Influence of osteoarthritis on knee biomechanics: characterization of articular cartilage through experimental tests [English translation]

Tra le varie patologie, i disturbi muscolo-scheletrici si annoverano tra le patologie più diffuse in Europa (un adulto su quattro). Tra questi, l’osteoartrosi da sola colpisce il 7% della popolazione mondiale. Trattandosi di una patologia degenerativa che affligge soprattutto la popolazione anziana ed in particolare il sesso femminile, il suo impatto non è trascurabile anche da un punto di vista economico e sociale. Inoltre, i risultati meccanici reperibili in letteratura suggeriscono che anche le patologie che coinvolgono l’apparato muscolo-scheletrico potrebbero influire sulla composizione e sul comportamento dei tessuti connessi.
Pertanto, questo studio si propone di analizzare il comportamento meccanico della cartilagine articolare in presenza di osteoartrosi (OA) attraverso prove di compressione confinata e non confinata. Nel contesto della compressione confinata, è stata anche valutata l'anisotropia della cartilagine articolare, realizzando campioni sia in direzione tangenziale che normale alla superficie. Sono stati testati sei piatti tibiali umani affetti da OA, dai quali sono stati prelevati complessivamente 80 campioni. Per la prova a compressione confinata è stato usato il modello analitico bifasico isotropo per la valutazione dei risultati, mentre per la compressione non confinata il modello poroelastico fibrorinforzato. I risultati mostrano per la compressione non confinata un valore medio del modulo di Young all’equilibrio di 0.43±0.102 MPa e permeabilità media di 0.001975 mm2/ MPa·s, mentre per la compressione confinata il modulo di aggregazione medio vale 0.363±0.148 MPa e la permeabilità 0.05825 mm2/ MPa·s. Il coefficiente di Poisson è stato assunto pari a 0.2. Attraverso un'analisi statistica, non sono state rilevate differenze significative tra le due direzioni testate nella compressione confinata (p-value < 0.05), suggerendo l'assenza di anisotropia, tuttavia presente nei soggetti sani. Basandosi quindi sui risultati trovati, la cartilagine in presenza di OA sembrerebbe avere modulo di aggregazione minore, ma molto simile al modulo di Young, permeabilità maggiore in compressione confinata ed una microstruttura più ordinata rispetto alla cartilagine sana.