ویژگی های بیومکانیکی استخوان

نحوه آرایش بلورهای هیدروکسی آپاتیت که نزدیک به هم اما در واحدهای جدا قرار گرفته اند از گسترش ترک در استخوان جلوگیری می کند زیرا ترکی که از یک بلور عبور می کند با یک تداخل روبرو خواهد شد. بنابراین یک ترک T شکل که انرژی را پراکنده و از گسترش ترک جلوگیری می کند در استخوان بوجود خواهد آمد. این فرآیند را مکانیزم «کوک ـ گوردن» می نامند.

سختی و مقاومت ایستایی استخوان متناسب با درجه معدنی بودن آن افزایش می یابد. به طوری که مقاومت نهایی استخوان، زمانی که 70 درصد آن را فاز معدنی تشکیل می دهد، سه برابر بیشتر از زمانی است که 60 درصد آن شامل مواد معدنی باشد. استخوان در هنگام تغییر شکل پلاستیکی می تواند تا قبل از شکسته شدن 6 برابر مقدار انرژی را که در مرحله تغییر شکل الاستیک یا برگشت پذیر ذخیره کرده جذب نماید. هنگامیکه استخوان در اثر اعمال بار تحت کشش قرار گیرد در آن کرنش پلاستیک ایجاد می شود. بنابراین افزایش طول پیدا می کند که این افزایش طول با کاهش بعد در سطح مقطع همراه خواهد بود. به عبارتی از ضخامت قطر استخوان کاسته می شود. این پدیده «اثر پویسون» (Poisson) نام دارد. ضریب پویسون در استخوان بین 28/0 تا 45/0 است.
استخوان در مقایسه با چدن سه برابر سبک تر بوده و ده بار انعطاف پذیرتر می باشد. با این حال میزان مقاومت کششی این دو جسم حدودا با یکدیگر برابر است. استخوان جسمی دو فازی است. یک فاز آن شامل ماتریکس یا بستر استخوانی است که بیشتر از جنس الیاف قابل کشش به نام کلاژن بوده و فاز دیگر آن شامل مواد معدنی استخوانی می باشد. فاز معدنی استخوان سخت ترین جزء آن محسوب می شود.



physiologysport