Forma e funzione della diafisi della tibia umana

C’è un accordo sul principio che le ossa sono ottimizzate per resistere ai carichi quotidiani. Questo non è mai stato accertato per la tibia umana. Una delle principali componenti di carico nella tibia in vivo è un carico a sbalzo (con un momento flettente linearmente variabile, con la sua componente maggiore nel piano sagittale). Sei tibie cadaveriche sono state sottoposte a scansione CT. La geometria e le proprietà del materiale sono state estratte dalle scansioni CT e analizzate lungo le tibie. Una variazione lineare lungo la tibia è stata trovata per i secondi momenti di area e inerzia, e il modulo di sezione nel piano sagittale (leggermente meno lineare nel piano frontale). Al contrario, le altre proprietà (momenti polari e sezione sono) erano molto meno lineari. Questo suggerisce che la struttura è ottimizzata per resistere a un momento flettente che varia linearmente lungo la tibia. Le tibie sono state strumentate con 28 estensimetri triassiali ciascuna. La deformazione è stata misurata sotto carico a sbalzo nei piani sagittale e frontale, sotto flessione quasi costante nei piani sagittale e frontale, sotto carico torsionale e con una forza assiale. La distribuzione della deformazione era notevolmente uniforme quando il carico a sbalzo era applicato nel piano sagittale e leggermente meno uniforme quando il carico a sbalzo era applicato nel piano frontale. Le variazioni di deformazione erano di un ordine di grandezza maggiore per tutte le altre configurazioni di carico. Questo dimostra che la tibia è una struttura a sforzo uniforme (cioè ottimizzata) per il carico a sbalzo.

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