Function of the Menisci in the Load Transfer within the Knee Joint

Ryniewicz, A.; Ryniewicz, A. M.; Machniewicz, T.; Bojko, Ł.; Ryniewicz, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Function of the Menisci in the Load Transfer within the Knee Joint

Autorzy

Ryniewicz A. , Ryniewicz A. M. , Machniewicz T. , Bojko Ł. , Ryniewicz W.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Funkcja łąkotek w przenoszeniu obciążeń w stawie kolanowym

Języki publikacji

Abstrakty

The aim of the study was to conduct strength analysis of a knee joint in order to experimentally determine the destructive fatigue loading under the conditions of cyclic compression. Animal joints were used as the study material. They were periodically subjected to variable axial loading. The degree of joint deformity and damage to articular surfaces and menisci were globally determined after isolation of the joint structures. The application of the variant of axial loading without slip and rolling results in the rupture of the medial meniscus, which is an important biotribological structure. Fatigue testing of the joints allowed for the determination of the parameters of biomechanical extortions, which lead to the loss of normal lubrication conditions and the degradation of the meniscus and cartilage structures on the femoral condyles.

Celem jest analiza wytrzymałościowa w stawie kolanowym, która pozwala na eksperymentalne wyznaczenie niszczącego obciążenia zmęczeniowego w warunkach cyklicznego ściskania. Materiałem badań były stawy zwierzęce. Poddano je okresowo zmiennym obciążeniom osiowym. Oceniano globalnie stopień deformacji stawu oraz stopień uszkodzeń powierzchni stawowych i łąkotek po separacji struktur stawowych. Wariant obciążeń osiowych bez realizacji poślizgu i przetaczania się prowadzi do pękania łąkotki przyśrodkowej, która stanowi odpowiedzialną strukturę biotribologiczną. Badania zmęczeniowe stawów pozwoliły przybliżyć parametry wymuszeń biomechanicznych, które powodują utratę prawidłowych warunków smarowania i degradację struktur łąkotek oraz chrząstki na kłykciach kości udowej.

Słowa kluczowe

menisci fatigue testing joint deformation assessment of structures

łąkotka badania zmęczeniowe deformacja stawu ocena struktur

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2018

Tom

nr 4

Strony

81--88

Opis fizyczny

Bibliogr. 30 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Ryniewicz A.

Cracow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Laboratory of Coordinate Metrology, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Cracow, Poland

autor

Ryniewicz A. M.

AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland

autor

Machniewicz T.

AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland

autor

Bojko Ł.

AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, al. Mickiewicza 30, 30-059 Cracow, Poland

autor

Ryniewicz W.

Jagiellonian University Medical College, Faculty of Medicine, Dental Institute, Department of Dental Prosthodontics, ul. Montelupich 4, 31-155 Cracow, Poland

