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CARTILAGINI E DISCO
1. La cartilagine svolge una doppia funzione: (1)
1. nutrire i tessuti circostanti e diminuire l’attrito
2. distribuire in modo ottimale i carichi e diminuire l’attrito 3. dissipare i carichi e nutrire le cellule
2. I proteoglicani più abbondanti nella cartilagine sono: (1)
1. biglicani 2. decorina 3. aggrecani
3. Il contenuto di fibre di collagene nella cartilagine articolare: (1)
1. aumenta allontanandosi dalla superficie 2. diminuisce allontanandosi dalla superficie 3. risulta invariato
4. Nella ipotesi di uno spessore della cartilagine di 1 mm e di un carico di 600 kg agente su una superficie di 1 cm2,
calcolare la velocità del fluido nella cartilagine (3)
5. La deformabilità della cartilagine migliora il meccanismo di lubrificazione per squeeze film; giustificare
opportunamente l’affermazione precedente (2)
6. Il coefficiente di attrito tra due cartilagini durante il cammino è circa pari a: (1) 1. 0.1
2. 0.01
3. 0.001
7. Descrivere le modifiche principali (tipi di collagene, cellule, PG coinvolti; contenuto d’acqua, etc) che si osservano nel disco intervertebrale muovendosi daI nucleo polposo verso la periferia: (3)
8. Elencare sinteticamente i differenti tipi di lubrificazione che possono realizzarsi nella cartilagine indicando la distanza tra le due superfici cartilaginee e il valore del coefficiente di attrito: (3)
9. Illustrare il meccanismo di lubrificazione di boundary: (2)
10. Illustrare le diverse tipologie di prove sperimentali atte a valutare il coefficiente di attrito su cartilagine (2)
11. Descrivere le differenti caratteristiche dei condrociti nei diversi strati della cartilagine articolare (1)
12. Con riferimento alla figura si calcoli il coefficiente di attrito per t )150s e per t= 900 s (3)
2 sforzo tangenziale (kPa)
0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620
t(s)
3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0
carico statico soluzione salina
50 kPa 50 kPa
200 kPa
13. Con riferimento alla figura sopra riportata si tracci il diagramma coefficiente di attrito-tempo (3)
14. Illustrare le proprietà del liquido sinoviale (3)
15. Illustrare il meccanismo di sostentamento del carico da parte delle vertebre (4)
16. Elencare le differenti funzioni del liquido sinoviale (2)
17. Il fluido sinoviale differisce dal plasma in quanto: (1)
1. mancano i globuli rossi 2. abbonda di sali 3. è più viscoso
18. I proteoglicani nella cartilagine svolgono la doppia funzione di: (1)
4. diminuire la permeabilità e aumentare la viscosità 5. aumentare la permeabilità e l’elasticità
6. aggregare le fibrille di collagene e impedire la fuoriuscita dell’acqua
19. Descrivere la disposizione delle fibrille nella cartilagine articolare: (1)
Calcolare dalla formula le unità di misura della permeabilità (sistema mks) (2)
20. Confrontare i tre meccanismi di lubrificazione nelle cartilagini (3)
21. Descrivere come la deformabilità della cartilagine influisce sulla distribuzione del carico sulla articolazione
sottostante (2)
22. Calcolare nella ipotesi di cilindro a parete sottile lo sforzo circonferenziale nell’anulo fibroso. Si utilizzin un carico di 100 kg, un raggio del nucleo di 1 cm ed un raggio dell’anulo di 2 cm (2)
23. Descrivere nei termini di tipologia di cellule, di tipo di collagene e di proteoglicani la composizione del disco
intervertebrale distinguendo nucleo anbnulo interno e annulo esterno (3)
24. Per lo stato di sollecitazione del disco èquale delle tre condizioni è più critica (1) 1. posizione prona
3 2. posizione seduta
3. posizione eretta
25. Disegnare un grafico che mostri l’andamento della pressione nel disco intervertebrale (2)
