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Bleiben Sie in Bewegung, um Arthrose vorzubeugen, sagen Physiker

Osteoarthritis im Knie ist eine schmerzhafte Erkrankung, von der fast die Hälfte aller Amerikaner betroffen sind - und zwei Drittel der übergewichtigen Erwachsenen. Forschung, die darauf hindeutet, dass körperliche Aktivität dazu beitragen könnte, zu verhindern, wurde diese Woche auf dem 62. Internationalen Symposium und der Ausstellung von AVS in San Jose, Kalifornien, vorgestellt.
Osteoarthritis betrifft etwa die Hälfte aller Amerikaner irgendwann in ihrem Leben.

Osteoarthritis ist eine degenerative Knochenkrankheit, die aus einer Knorpelreduktion resultiert, die zu einer Zunahme der Reibung führt.

Knorpel ist ein festes, gummiartiges Material, das die Enden der Knochen im Kniegelenk bedeckt. Es reduziert die Reibung im Gelenk und wirkt als "Stoßdämpfer".

Wenn Knorpel beschädigt oder verschlechtert wird, begrenzt es die normale Bewegung des Knies und kann erhebliche Schmerzen verursachen, und schließlich die Notwendigkeit einer Kniegelenksersatzoperation.

Ungefähr 80% des Volumens des Knorpelgewebes besteht aus Synovialflüssigkeit. Diese Flüssigkeit wird benötigt, um das Gewicht zu tragen und Gelenkflächen zu schmieren. Der Verlust von Synovialflüssigkeit, der die Abnahme der Knorpeldicke, die Zunahme der Reibung, den Knochenabbau und Gelenkschmerzen von Osteoarthritis verursacht.

Da Knorpel porös ist, wird die Synovialflüssigkeit im Laufe der Zeit aus den Löchern herausgequetscht. Tatsächlich leckt es ständig in den membranverkleideten Hohlraum zwischen den oberen und unteren Beinknochen.

Was hält den Knorpel davon ab, sich zu entleeren?

Doch die mit Osteoarthritis verbundenen Symptome brauchen normalerweise Jahrzehnte, um sich zu entwickeln; Also, was verhindert, dass der Knorpel im Laufe von Tagen, Monaten oder Jahren in den Gelenken ausklingt?

Schnelle Fakten über Arthritis
  • Im Jahr 2013 hatte jeder fünfte Amerikaner eine Arthritis diagnostiziert
  • 49,7% der über 65-Jährigen wurden mit Arthritis diagnostiziert
  • Bis 2030 wird prognostiziert, dass 67 Millionen Amerikaner über 18 eine Arthritisdiagnose haben werden.

Erfahren Sie mehr über Osteoarthritis

David Burris, ein Assistenzprofessor an der Fakultät für Maschinenbau an der Universität von Delaware, und seine Kollegen glauben, dass sie wissen, wie Bewegung dazu führen kann, dass Knorpel austretende Flüssigkeit wieder aufnimmt.

Wissenschaftler haben früher die Hypothese aufgestellt, dass eine kontinuierliche Bewegung des Knies eine Deflation verhindern kann, wenn die Bewegung schneller erfolgt als die Flüssigkeit diffundieren kann.

Mit einer kleinen Kugel, die gegen einen Knorpelpfropf gelenkig war, zeigten sie, dass der interstitielle Druck unbegrenzt aufrechterhalten wurde, wenn sich die Kontaktfläche schneller bewegte als die Diffusionsgeschwindigkeit der Synovialflüssigkeit.

Es blieb jedoch unklar, wie sich ein Kniegelenk nicht entlüftet, angesichts der langen Zeit, die es täglich ohne aktives Eingreifen verbracht hat, zu sitzen und zu stehen.

Mit anderen Worten, wie resorbiert Knorpel die austretende Flüssigkeit, wenn sich Menschen nicht bewegen?

Druck zwingt Flüssigkeit in den Knorpel zurück

Burris schlug vor, dass der Reabsorptionsprozess durch hydrodynamische Druckbeaufschlagung angetrieben werden könnte. Der Begriff hydrodynamisch bezieht sich auf das Schmierprinzip bei der Bearbeitung von Lagern; in diesem Fall das Kniegelenk.

Hydrodynamische Druckbeaufschlagung tritt auf, wenn die relative Bewegung von zwei Oberflächen bewirkt, dass Fluid zwischen ihnen in der Form eines dreieckigen Keils beschleunigt wird.

Wenn sich beispielsweise ein normaler Reifen schnell über Wasser bewegt, baut sich ein Druck auf, bis sich ein Film bildet, um die Grenzfläche zu schmieren; Das nennt man Aquaplaning. Hydroplaning führt zu einem vollständigen Verlust der Reibungskontrolle. Wenn der Reifen jedoch porös wäre, könnte der äußere Fluiddruck Fluid in den Reifen zurückdrängen.

Um zu untersuchen, ob hydrodynamische Druckbeaufschlagung deflatierten Knorpel nachfüllen kann, platzierten die Forscher überdurchschnittlich große Knorpelproben gegen eine Glasfläche, um sicherzustellen, dass ein Keil vorhanden war.

Sie fanden heraus, dass bei langsamen Gleitgeschwindigkeiten (weniger als bei einem Gelenk bei typischen Gehgeschwindigkeiten) Knorpelausdünnung und eine Zunahme der Reibung im Laufe der Zeit auftreten würde; Aber als die Gleitgeschwindigkeit in Richtung der typischen Gehgeschwindigkeit anstieg, wurde der Effekt umgekehrt.

Sie folgerten, dass hydrodynamische Drücke, die den Flüssigkeitsstrom in den Knorpel zwingen, der ausgetretenen Flüssigkeit entgegengewirkt haben müssen.

Burris sagt:

"Wir beobachteten eine dynamische Konkurrenz zwischen Input und Output [der Synovialflüssigkeit]. Wir wissen, dass die Knorpeldicke über Jahrzehnte im Gelenk erhalten bleibt, und dies ist der erste direkte Einblick in das Warum. Es ist die Aktivität selbst, die den natürlichen Deflationsprozess bekämpft mit interstitieller Schmierung. "

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