Implementation and validation of a protocol for the mechanical characterisation of articular cartilage by indentation of the osteochondral complex [English translation]

La cartilagine articolare è un tessuto altamente specializzato che rappresenta una parte integrante del sistema muscolo-scheletrico. Il tessuto cartilagineo è composto da una matrice solida e dal fluido interstiziale, l’interazione tra questi costituenti definisce la risposta meccanica della c artilagine. La funzione principale della cartilagine è quella di consentire il movimento relativo tra i segmenti ossei che costituiscono un’articolazione e resistere e ridistribuire sul tessuto osseo sottostante i carichi elevati generati durante le attività quotidiane. La cartilagine articolare è stata studiata utilizzando diversi approcci mirati a determinare proprietà specifiche del tessuto (tribologiche e meccaniche) su campioni di cartilagine isolata dall’osso subcondrale. Questo approccio però trascur a la risposta complessiva del compartimento osteocondrale di cui la cartilagine articolare è parte integrante. Un approccio alternativo è eseguire una prova di indentazione, prova che consente di studiare la risposta dell’intero complesso osteocondrale e di determinare il comportamento meccanico della cartilagine in situ. Numerosi studi hanno utilizzato questa tecnica per studiare la risposta, istantanea o all’equilibrio, della cartilagine articolare. I protocolli di prova si differenziano per i parametri utilizzati. Focalizzandoci sulle prove di misura della risposta istantanea, i dati disponibili in letteratura evidenziano l’importanza della scelta del tipo e del diametro dell’indentatore nonché della profondità di indentazione. Questo lavoro ha avuto l’obiettivo di standardizzare i parametri di esecuzione della prova di indentazione determinando come questi influiscono sul modulo elastico istantaneo della cartilagine. I risultati ottenuti dimostrano che è possibile ottenere risultati conf rontabili definendo la profondità di indentazione come percentuale dello spessore locale della cartilagine articolare ed eseguendo la prova con un diametro dell’indentatore superiore a 6 mm. Questo protocollo di prova sarà utilizzato sia per eseguire mappa ture dell’intera superficie articolare per determinare la risposta istantanea della cartilagine articolare sia per implementare una prova di indentazione che consenta anche di studiare le modalità di trasferimento del carico al tessuto osseo subcondrale e trabecolare con tecniche di correlazione di immagini digitali. Questo approccio integrato consentirà di studiare come patologie degenerative alterino la risposta meccanica del compartimento osteocondrale.