26. Calcolare la velocità di efflusso di fluido da una cartilagine nell’ipotesi (che il carico sia pari a 400 kg, il
coefficiente di permeabilità sia pari a 10-15 (2)
27. Descrivere l’influenza delle modalità di prova, (statica o dinamica, tipo di fluido utilizzato), sulla
determinazione del coefficiente di attrito di una cartilagine: (3)
28. Illustrare il significato della figura (4)
sforzo tangenziale (kPa)
0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620
t(s)
3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0
carico statico soluzione salina
50 kPa 50 kPa
200 kPa
29. Quali sono i fattori che influenzano la fuoriuscita di fluido dalla cartilagine? (3)
30. Illustrare brevemente i tre principali approcci sperimentali utilizzati per valutare il coefficiente di attrito di una
cartilagine: (2)
31. Elencare le diverse tipologie di cartilagine nel corpo umano (1)
32. Disegnare in un grafico l’andamento qualitativo del coefficiente di attrito corrispondente al la prova descritta
nel grafico (4)
sforzo tangenziale (kPa)
0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620
t(s)
3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0
carico statico soluzione salina
50 kPa 50 kPa
200 kPa
33. Con riferimento alla figura sopra riportata calcolare il coefficiente di attrito per t=180 s (2)
4
34. Il meccanismo di lubrificazione meno efficace è: (1)
1. la lubrificazione di boundary 2. la lubrificazione idrodinamica 3. la lubrificazione squeeze film
35. Nella parte esterna dell’anello fibroso del disco intervertebrale le cellule sono principalmente: (1) 1. condrociti
2. tenociti 3. fibroblasti
36. Descrivere i tipi di proteoglicani presenti nel disco intervertebrale e la loro funzione: (2)
37. Indicare il range fisiologico del valore della permeabilità (2)
38. Calcolare lo stato di sforzo nell’anello fibroso a fronte di un carico assiale di 5 kN nell’ipotesi che il diametro di nucleo ed anello siano rispettivamente pari a 4 e 5 cm. Indicare di quale sforzo si tratta. (3)
39. Descrivere l’origine della natura viscoelastica della cartilagine articolare (2)
40. In posizione seduta, rispetto alla posizione eretta, lo stato di sollecitazione nel disco intervertebrale è: (1) 1. il doppio
2. la metà
3. lievemente maggiore
41. Elencare e descrivere sinteticamente le principali funzioni della cartilagine articolare (2)
42. Illustrare le diverse tipologie di prove sperimentali atte a valutare il coefficiente di attrito su cartilagine (3)
43. Si descriva mediante un grafico il differente comportamento a frizione di una cartilagine in condizioni statiche o
dinamiche con liquido sinoviale o con soluzione salina (3)
44. Descrivere come varia il contenuto di proteoglicani nel disco intervertebrale passando dal nucleo alla periferia (3)
45. Si calcoli la velocità di essudazione nella cartilagine nell’ipotesi di una cartilagine spessa 1 mm, un’area di contatto di 1 cm2, un carico di 200kg e un coefficiente di permeabilità di 10-14 (3)
46. Descrivere il meccanismo di lubrificazione elastoidrodinamico specificando gli effetti benefici della elasticità (3)
47. Nella parte esterna dell’anello fibroso del disco intervertebrale i proteoglicani presenti sono: (1) 1. condrociti
2. aggrecani 3. decorina
48. illustrare le ragioni per cui le fibrille di collagene nell’anulo sono inclinate in modo alternato: (3)
5
49. Calcolare la velocità media del liquido sinoviale nell’ipotesi di minima permeabilità (nell’ambito del range
fisiologico) e di un carico di 100 kg (3)
50. Illustrare l’origine del liquido sinoviale (2)
51. Illustrare sinteticamente le parti che compongono il disco intervertebrale (3)
52. Si descriva mediante un grafico il differente comportamento a frizione di una cartilagine in condizioni statiche o
