SISTEMULUI OSTEO-ARTICULAR

CARTILAJUL

Functionarea biomecanica a unei articulatii este influentata de doua caracteristici

principale, si anume:

forma anatomica a suprafetelor articulare, aceasta fiind data de tipul miscarii (de

rostogolire, de alunecare sau combinata );

grosimea stratului de cartilaj care, mpreuna cu proprietatile de material si

ncarcarea aplicata, determina tensiunea mecanica din os.

Tesutul cartilaginos si gaseste utilitatea functionala n zonele n care apar presiuni

si frecari mecanice importa nte, compozitia chimica si proprietatile fizice impunndu -l

pentru micsorarea tensiunilor de contact, prin elasticitatea sa si mbunatatirea miscarii.

Exista trei tipuri de tesut cartilaginos: hialin, care acopera suprafetele osoase

articulare (diafizele), elastic, care contine n plus, fata de tesutul cartilaginos hialin, si fibre

elastice (se gaseste n pavilionul urechii, n conductul auditiv extern, n unele cartilaje ale

laringelui etc.) sifibros, care contine n substanta fundamentala un mare numar de fibre

colagene asezate paralel ntre ele si grupate n benzi (se gaseste n discurile intervertebrale,

la locul de unire a anumitor tendoane cu osul etc.).

Tesutul cartilaginos hialin permite att compresibilitatea, ct si elasticitatea atunci

cnd este supus unei ncarcari mecanice, asigurnd n acest mod amortizarea

articulara.

n figura19 este prezentata o imagine artroscopica a unei articulatii, fiind relevate

zonele

cartilaginoase ale diafizelor osoase.

Fig. 19. Cartilaj hialin

Tesutul cartilaginos este format din substanta fundamentala, din fibre si din celule

cartilaginoase (denumite condrocite ). Substanta fundamentala, mpreuna cu fibrele

formeaza, la rndul lor, matricea cartilaginoasa, constituita din 60 80 % apa, fibre de

colagen (10 20 %) si substante organice ce formeaza proteoglicanii (10 15 %).

Structura interna a unui astfel de tesut este prezentata n figurile 20 22.

Fig 20. Structura generala a unui cartilaj

Fig 21. Imagine microscopica din interiorul unui cartilaj hialin

Fig 22. Structura detaliata a unui cartilaj

Rezistenta mecanica a cartilajului la solicitarea de tractiune este mica n straturil e

adnci, aceasta fiind influentata de orientarea ntmplatoare a fibrelor de colagen. n

schimb, la suprafata cartilajului, fibrele de colagen sunt orientate paralel, aceasta avnd ca

efect cresterea rezistentei mecanice la solicitarea de tractiune. Pentr u aceasta din urma

situatie, cea mai mare rezistenta mecanica se obtine atunci cnd forta de tractiune are

directia paralela cu directia predominanta a fibrelor. Curba tensiune -deformatie specifica

este reprezentata n figura 24. Cu toate acestea, propriet atile mecanice ale cartilajului, n

privinta solicitarii de tractiune, sunt mult mai slabe dect ale ligamentelor sau tendoanelor,

explicatia putnd fi gasita att n continutul mai redus n colagen al cartilajului, ct si n

structura neomogena a tesutulu i cartilaginos.

Fig 24. Curba tensiunedeformatie functie de orientarea fibrelor

colagene

n cazul tesutului cartilaginos, la fel ca la celelalte materiale vscoelastice,

fluajul

este caracterizat de urmatoarele etape ale deformatiei:

sub actiunea fortei aplicate, la timpul initial se produce o deformatie initiala, ei;

n timp, sub actiunea fortei constante, deformatia creste, aceasta fiind deformatia

de fluaj, ef;

la un moment oarecare, deformatia totala este data de suma deformatiilor initiala si

de fluaj;

pe masura ce timpul tinde catre infinit, exista o valoare limita a fluajului (cresterea

deformatiei);

daca solicitarea (forta) este eliminata, are loc o re ducere imediata a deformatiei

materialului; deformatia continua apoi sa scada, ramnnd totusi o deformatie

reziduala care nu poate fi ndepartata.

La rndul ei, relaxarea este caracterizata de urmatoarele etape n privinta tensiunii:

aplicnd o deformatie constanta, la timpul initial se produce n material o tensiune

mecanica initiala, i;

sub actiunea aceleiasi deformatii constante, tensiunea scade n timp, ajungnd la o

valoare limita numita tensiune de relaxare, r;

eliminarea deformatiei aplicate poate cauza materialului o tensiune inversa care

scade ca valoare n timp.

Reprezentarea grafica a proprietatii de relaxare a cartilajului este data n figura 25. Dupa un

timp suficient de mare (aproximativ 15 000 secunde sau 3 6 ore) se obtine

tensiunea de relaxare, timp n care deformatia este constanta

Fig 25. Relaxarea mecanica la tesutul cartilaginous

n tabelul 4 sunt prezentate valorile ctorva dintre proprietatile fizice

generale

ale tesutului cartilaginos.

Tab 4. Proprietati fizice ale car tilajului

Coeficientul de frecare foarte mic al articulatiei sinoviale (= 0.02) este asigurat att

de cartilaj, ct si de lichidul sinovial, care, mpreuna, realizeaza o foarte buna lubrifiere a

articulatiei. ntr-o articulatie sinoviala exista doua tipu ri de lubrifiere:

lubrifierea limita, prin care se formeaza un film de fluid limita de separatie

(mono sau multimolecular) ce favorizeaza alunecarea cu abraziune minima att

ale suprafetelor de contact, ct si ale membranei sinoviale pe ea nsasi la nivelul

fundurilor de sac articulare sau pe alte structuri de parti moi; acest tip de lubrifiere

predomina la viteze relative scazute ntre elementele articulare osoase;

lubrifierea prin film de lichid , prin care se realizeaza un film de lichid ce mentine

separate suprafetele articulare; poate fi de forma lubrifierii prin compresiune,

lubrifierii hidrostatice, lubrifierii elastohidrodinamice (predominanta la miscarile

obisnuite, precum mersul) sau lubrifierii amplificate; acest tip de lubrifiere

predomina atunci cnd ncarca rea mecanica este mica iar viteza relativa a

capetelor articulare este mare.

Un alt tip de tesut cartilaginos este cel fibros, denumit si fibrocartilaj, cu un rolimportant n

dispersia tensiunilor mecanice la nivelul zonelor n care este prezent. Acest tes ut se gaseste n

zonele de insertie a tendoanelor si ligamentelor pe oase, la nivelul

meniscurilor genunchiului, n zona condrala (de legatura coaste -stern), n discurile

intervertebrale

(figura26), la nivelul simfizei pubiene etc., realiznd o mai buna fl exibilitate

n zona respectiva (torace, pelvis etc.).

Fig 26. Disc intervertebral