Shape and function of the diaphysis of the human tibia

Istnieje zgoda co do zasady, że kości są zoptymalizowane, aby wytrzymać dzienne obciążenia. Nigdy nie udało się tego ustalić w przypadku ludzkiej piszczeli. Jedną z głównych składowych obciążenia w piszczeli in vivo jest obciążenie wspornikowe (z liniowo zmieniającym się momentem zginającym, z jego największą składową w płaszczyźnie strzałkowej). Zbadano, czy przekrój poprzeczny kości piszczelowej i jego zmienność wzdłuż piszczeli czynią ją optymalną strukturą w odniesieniu do takich obciążeń. Wykonano tomografię komputerową sześciu kości piszczelowych. Geometria i właściwości materiału zostały wyodrębnione z tomografii komputerowej i przeanalizowane wzdłuż piszczeli. Stwierdzono liniową zmienność wzdłuż piszczeli dla drugiego momentu powierzchni i bezwładności oraz modułu przekroju w płaszczyźnie strzałkowej (nieco mniej liniową w płaszczyźnie czołowej). Odwrotnie, pozostałe właściwości (momenty biegunowe i przekrój poprzeczny) były znacznie mniej liniowe. Sugeruje to, że konstrukcja jest zoptymalizowana do przeciwstawienia się momentowi zginającemu, który zmienia się liniowo wzdłuż piszczeli. Piszczele wyposażono w 28 tensometrów trójosiowych każdy. Odkształcenie mierzono przy obciążeniu wspornikowym w płaszczyźnie strzałkowej i czołowej, przy quasi-stałym zginaniu w płaszczyźnie strzałkowej i czołowej, przy obciążeniu skrętnym oraz przy działaniu siły osiowej. Rozkład odkształceń był wybitnie równomierny, gdy obciążenie wspornikowe było stosowane w płaszczyźnie strzałkowej i nieco mniej równomierny, gdy obciążenie wspornikowe było stosowane w płaszczyźnie czołowej. Zmiany odkształcenia były o jeden rząd wielkości większe dla wszystkich innych konfiguracji obciążenia. Pokazuje to, że kość piszczelowa jest strukturą jednorodną pod względem naprężeń (tj. zoptymalizowaną) dla obciążeń wspornikowych.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.