dinamiche con liquido sinoviale o con soluzione salina (3)
53. La percentuale in peso di acqua nella cartilagine articolare è: (1)
1. 0-20%
2. 20-60%
3. >60%
54. Il collagene della cartilagine articolare è prevalentemente: (1)
1. di tipo I 2. di tipo II 3. di tipo IV
55. Descrivere le differenti caratteristiche dei condrociti nei diversi strati della cartilagine articolare (2)
56. Scrivere (non dimostrare) l'equazione di Darcy illustrando il significato dei termini (1)
57. Il valore di permeabilità della cartilagine articolare utilizzando le unità di misura del sistema internazionale è
circa pari a: (1)
1. 10-8 2. 10-12 3. 10-15
58. Indicare le unità di misura della permeabilità nel sistema internazionale facendo riferimento alla domanda
precedente (1)
59. Al momento della applicazione del carico su una cartilagine articolare, detto carico è sostenuto: (1) 1. 100% acqua ECM, 0% matrice solida
2. 0% acqua ECM, 100% matrice solida 3. 50% acqua ECM, 50% matrice solida
60. Elencare i meccanismi di lubrificazione utilizzati dalla cartilagine (1)
61. Il meccanismo di squeeze film rispetto al meccanismo idrodinamico (1)
1. funziona in assenza di movimento relativo di scorrimento 2. funziona in presenza di movimento relativo di scorrimento 3. ha uno spessore di fluido differente
62. La pressione idrostatica nel nucleo polposo del disco intervertebrale, nell'ipotesi di geometria cilindrica, di diametro massimo del disco di 5 cm, di diametro del nucleo polposo di 3.5 cm e di carico assiale di 1000 N,
espressa in mmHg è pari a: (2)
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63. I proteoglicani presenti nella cartilagine: (1)
1. generano sforzi di taglio 2. seguono direzioni preferenziali 3. sono carichi negativamente
64. Il collagene della cartilagine articolare: (1)
1. è sollecitato a trazione 2. è sollecitato a compressione 3. è sollecitato a taglio
4. tutte le precedenti sono vere
65. Descrivere il meccanismo di lubrificazione elastoidrodinamico (2)
66. Calcolare la velocità massima di efflusso dell’acqua in una cartilagine sottoposta ad un carico di compressione per unità di area di 10 MPa, di spessore pari a 5 mm e con un valore di permeabilità di 10-14 m4/Ns (1)
67. Pochi istanti dopo avere applicato un carico su una cartilagine articolare, prima di aver raggiunto la situazione
di equilibrio asintotica: (1)
1. lo strato profondo si deforma più delle lo strato superficiale 2. viceversa
3. si deformano in ugual misura
68. Tracciare l’andamento del coefficiente di frizione relativamente all’esperimento descritto in figura. Si indichino
sull’asse delle ordinate i valori (2)
sforzo tangenziale (kPa)
0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620
t(s)
3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0
carico statico soluzione salina
50 kPa 50 kPa
200 kPa
69. Descrivere la risposta adattativa dell’osso in funzione della deformazione subita (3)
70. Descrivere la composizione dei proteoglicani nel disco intervertebrale: (2)
71. Il numero di lamelle che costituiscono il disco intervertebrale è circa: (1)
1. 20
2. 2
3. 200
72. Descrivere la composizione dei proteoglicani nel disco intervertebrale: (2)
73. Il numero di lamelle che costituiscono il disco intervertebrale è circa: (1)
1. 20
2. 2
3. 200
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74. Descrivere Il meccanismo di lubrificazione di boundary (2)
75. Calcolare lo sforzo medio circonferenziale dell’anulo in un disco intervertebrale nella ipotesi di applicare un carico di 100 kg ad un disco con nucleo di 2 cm di raggio e un annulo di 4 cm di raggio (2)
76. Esprimere lo sforzo di cui al punto precedente nel Sistema Internazionale (1)
77. Calcolare la velocità di efflusso del fluido sinoviale dalla cartilagine nella ipotesi che il coefficiente di
