The overall geometry of the articular surfaces of the hip and knee joints has been determined by acrylic castings. A stylus instrument tracing has determined the surface quality of the cartilage and shown that normal joint surfaces are three to fifteen times as rough as normal engineering bearings, while osteo-arthrosic joints are twenty to two hundred times as rough.
Contour maps of the load-bearing area show that in the hip this is horseshoe-shaped, disposed near the periphery of the acetabulum. It has been deduced that the contact pressure will rise to maximum values of 450 lb./sq. in. in the hip and 900 lb./sq. in. in the knee.
A reciprocating friction machine has been designed and used to study different modes of lubrication of cartilage on glass. It has been shown that under conditions of boundary lubrication the coefficient of friction falls as load increases and that at 1,000 lb./sq. in. load it is in the region of 0 1. Under boundary conditions, a value of about 60 lb./sq. in. is the ultimate frictional shear stress. Synovial fluid also acted as a boundary lubricant for rubber on glass.
A converging wedge contact produced fluid film lubrication between cartilage and glass. During a period of sliding under low load, such as the swing phase of a leg, a substantial fluid film is likely to be generated in the joint.
Large squeeze film times were obtained experimentally. By substituting these values in the standard Reynold's equation, very high values for the viscosity of synovial fluid were obtained. It is suggested that this occurs by fluid entrapment between irregularities of the cartilage surface, the squeezing of water through the small pores of the cartilage, and the production of concentrated synovial fluid on the cartilage surface. It is proposed that this action is important in the load-bearing phase of joint action, and the mechanism of fluid entrapment and enrichment has been termed "boosted lubrication".
On a determine la geometrie complete des surfaces articulares de la hanche et du genou a l' aide des moulages acryliques. Un trace obtenu par un instument pourvu d'une pointe fine de diamant a permis l'evaluation de la surface du cartilage. On a'observe que la surface du cartilage normal est trois a quinze fois plus rugueuse que celle des billes pour roulement et dans l'osteoarthrose cette rugosite est 20 a 200 fois plus accentuée.
Un trace du contour de la surface d'appui montre que dans la hanche elle est en fer de cheval et qu'elle est situee vers la peripherie de l'acetabulum. On a calcule que la pression de contact peut atteindre un maximum de 31,5 kg. par cm2 dans la hanche et 63 kg. par cm² dans le genou.
On a construit une machine a mouvement alternatif pour etudier la friction du cartilage contre le verre sous differents modes de lubrication. Dans les conditions de lubrication limitrophe le coefficient de friction tombe a mesure que la charge augmente et se trouve dans la region de 0,1 avec une charge de 70 kg./cm². Dans les mêmes conditions, 4,2 kg./cm2 constituent la derniere limite de cisaillement frictionnel. Le liquide synovial fonctionnait aussi comme lubrifiant pour la friction du caoutchouc contre le verre.
Un contact par coin convergent produisait une couche lubrifiante liquide entre le cartilage et le verre. Pendant le glissement sous un poids bas, par exemple lors de l'oscillation de la jambe, une couche appreciable peut etre engendree dans l'articulation.
On a etudie experimentalement le temps necessaire pour exprimer du cartilage le liquide synovial par friction et on a trouve ce temps tres long. En introduisant les valeurs ainsi obtenues dans l'equation de Reynold on a observe que les chiffres pour la viscosite du liquide synovial etaient tres eleves. On suggere que cela se produit parce que le liquide se touve emprisonne entre les irregularites de la surface cartilagineuse, l'eau est exprimee par les petits pores du cartilage laissant a la surface un liquide synovial concentre. On enonce la proposition que cette action est importante lorsque l'articulation en mouvement supporte une charge et a ce mécanisme d'emprisonnement et d'enrichcissement du liquide on donne le nom de "boosted lubrication" ("lubrication de renfort").
Se estableci6 la geometria completa de las superficies articulares de la cadera y de la rodilla con la ayuda de moldes acrilicos. Un trazado obtenido con un instrumento provisto de una puntilla de diamante permiti6 la valoraci6n de la calidad de la superficie del cartilago. Se observ6 que la superficie del cartilago normal es tres a quince veces mas aspera que la de una bola metalica industrial; en la osteoartrosis esta asperidad es 20 a 200 veces mayor.
Un trazado del contorno de la superficie de apoyo en la cadera muestra que este contorno reviste la forma de herradura y que esta situado en la periferia del acetabulo. Fue estimado que la presión de contacto puede alcanzar un maximo de 31,5 kg. por cm² en la cadera y 63 kg. por cm² en la rodilla.
Se ha construido una maquina de movimiento alternativo para estudiar la fricción del cartilago contra el vidrio bajo diferentes condiciones de lubricación. En las condiciones de lubricación limitrofe el coeficiente de friccion baja cuando la carga aumenta. Con una carga de 70 kg./cm² este coeficiente se halla en la region de 0,1. En las mismas condiciones, una carga de 4,2 kg./cm² constituia el ultimo limite del esfuerzo cortante friccional. El liquido sinovial actuo tambien como lubricante en la friccion del caucho contra el vidrio.
Un contacto en forma de cuna convergente producia una tela lubricante liquida entre el cartilago y el vidrio. Durante una accion de deslizamiento, con una carga baja, por ejemplo cuando la pierna oscila, una tela apreciable puede formarse en la articulación.
Se estudió experimentalmente el tiempo necesario para exprimir del cartilago, por movimiento de fricción, el liquido sinovial y se hallo este tiempo muy largo. Se sustituyeron los datos asi obtenidos en la ecuación de Reynold y se hallaron muy altas cifras para la viscosidad del liquido sinovial. Se sugiere que estos fenómenos ocurren porque el liquido se ve encerrado entre las irregularidades de la superficie cartilaginosa, el agua exprimida por los pequefios poros del cartilago, dejando en la superficie un liquido sinovial muy concentrado. Se enuncia la proposición de que esta acción es importante cuando una articulación movil lleva una carga; a este mecanismo de encarcelacion y de enriquecimiento del liquido se da el nombre de "boosted lubrication" ("lubricación de refuerzo").