A vaszkuláris porozitás a regionális mechanikai igénybevételt tükrözi
A csont vaszkularizációjával kapcsolatos pórusok, beleértve a reszorpciós öblöket és a Havers-csatornákat, a mechanikusan indukált modellezés és átalakítás termékei. A csontmodellezés során a csontból koncentrikus lamellák vesznek körül egy eret, és egy primer csontot hoznak létre, amelynek központi pórusa érhálózatot tartalmaz (Stout és mtsai., 1999; Burr és Akkus, 2014). A csont újjáépítése a csonton keresztül alagutat ásó oszteoklasztokkal kezdődik, amelyek “vágókúpot” képeznek, amely keresztmetszetben egy nagy, szabálytalan alakú pórusnak, úgynevezett “reszorpciós öbölnek” tűnik (Stout és Crowder, 2011; van Oers és mtsai., 2008). Ha a mechanikai terhelés és a fiziológiai kapacitás elegendő ahhoz, hogy új csont képződését indukálja, a reszorpciós öblöt koncentrikus csontlamellák töltik ki, és egy másodlagos csontot hoznak létre, amelynek központi pórusát “Havers-csatornának” nevezik (Burr és Akkus, 2014). Ha a csontképződés nem teljes, a reszorpciós öböl nagy pórus formájában megmarad. A csontvelő üregéhez közeli szomszédos reszorpciós öblök hatalmas “trabekularizált” pórusokká egyesülhetnek, ha interstitialis régióik reszorpcióra kerülnek (Zebaze et al., 2009).
Az egyes érpórusok elágazó események és keresztirányú csatornák által összekapcsolt komplex háromdimenziós hálózatot alkotnak, amelyeket néha “Volkmann-csatornáknak” neveznek (Tappen, 1977; Stout et al., 1999). Bár a keresztirányú csatornákat és a Volkmann-csatornákat néha felcserélhető kifejezésekként használják, Maggiano et al. (2016) megjegyzi a történelmi megkülönböztetést. Volkmann (1863) eredeti leírása az osteomyelitis során kialakuló ércsatornákra utalt, amelyek kitörnek a Havers-rendszerükből, hogy a szomszédos csontot csatornázzák. Ezért ezekből a Volkmann-kanálokból hiányoznak a környező lamellák (Jaffe, 1929; Cooper et al., 1966). Tappen (1977) olyan transzverzális csatornákat ír le, amelyeket lamellák vesznek körül, mert egy remodelling eseményhez kapcsolódnak, vagy a vágókúp “kitör oldalirányban” egy meglévő BMU-ból, vagy “körbelendül” a remodelling során. Maggiano és munkatársai (2016) szinkrotron µCT segítségével megállapították, hogy a keresztirányú csatornák általában az alábbi folyamatok valamelyikén keresztül keletkeznek: (1) egy kisebb átmérőjű csatorna oldalirányú elágazása egy nagyobb átmérőjű csatornából, (2) dichotóm elágazás, amikor egy csatorna két hasonló méretű csatornára válik szét, hogy “súlyzó” alakú csontot hozzon létre, vagy (3) intraosteonális remodellezés, amely során egy fiatalabb Havers-rendszer egy meglévő, idősebb Havers-rendszert remodellez, és esetleg újra felhasználja annak érrendszerét. Az elágazási eseményeket átlagosan 2,5 mm-enként (Beddoe, 1977) és 3 mm-enként (Koltze, 1951) jelentették egy csatorna mentén.
Frost (1990) mechanosztát modellje szerint a nagy terhelés elnyomja a csontreszorpciót és csökkentenie kell a csont porozitását, míg az alacsony terhelés megengedő a csontreszorpcióra és növelnie kell a csont porozitását. Mivel a porozitás az átalakulás terméke, a porozitás intraskeletális eltérésének tükröznie kell az átalakulási sebesség intraskeletális eltérését (Cho és Stout, 2011). Például a bordák a magas turnover rátájuk miatt vélhetően hamarabb veszítenek csontot, mint a dinamikusabb és súlyt hordozó csontvázelemek (Epker és mtsai., 1965; Agnew és Stout, 2012). Hunter és Agnew (2016) azonban nem találtak szignifikáns különbségeket a százalékos porozitásban ugyanazon egyedek disztális orsócsontja, középső bordája és középső combcsontja között. Hasonlóképpen, Cole és Stout (2015) nem figyelt meg szignifikáns különbségeket a százalékos porozitásban ugyanazon egyedek combközépcsontjánál, sípcsontjánál és bordájánál egy kis mintában. Azt találták azonban, hogy a borda szignifikánsan nagyobb trabekularizált porozitást mutatott, mint a combcsont vagy a sípcsont, amelyek inkább kérgi pórusokat képeztek (Cole és Stout, 2015). A bordán az életkor előrehaladtával a kéreg kiterjedt trabekularizációja következik be, mivel az endoszteummal szomszédos pórusok összeolvadnak egymással és a csontvelő üregével. Mivel ezek a pórusok egyesülnek a csontvelő üregével, az elemzés során valószínűleg kikerülnek a pórusok számszerűsítéséből, ami elhomályosítja a porozitás valódi kapcsolatát az öregedéssel és a csont szilárdságával (Hunter és Agnew, 2016; Dominguez és Agnew, 2014). Zebaze és munkatársai (2009) azt találták, hogy a trabekularizált kéreg kizárása ~2,5-szeresen alulbecsüli a porozitást.