permeabilità sia 10-16 m4/Ns, una pressione di 50 MPa e uno spessore di 2 mm (2)
78. Dare la definizione del coefficiente di attrito tra due superfici (2)
79. Descrivere come nei vari strati del disco intervertebrale (nucleo, annulo interno e annulo esterno) variano le tipologie di cellule, di proteoglicani, di collagene e il contenuto d’acqua (2)
80. Definire la lubrificazione di squeeze film (3)
81. Il coefficiente di attrito è definito come: (2)
1. forza tangenziale su forza normale 2. forza normale su forza tangenziale 3. forza normalizzata
82. Descrivere come nei vari strati del disco intervertebrale (nucleo, annulo interno e annulo esterno) variano le tipologie di cellule, di proteoglicani, di collagene e il contenuto d’acqua (2)
83. Elencare le differenti tipologie di cartilagine e specificare i tessuti in cui sono presenti maggiormente (2)
84. Sapendo che la velocità dell’efflusso di liquido da uno spessore di cartilagine articolare di 2 mm di altezza e 1 cm di raggio con porosità pari al 65% in un esperimento di compressione confinata è pari a 150
sottoposto ad una forza di compressione di 500 kg:
a. scrivere la legge di Darcy (1)
b. assegnare un valore ragionevole alla viscosità del liquido fuoriuscito indicandone le unità di misura
nel sistema internazionale (1)
b. calcolare il valore della permeabilità della cartilagine articolare indicandone le unità di misura nel
sistema internazionale (1)
85. Spiegare come avviene il nutrimento del tessuto cartilagineo. Discutere l’effetto della convezione. (2)
86. Tracciare l’andamento del coefficiente di frizione relativamente all’esperimento descritto in figura. Si indichino
sull’asse delle ordinate i valori (2)
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sforzo tangenziale (kPa)
0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620
t(s)
3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0
carico statico soluzione salina
50 kPa 50 kPa
200 kPa
87. Descrivere le principali caratteristiche della lubrificazione idrodinamica. (2)
Quando si parla di lubrificazione elasto-idrodinamica? (1)
Le proprietà lubrificanti sono incrementate rispetto al caso della lubrificazione idrodinamica? (1)
88. Il contenuto di acqua nella cartilagine articolare: (1)
1. è maggiore nello strato superficiale 2. è maggiore negli starti profondi 3. risulta invariato nei diversi strati
89. Calcolare lo sforzo medio circonferenziale dell’anulo in un disco intervertebrale nella ipotesi di applicare un carico di 100 N ad un disco con nucleo di 3 cm di raggio e un annulo di 5 cm di raggio (3)
90. Descrivere il meccanismo di lubrificazione di squeeze film illustrando gli effetti benefici della elasticità (3)
91. Nella parte esterna dell’anello fibroso del disco intervertebrale le cellule presenti sono: (1) 1. anuloblasti
2. fibroblasti 3. condrociti
92. La permeabilità di un materiale poroelastico: (1)
1. è direttamente proporzionale al gradiente di pressione 2. si misura in m4/(N·s2)
3. dipende dal coefficiente di Poisson al quadrato 4. nessuna delle risposte è esatta
93. Scrivere (non dimostrare) la legge di Darcy spiegando il significato dei singoli termini e le relative unità di
misura. (4)
94. Illustrare le modalità di lubrificazione della cartilagine (3)
95. Il collagene nell’anulus fibrosus del disco intervertebrale è prevalentemente: (1) 1. di tipo I
2. di tipo II
3. a basso peso molecolare
96. Calcolare la tensione circonferenziale e radiale nell'anulus fibrosus del disco intervertebrale ipotizzando un carico di compressione di 100 kg e una geometria del disco assimilabile a due cilindri coassiali di raggio rispettivamente di 1 e 2 cm che rappresentano rispettivamente il nucleo polposo e l’anulus fibrosus.
