目的：關節軟骨作為承重表面，其特征在于異質性和多區域組織。頂層是關節軟骨的第一個受影響區域，這是骨關節炎等退行性疾病的結果。壓痕實驗能夠確定軟骨表層的位點依賴性（粘性）彈性特性。我們已經建立了一種可重復的微壓痕方法來測量大鼠膝軟骨的表層剛度，并確定一個膝蓋隔室內，內側和外側隔室之間，一只動物內和右膝之間以及動物之間的空間變化。

方法：使用帶有球形壓頭（荷蘭Optics11公司）的位移控制納米壓頭機（piuma）在大鼠脛骨樣品（哈倫，Wistar，雄性，12周齡）上獲得基于壓痕的力位移曲線。將樣品附著在底物上，并用補充蛋白酶抑制劑的PBS溶液覆蓋（德國羅氏）。應用不同的探頭尺寸（范圍為50-150微米）和壓痕深度（范圍4-12微米），并在900×900μm的區域內測試多個壓痕的再現性（圖1）。軟骨的有效彈性模量是根據奧利弗-法爾理論計算的球形壓痕。

結果：實驗的再現性，在同一位置的不同時間點應用單個壓痕僅發現5%的變化。然而，在900x900μm區域內軟骨剛度的空間變化是巨大的，高達20倍的變化（圖2）。因此，需要至少一系列144個壓痕（12×12網格，點間距離為82μm）才能找到該區域的可重復剛度圖，并為該區域提供可重復的平均值。對于所有動物，膝關節的側室比內側隔室硬得多（表1，P值<0.01）。此外，我們還發現動物之間的有效模量存在相當大的差異，并且每種動物內左右膝關節的模量之間的變異性甚至更高（表 2， P值<0.001）。