A középső mellkasi (4-7) bordák esetében a porózus üregek kivonása a kérgi területet jobb előrejelzővé teszi a borda töréséhez szükséges csúcserő, szerkezeti merevség és teljes energia előrejelzésére. Ezek a javulások jelentősek, de kicsik, ami arra utal, hogy a bordák csontszilárdságának előrejelzésében fontosabb a keresztmetszeti csontmennyiség mérésében tükröződő csontvesztés az endoszteumban (Dominguez és mtsai., 2016). Hasonlóképpen, a disztális orsócsontban a csonttömeg teljes csökkenése 50 és 80 éves kor között nagyrészt a porózus trabekularizációnak köszönhető az endosteumban (47%), amelyet a trabekuláris csont elvékonyodása (32%), majd a kéregben lévő pórusok kialakulása (21%) követ (Zebaze és mtsai., 2010). Ennek a “láthatatlan” trabekularizált porozitásnak az elsőbbsége egyes vázelemekben segít megmagyarázni, hogy bizonyos kóros állapotok miért tűnnek úgy, hogy egyes csontokban felgyorsítják az intrakortikális pórusképződést, másokban viszont nem. Villanueva és munkatársai (1966) például azt találták, hogy a csontritkulásos bordák intrakortikális porozitása normális volt, de a csontvelő üregének kitágulását tapasztalták, amihez kérgi elvékonyodás társult. Ezzel szemben Jowsey (1964) kiterjedt intrakortikális remodellinget írt le, növekvő számú inkomplett oszteonokkal osteoporoticus femorákban.
A porozitásról kimutatták, hogy egy keresztmetszeti síkon belül változik a regionális terhelési különbségeknek megfelelően. Az endoszteális csontvázrégiók kisebb nagyságú terheléseknek vannak kitéve, mint a csonthártyához közelebb eső régiók, és következésképpen porózusabbak. A csontbiológusok már régóta felismerték, hogy a porozitás a csonthártyától az endosteum felé haladva növekszik a különböző hosszú csontokban (pl. Jowsey, 1960; Atkinson, 1965; Martin et al., 1980; Martin és Burr, 1984a; Thomas et al., 2005; Zebaze et al., 2010). A feszültségek az endoszteumban a legalacsonyabbak, mivel ezek a régiók vannak a legközelebb a semleges tengelyhez, ahol a feszültség minimális (Martin, 1993; Thomas et al., 2005). Bár a nőstények az életkor előrehaladtával előnyben részesítik a csontvesztést az endoszteumban, a porozitás mindkét nemnél a combcsont endoszteumában a legmagasabb az élettartam során (Bousson és mtsai., 2001). Hasonlóképpen, a keresztmetszet összenyomott régiói nagy terhelésnek vannak kitéve és kevésbé porózusak, míg a megfeszített régiók alacsony terhelésnek vannak kitéve és porózusabbak, amint azt a Rocky Mountain öszvérszarvasok calcanei esetében kimutatták (Skedros et al., 1994b). A középső borda kétdimenziós vizsgálatai azt találták, hogy a vágott régió lényegesen porózusabb és trabekularizáltabb, mint a pleurális régió (Agnew és Stout, 2012; Agnew és mtsai., 2013; Cole és Stout, 2015; Dominguez és Agnew, 2016). Nem ismert azonban, hogy ez a különbség összefüggésben van-e a regionális terhelési mintázattal, így nem feltétlenül tükrözi a borda valódi terhelési környezetét vagy annak hatását a háromdimenziós pórusszerkezetre (Dominguez és Agnew, 2016).