9
97. Illustrare i vantaggi che l’interposizione di un liquido tra due superfici articolari induce nel trasferimento del carico rispetto ad un contatto che avviene per contatto diretto tra le superfici stesse (3)
98. Il collagene nell’nucleo polposus del disco intervertebrale è prevalentemente: (1) 1. di tipo I
2. di tipo II
3. a basso peso molecolare
99. Calcolare in prima approssimazione lo sforzo circonferenziale e radiale nell'anulus fibrosus del disco
intervertebrale ipotizzando un carico di compressione di 100 kg e una geometria del disco assimilabile a due cilindri coassiali di raggio rispettivamente di 1 e 2 cm che rappresentano rispettivamente il nucleo polposo e
l’anulus fibrosus. (4)
100. Illustrare, come, in una prova di creep, a) il carico si ripartisce all’interno di una cartilagine e b) come si deforma
la cartilagine stessa (3)
101. Il collagene della cartilagine è prevalentemente: (1)
1. di tipo I 2. di tipo II 3. di tipo IV
102. Tracciare l’andamento del coefficiente di frizione relativamente all’esperimento descritto in figura. Si indichino
sull’asse delle ordinate i valori (2)
sforzo tangenziale (kPa)
0 180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620
t(s)
3.2 2.8 2.4 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0
carico statico soluzione salina
50 kPa 50 kPa
200 kPa
103. Definire la lubrificazione di squeeze film (2)
104. Il coefficiente di attrito è definito come: (1)
1. forza tangenziale su forza normale 2. forza normale su forza tangenziale 3. forza normalizzata
105. Elencare le differenti tipologie di cartilagine e specificare i tessuti in cui sono presenti maggiormente (2)
106. Descrivere un esperimento adatto a misurare le proprietà di frizione di un materiale. Si descrivano in
particolare le modalità di prova e le grandezze da misurare, fornendone il razionale (2)
10
107. Definire la lubrificazione di boundary (modalità, spessore del meato e coefficiente di frizione) (2)
108. Il coefficiente di attrito è definito come: (1)
1. sforzo tangenziale su sforzo normale 2. forza normale su forza tangenziale 3. sforzo tangenzialeunitario
4. nessuna delle precedenti risposte è giusta
109. Illustrare, come, in una prova di creep, a) il carico si ripartisce all’interno di una cartilagine e b) come si deforma
la cartilagine stessa (3)
110. Illustrare i vantaggi che l’interposizione di un liquido tra due superfici articolari induce nel trasferimento del carico rispetto ad un contatto che avviene per contatto diretto tra le superfici stesse (3)
111. Si descriva, commentandola, l’equazione che governa il moto di un fluido in una matrice porosa e si calcoli
l’unità di misura della permeabilità (4)
112. Si descriva il meccanismo di lubrificazione elasto idrodinamico (4)
113. Si elenchino i differenti meccanismi di lubrificazione indicando il coefficiente di frizione (4)
114. Illustrare i vantaggi che l’interposizione di un liquido tra due superfici articolari induce nel trasferimento del carico rispetto ad un contatto che avviene per contatto diretto tra le superfici stesse (3)
115. Il collagene nell’nucleo polposus del disco intervertebrale è prevalentemente: (1) 1. di tipo I
2. di tipo II
3. a basso peso molecolare
116. Descrivere la struttura del disco intervertebrale ed illustrare come questo svolge la sua funzione meccanica(4)
117. Nella parte esterna dell’anello fibroso del disco intervertebrale i proteoglicani presenti sono: (1) 1. aggrecani
2. fibroblasti 3. decorina
118. Descrivere un sistema ed un protocollo per effettuare una prova di compressione confinata finalizzata allo
studio della permeabilità della cartilagine (4)
119. Si descriva il meccanismo di lubrificazione di squeeze film (4)
