכולת ליישם עומס מיידי) לעתים קרובות לעשות אחד נוח יותר מהשני.

DMA לעומת Quasi-Static Tests

DMA מספק נתונים של תדירות-דומיין כי הם ישירות החלים דינמיקות משותפות (למשל, טעינה השפעה במהלך gait) Quasi-static בדיקות (מתחת הרפיה / Creep) להתמקד התנהגות בזמן-דומיין תחת עומסים נייחים. DMA הוא לעתים קרובות מהיר יותר (תדירות גבוהה במבחן אחד), בעוד בדיקות חד-סטטיות דורשות דורשות יותר פעמים ניסיוניות, אבל להניב פרמטרים כגון יעילות וגמישות הם הכרחי עבור מודלים דו-פריים עבור מודלים חיוניים עבור מודלים דו-פריים.

הערכה מקיפה של מהירויות פחמימות לעתים קרובות כרוך שילוב של שיטות אלה.לדוגמה, בדיקת רגיעה בלחץ אינסטינקטציה ניתן לעקוב על ידי DMA באותו אתר באמצעות בדיקה spherical עם טעינה מחזורית.

שיקולים מעשיים לבדיקות קרטליג'

שמירה על נתונים מכניים אמינים וחדשים מחוספס דורש שליטה קפדנית של מספר גורמים ניסיוניים:

  • (FLT:0) הכנת Sample:FLT:1 , ⁇ צריך להיות מקצר טרי, נשמר עם סלין פיזיולוגי או PBS לאורך כל. הקפאת משנה את מבנה ECM ויש להימנע אלא אם כן פרוטוקולי Cryopreservation הם אימות. עבור בדיקות גדולות, תקיפים צילינדרים יש לחתוך עם מטרות מקבילים ומדיק מדויק.
  • (FLT:0) ההדרציה והנפיחות:FLT:1 קרטלאז כל הזמן להחליף נוזל עם המדיום שמסביב.סביבת הבדיקה (bath או saline טפטוף) חייב לשמור על osmolarity ו- pH. הלחץ החל מדחיסות מטען קבועה ב- ECM תורם באופן משמעותי להתנהגות מולקולטית; הגבלת נפיחות (למשל, שימוש במגבלות) יכול לשנות מכני.
  • (FLT:0) היסטוריה של ההשתלה: 1.FLT:1 תנאי (מחזורים של טעינה) מומלץ להגיע לבסיס חוזר, כפי ש- cartilage מראה היסטריה ו- thixotropy.פרוטוקול הבדיקה צריך לכלול תקופת מנוחה בין המדידות.
  • (FLT:0) תנאים: FLT:1 indentation, הגיאומטריה טיפ, חיכוך בממשק, ואת תאימות העצם הבסיסית להשפיע על התוצאות.מודלים אלמנט פיניט משמשים יותר ויותר כדי לחשב מחדש תכונות אינטריות מהנתונים של indentation.
  • (FLT:0) בקרת בטיחות: FLT:1 טמפרטורה (לעתים קרובות 3 ° C) ולחות יש לשמור.יש כמה מעבדות להשתמש בתאי מגורים מחוממים עם אמבטיות תת-קרקעיות.

יישומים במחקר ואבחון קליני

בדיקות מכניות של מהירויות פחמימות יש יישומים רחבים במחקר אוטופודי והנדסה רקמות:

  • (ב) מחקרים:0 (OA) מחקרים: ⁇ FLT:1 שינויים בפרמטרים מולקולטיים (למשל, מנוירוי אחסון מופחת, עלייה במצמר, הרפיה מהירה יותר) הם סימנים ביולוגיים מוקדמים של מטריקס השפלה.בדיקות מכניות יכולות לזהות שינויים עדינים לפני הופעתם של סימנים רדיוגרפיה, סיוע באבחון מוקדם של התקדמות המחלה.
  • (הנדסה:0) הנדסת מכונות: 1FLT 1 Scaffolds ומבנה הזחלים המהנדס חייב להתאים את התכונות המכאניות הילידים כדי להצליח:2in vivoveFLT 3: 3 בדיקות מכניות (במיוחד DMA ומשק רגיעה הלחץ) משמש כדי לייעל את תנאי התרבות, להעריך הזדווגות לאורך זמן, ולהשוות עם רקמות טבעיות.
  • (ב) [13] ניתוח ועיבוד השתל: FLT1 ידע התנהגות מולקולטית מסייע בתכנון FLT:2osteochondral AllograftsuaFLT 3 ו-Sic Plugs. Customized Testing rigs משמשים כדי למפות את התכונות המכניות של נגרמות התורם כדי להתאים את אתרי הנמען.
  • (FLT:0) בדיקות ד"ר ו mechanobiology:ראהFLT:1) בדיקות מכניות יכולות לכמת את ההשפעה של סוכנים פרמקוולוגיים (למשל מעכבי MMP) על יושרה של פחמימות.

כיוונים עתידיים

המחקר מתקדם לכיוון שיטות רלוונטיות יותר מבחינה פיזיולוגית וגבוהות עבור סיווג מולקוליזציה:

  • (FLT:0)Combined טעינה מודולליות:FreaLT:1); מכשירים חדשים ליישם במקביל דחיסה, שר, וסיבוב כדי לחקות טעינה פיזיולוגית מורכבת.מבחן רב-אקאל מגלה השפעות סינרגיסטיות כי בדיקות חד-פעמיות מתגעגעות.
  • (ב) ⁇ :0) ב[[1924]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]
  • (FLT:0) למידה של פרמטר: FLT:1 מודלים של אלמנטים סופיים הפוכה בשילוב עם רשתות עצביות יכול להפיק במהירות פרמטרים מול עקומות זיהוי, צמצום זמן הניתוח ושיפור הסתברות.
  • (FLT:0) האפיון האנרככיאלי: FLT:1 משלב ננוינטציה עם מיקרוסקופית כוח אטומי (AFM) ומאקרוסקופ DMA מספק נקודת מבט רב בקנה מידה: החל מהתאמה של סיבים קולגן בקנה מידה ננומטר ועד תאימות מלאה בקנה מידה מילימטר.
  • (FLT:0) איליין ניגודיות ונזק: אנדרל 1 (הבדיקות הנוכחיות ביותר) מניחים כינוכיות ליניארית, אך טרחוס מציג התנהגות תלויה במתח תחת עומסים גבוהים.

מסקנה

קביעת סטיות של טיפול באמצעות בדיקות מכניות חיוני לקידום מחקר בריאות משותף.טכניקות כמו אינדנרציה, הרפיה מתח, צץ, ודמה כל אחד לתרום נתונים יקר על נוקשות, זרימה נוזלית, פירוק אנרגיה, ועיוות תלוי בזמן. כמו השקיה מתודולוגית משפרת וטכנולוגיות חדשות, בדיקות אלה ימשיכו לחדד את ההבנה של טיפול ותפקוד מכני ותפקוד בסופו של דבר, שילוב אסטרטגיות הדמיה מדויקות יותר.