Mechanical Properties of the Articular Cartilage-Bone Complex = 관절연골-골 복합체의 생역학적 특성
저자
Anh,Eun-Hwan (Department of Orthopedic Surgery, College of Medicine, Kon-Kuk University) ; Kabel, Jesper (Biomechanics Laboratory, University Hospital of Aarhus, Denmark) ; Linde, Frank (Biomechanics Laboratory, University Hospital of Aarhus, Denmark) ; Dalstra, Michel (Biomechanics Laboratory, University Hospital of Aarhus, Denmark)
발행기관
건국대학교 의과학연구소(The Research Institute of Medical Sciences Kon-Kuk University)
학술지명
권호사항
발행연도
1995
작성언어
English
주제어
KDC
510.4
자료형태
학술저널
수록면
29-41(13쪽)
제공처
소장기관
관절 연골 및 그에 인접한 지주뼈의 생역학적 특성을 동시에 측정할 수 있는 실험방법이 Rohl등에 의해 개발되었고, 그 방법의 reproducibility가 입증되었다. 본 연구에서는 시체 경골 근위부로부터 채취한 관절연골 및 인접한 지주뼈의 생역학적 특성을 위의 방법으로 동시에 측정하고, 이어서 subchondral bone plate에서 두 조직을 분리하여 일반적인 방법으로 측정하여 그 결과들을 비교 분석하여, 새로이 개발된 동시 측정 실험방법의 정확도(accuracy)를 알아 보고자 한다. 또한, 관절연골과 인접한 지주뼈의 생역학적 특성의 상관관계를 규명하려고 한다.
동시에 측정한 관절연골과 지주뼈의 Young's modulus가 분리되어 측정된 수치보다 통계적으로 의의있게 다르게 나타났다. 이러한 차이는 치밀한 골조직의 subchondral bone plate의 존재 및 그의 end-constraining effect로 설명할 수 있다. 두 가지 방법으로 측정된 두 조직의 Young's modulus 사이에는 각각 상관관계가 높게 나타났다(관절연골, r=0.823 ; 지주뼈, r=0.902). 또한, 탄성에너지 흡수 사이에서도 높은 상관관계가 나타났다(관절연골, r=0.930: 지주뼈,r =0.948). 이러한 결과로 미루어 보아 관절연골 및 망상골의 생역학적 특성을 동시에 측정할 수 있는 실험 방법이 두 조직의 특성을 나타낸다고 할 수 있다. 점탄성 에너지 소실은 상관관계가 낮게 나타났다.
또한 같은 한 위치에서 채취된 관절연골과 지주뼈로부터 측정된 Young's modulus 사이에는 두 가지 측정 방법 모두 통계적으로 의의 있는 상관관계를 보였다. 이는 지주뼈뿐만 아니라 관절연골의 생역학적 특성도 국소적 환경 부하에 적응한다는 사실을 보여준다.
A method allowing simultaneous determination of mechanical properties of articular cartilage and underlying trabecular bone by unconfined compression testing has been developed by Rohl et al. (1992). who also assessed the reproducibility of the method. The aim of the present study was to assess the accuracy of this method by comparing the mechanical properties of both tissues obtained by simultaneous measurement of the combined specimen with the mechanical properties of the bone and the cartilage measured separately after section at the subchondral bone plate. Furthermore, the relationship of mechanical properties between cartilage and subchondral trabecular bone was studied.
Cylindrical cartilage-bone specimens from human cadaver knees were tested under non-destructive axial compression. The test procedure was repeated using conventional methods for the bone and cartilage separately after section at the subchondral bone plate.
The stiffness of both one and cartilage was significantly larger in combined specimen than that of each bone and cartilage in separated specimen. This difference can be explained by the end-constraining effect of the dense subchondral bone plate in testing of the combined specimen. There was a close correlation between the two stiffnesses (cartilage, r=0.823 ; bone, r=0.902) as well as that between the two elastic energy storages(cartilage, r=0.930 ; bone, r=0.948) obtained in the two tests. These results indicated that test by the technique used for the combined specimen reflects the mechanical properties of both types of tissue. Viscoelastic energy dissipation showed less correlation.
The stiffnesses of bone and cartilage obtained from the same location showed a significant positive correlation (p<0.001) in both types of test. This correlation inicated that the mechanical properties of both cartilage and bone adapt to the local load.
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