Bibliografia

1. Paulsen F., Waschke J., Woźniak W., Jędrzejewski K.: Sobotta-Atlas anatomii człowieka: Ogólne pojęcia anatomiczne, narządy ruchu. Elsevier Urban & Partner, Wrocław 2015.
2. Dutton M.: Orthopedics Dutton. Volume 3. Hip joint. Knee-joint. Foot. Ponds feet. Medical PZWL, Warszawa 2014.
3. Chevrier A., Nelea M., Hurtug M. B., Hoemann C. D., Buschmann M. D.: Meniscus structure in human, sheep and rabbit for animals models of meniscus repair. J Ortho Res, 27(2009), 1197–1203.
4. Ryniewicz A., Ryniewicz W., Ryniewicz A. M., Bojko Ł.: Rekonstrukcja ubytków chrząstki kolana do aplikacji skafoldów. Przegląd Elektrotechniczny, 90, 5(2014), 153–156.
5. Ryniewicz A. M.: Identification, modelling and biotribology of human joints, AGH University of Science and Technology Press, Kraków 2011.
6. Ryniewicz A., Ryniewicz A. M., Bojko Ł., Gołębiowska W., Ostrowska K., Pukaluk A.: The Evaluation of Static Deficiencies of Lower Limbs with the Use of Non-Contact Measurement, MAPAN, 2018. https://doi.org/10.1007/s12647018-0265-5.
7. Ryniewicz A. M., Ryniewicz A., Bojko Ł., Gołębiowska W., Cichoński M., Madej T.: The use of laser scanning in the procedures replacing lower limbs with prosthesis. Measurement, 112(2017), 9–15.
8. Kokkonen H. T., Suomalainen J. S., Joukainen A., Kröger H., Sirola J., Jurvelin J. S., Salo J., Töyräs, J.: In vivo diagnostics of human knee cartilage lesions using delayed CBCT arthrography. Journal of Orthopaedic research, 32, 3(2014), 403–412.
9. Hunt M. A., Birmingham T. B., Bryant D., Jones I., Giffin J. R., Jenkyn T. R., Vandervoort A. A.: Lateral trunk lean explains variation in dynamic knee joint load in patients with medial compartment knee osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage, 16, 5(2008), 591–599.
10. Miyazaki T., Wada M., Kawahara H., Sato M., Baba H., Shimada S.: Dynamic load at baseline can predict radiographic disease progression in medial compartment knee osteoarthritis. Annals of the rheumatic diseases, 61, 7(2002), 617–622.
11. Moyer R. F., Birmingham T. B., Chesworth B. M., Kean C. O., Giffin J. R.: Alignment, body mass and their interaction on dynamic knee joint load in patients with knee osteoarthritis. Osteoarthritis and cartilage, 18, 7(2010), 888–893.
12. Ryniewicz A. M., Ryniewicz A., Lekka M.: Analiza warstwy wierzchniej chrząstki stawowe z zastosowaniem nowoczesnych technik mikroskopowych. Przegląd Lekarski, 64(2007), 140–146.
13. Ryniewicz A. M., Ryniewicz A., Pukaluk A., Pałka P.: Microscopic tribological analysis of the knee joint. Tribologia, 3(2017), 147–154.
14. Choi J., Biswas R., Bae W. C., Healey R., Im M., Statum S., Chang E. Y., Du J., Bydder G. M., D’Lima D., Chung C. B.: Thickness of the meniscal lamellar layer: Correlation with indentation stiffness and comparison of normal and abnormally thick layers by using multiparametric ultrashort echo time MR imaging. Radiology, 280(2016), 161–168.
15. Fox A. J. S., Bedi A., Rodeo S. A.: The basic science of human knee menisci: structure, composition, and function. Sports Health, 4(2012), 340–351.
16. Lee J. M., Fu F. H.: The meniscus: Basic science and clinical applications. Oper. Tech. Orthop., 10(2000), 162–168.
17. Zaffagnini S., Marcheggiani Muccioli G. M., Lopomo N., Bruni D., Giordano G., Ravazzolo G., Molinari M., Marcacci M.: Prospective long-term outcomes of the medial collagen meniscus implant versus partial medial meniscectomy: a minimum 10-year follow-up study. The American Journal of Sports Medicine, 39(2011), 977–985.
18. Ortiz A., Olson S. L., Etnyre B., Trudelle-Jackson E. E., Bartlett W., Venegas-Rios H. L.: Fatigue effects on knee joint stability during two jump tasks in women. Journal of strength and conditioning research/National Strength&Conditioning Association, 24, 4(2010), 1019.
19. McLean S. G., Lucey S. M., Rohrer S., Brandon C.: Knee joint anatomy predicts high-risk in vivo dynamic landing knee biomechanics. Clinical biomechanics, 25, 8(2010), 781–788.
20. Bennell K. L., Bowles K. A., Wang Y., Cicuttini F., Davies-Tuck M., Hinman R. S.: Higher dynamic medial knee load predicts greater cartilage loss over 12 months in medial knee osteoarthritis. Annals of the rheumatic diseases, 70, 10(2011), 1770–1774.
21. Hunt M. A., Bennell K. L.: Predicting dynamic knee joint load with clinical measures in people with medial knee osteoarthritis. The Knee, 18, 4(2011), 231–234.
22. Ryniewicz A. M., Ryniewicz A., Zawiejska B., Pasowicz M., Banyś P., Trela F.: The geometrical estimation of the articulation cartilage defekt imaged using magnetic resonance. Chirurgia Kolana, Artroskopia, Traumatologia Sportowa, 2(2015), 37–43.
23. Santamaria L. J., Webster K. E.: The effect of fatigue on lower-limb biomechanics during single-limb landings: a systematic review. Journal of orthopaedic & sports physical therapy, 40, 8(2010), 464–473.
24. Thomas C. M., Fuller C. J., Whittles C. E., Sharif M.: Chondrocyte death by apoptosis is associated with the initiation and severity of articular cartilage degradation. International journal of rheumatic diseases, 14, 2(2011), 191–198.
25. Musumeci G., Loreto C., Carnazza M. L., Martinez G.: Characterization of apoptosis in articular cartilage derived from the knee joints of patients with osteoarthritis.Knee Surgery, Sports Traumatology, Arthroscopy, 19, 2(2011), 307–313.
26. Sun H. B.: Mechanical loading, cartilage degradation, and arthritis. Annals of the New York Academy of Sciences,1211, 1(2010), 37–50.
27. Englund M., Haugen I. K., Guermazi A., Roemer F. W., Niu J., Neogi T., Aliabadi P., Felson D. T.: Evidence that meniscus damage may be a component of osteoarthritis: the Framingham study. Osteoarthritis and cartilage, 24, 2(2016), 270–273.
28. Andrews S. H. J., Ronsky J. L., Rattner J. B., Shrive N. G., Jamniczky H.A.: An evaluation of meniscal collagenous structure using optical projection tomography. BMC Med. Imaging, 13(2013), 13–21.
29. Hwang Y. G., Kwoh C. K.: The METEOR trial: No rush to repair a torn meniscus. Cleveland Clinic Journal of Medicine, 81(2014), 226–232.
30. Ryniewicz A.: Ocena dokładności odwzorowania kształtu powierzchni elementów biołożysk w badaniach in vivo oraz in vitro, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2013.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-3abb48b1-0f4a-452e-a507-a84f6513a91f