BIOMEHANI Č KI ASPEKT OSTEOGENEZE

1. BIOMEHANIČKI ASPEKT OSTEOGENEZE

2. Elementi lokomotornog sistema • Lokomotorni sistem čovjeka je čovjekov zglobno-koštano-mišićni sistem koji mu omogućava kretanje. • Ovaj sistem ima pasivni i aktivni dio • Pasivni dio su kosti i zglobovi, a aktivni dio su skeletni mišići • Sile koje djeluju na tijelo su vanjske (gravitacija) i unutrašnje koje su posljedica mišićnih kontrakcija i prenose se neposredno na kosti skeleta. Zato se kosti ponašaju po zakonima poluge, a ove poluge u sistemu povezuju zglobovi.

3. Kosti • ... Se dijele na duge, kratke i pljosnate • Duge kosti su one kod kojih je jedna dimenzija mnogo veća od drugih (ramena kost-humerus, natkoljenica –femur). • Kratke kosti imaju svetri dimenzije slične (kosti šake i stopala). • Pljosnate kosti imaju dvije dimenzije veće od treće (kosti lobanje, karlične kosti, grudna kost).

4. Zglobovi • Jednoosni ili cilindrični (slični baglami na vratima) npr. Zglob lakta, koljena, zglobovi prctiju – rotacija oko jedne ose • Dvoosni zglobovi: ili elipsoidalni, npr. Skočni zglob stopala, zglob korjena šake • Troosni zglobovi ili kuglasti: završavaju se u sfernom obliku, npr. Zglob ramena ili zglob kuka

5. Mišići • Kontrakcija i dilatacija: • Statičko i dinamičko djelovanje mišiča • Ako je dužina mišića stalna, onda on djeluje statički, a ako se mijenja u vremenu, onda je to dinamičko djelovanje. • Fiziološki presjek mišića: za vretenaste mišiće on se mjeri na najširem dijelu okomito na mišićna vlakna i predstavlja površinu ovog presjeka. • Intenzitet mišićnog djelovanja je sila koju ispoljava jedinična površina fiziološkog presjeka koji je maksimalno kontrahovan. Za sve mišiče on se kreće u rasponu od 0,6 do 1,4 MPa.

6. Koštana depozicija i apsorpcija • Koštano tkivo čine koštane ćelije koje su na površini kostiju zbijenije, a u unutrašnjosti razrjeđenije • Svaka kost je pokrivena pokosnicom (periostom) u kojoj se nalazi najveći dio mladih koštanih ćelija (osteoblasta) • Koštane ćelije neprekidno stvaraju koštano tkivo i omogućavaju rast kostiju u dužinu i u širinu – koštana depozicija (taloženje) • U graničnim oblastima mnogih šupljina kostiju nalaze se krupne ćelije – osteoklasti koje razaraju i apsorbuju unutrašnje dijelove koštanog tkiva – koštana apsorpcija

7. Funkcionalna adaptacija kostiju • Ako se stepen korištenja nekog dijela tijela ili organa uveća on će da se uveća (hipertrofiše), a ako ne, onda će on da se smanji (atrofiše). • Osteogeneza (proces nastanka i formiranja kostiju) omogućava da se kost funkcionalno adaptira na sile koje djeluju na njega i to u smislu promjene strukture i u smislu promjene forme

8. “Zakon transformacije kostiju” • 1892. Julius Wolff • “Svaka sila koja trajno ili veoma često djeluje na određenu kost mišićno-skeletnog sistema dovodi do očvršćavanja te kosti, tj.povećanja gustine koštanih ćelija i debljine kosti.” • Permanentno fizičko opterećenje kostiju ima stimulativan efekat na koštanu depoziciju.

9. Adaptacija forme kosti • Osteogeneza omogućava i trajnu adaptaciju forme kostiju u skladu sa silama koje djeluju na kost (kost se svojim izvijanjem štiti od djelovanja poprečnih ili transverzalnih sila, težeći da se postavi longitudinalno u odnosu na pravac djelovanja sile na nju). • Forma kosti se mjenja u toku života zavisno od funkcija koje vrši. • Kosti su ugaone poluge.

10. Mahanički model adaptacije forme kosti • Qa- aksijalna komponenta sile Q čije se dejstvo prenosi duž ose poluge tako da ona djeluje na zglob • Qt- transverzalna komponenta sile Q, teži da savije polugu naniže • F- sila znatno jača od komponente Qt, smanjuje učinak sile Qt

11. Ako se poluga savije tako da čini tup ugao s tjemenom u B, može se pokazati da će sile u potpunosti djelovati aksijalno, t.j. duž oba dijela poluge. • Poluga ovog oblika nije izložena transverzalnim komponentama sila i ona je u ravnoteži. S druge strane, kost je po svojoj strukturi izuzetno otporna na djelovanje aksijalnih sila, a povećana površina glave kosti štiti klizne površine u zglobu od jakih pritisaka izazvanih ovim silama.

12. Zaključujemo: • Smjer savijanja kosti je suprotan smjeru djelovanja sile. • Smjerovi sila F i Q su takvi da se njihove napadne linije uvijek sijeku u tački B, tj. u tjemenu ugla poluge. Tako može da se predvidi mjesto izmjene forme kosti pri djelovanju sila na nju • Kao što kod prave poluge rezultantna sila koja na nju djeluje mora da prolazi kroz oslonac, tako i rezultujuća R sila F i Q također prolazi kroz centar O rotacije poluge, tj.zglob. Cjelokupno djelovanje poluge na zglobnu čašicu je tada aksijalno, tj.sila na čašicu djelovaće duž ose onog dijela poluge koji ulazi u čašicu