Советуем для ознакомления:

Физиология:

Популярные разделы сайта:

Физиологическая перестройка костей. Возникновение деформации кости

Естественно было предположить, что указанный в предыдущих статьях механизм перестройки кости не является специфичным только для травмы, а лежит и в основе функциональной физиологической перестройки. Однако для утверждения правильности этого предположения необходимо было объяснить, каким образом функциональная нагрузка может влиять на кровоснабжение неповрежденной кости и вызывать в ней перераспределительные нарушения микроциркуляции.

Нами было высказано предположение о том, что упругие деформации костей, возникающие при динамических нагрузках, оказывают гидродинамическое влияние на микроциркуляцию. В пользу этого представления свидетельствовали данные биомеханических экспериментов и расчетов объемного деформирования образцов кости при продольном растяжении и сжатии, которые и дали основание считать, что объемные повторяющиеся деформации должны способствовать усилению микроциркуляции в костной ткани.

Известно, что кости в физиологических условиях при физических нагрузках ведут себя как эластичные тела. Так, в норме кости во время ходьбы подвергаются переменным нагрузкам. При каждом сжатии кривизна длинной кости, представляющей слегка изогнутый цилиндр, увеличивается, а в период снятия нагрузки возвращается в исходное состояние. Так, например, в момент нагрузки усилием, равным массе тела человека, большеберцовая кость сжимается на 60 мкм или 6 слоев остеоцитов. Согласно данным специальных биомеханических экспериментов при средней двигательной активности человека изменение объема кости в течение одного цикла (сжатие—растяжение) составляет 0,02 — 0,06 %.

Это примерно соответствует показателю 0,03 — 0,05 %, полученному другими исследователями в результате биомеханических экспериментов и математических расчетов объемного деформирования образцов кости при продольном растяжении и сжатии, и соотносится со средним объемом крови и тканевой жидкости (около 0,05 % общего объема кости), протекающими через кость во время шага в результате ее деформации. Увеличение внутрикостного кровотока отмечено и in vivo при ритмической деформации большеберцовой кости кролика.

деформация кости

Биомеханическими исследованиями установлено, что в норме человек во время ходьбы совершает полный шаг в течение 1,06+0,09 с, за который большеберцовая кость претерпевает полный цикл нагрузки, состоящий из трех этапов: сжатия с изгибом назад, центрального сжатия и сжатия с изгибом вперед. В дальнейшем с помощью специальных измерительных устройств было показано, что величина деформаций на сгибание большеберцовой кости человека зависит от скорости ходьбы.

Путем графического расчета определено, что 92 + 6% деформации кости при осевой нагрузке наступает в течение первой секунды от момента приложения силового воздействия, при этом амплитуда осевого деформирования зависит от частоты переменной силовой нагрузки. Очевидно, что при частоте нагрузки более 1 Гц кость не будет успевать восстанавливать исходную длину при каждом снятии механического напряжения. Это не может не повлиять на выраженность проявлений гидродинамических эффектов упругих деформаций.

Результаты биомеханического эксперимента с приложением осевых напряжений разной величины и частоты, регистрируемых осциллографом, подтверждают, что в фазе снятия напряжения именно частотный диапазон нагрузки в 0,5 — 1,0 Гц (обычный ритм ходьбы человека) обеспечивает адекватные условия для восстановления на 92—96 % исходной длины кости. Именно при таком частотном диапазоне переменных напряжений оптимально реализуются проявления гидродинамических эффектов упругих деформаций, являющихся одним из важных физиологических механизмов обеспечения внутрикостной микроциркуляции.

По-нашему мнению, в основе механизма нарушений циркуляции крови и тканевой жидкости, а следовательно, и расстройств трофики костной ткани лежат нагрузки большей частоты (свыше 1 Гц) и достаточной продолжительности, даже не выходящие по абсолютной величине за пределы физиологических. При функциональных максимальных нагрузках относительные изменения объема кости при сжатии-растяжении увеличиваются и достигают 0,103 %, что, естественно, сказывается в большей степени на костной микроциркуляции.

- Читать далее "Гидродинамический эффект костей. Оценка деформации кости на изгиб"

Оглавление темы "Перестройка костной ткани":
1. Резекция участка диафиза лучевой кости. Постоянное продольное растяжение локтевой кости
2. Субпериостальное обнажение участка диафиза лучевой. Локтевая кость при обнажении лучевой кости
3. Влияние денервации на регенерацию кости. Рабочая гипертрофия кости
4. Компенсаторная гипертрофия кости. Частота ползучих переломов кости
5. Клиника повреждения кости при перенапряжении. Эндостальное костеобразование при перенапряжении
6. Вторичный характер ползучего перелома. Адаптация кости
7. Клиника перенапряжения кости. Диагностика патологической перестройки костей
8. Лечение патологической перестройки костей. Влияние нагрузки на структуру кости
9. Физиологическая перестройка костей. Возникновение деформации кости
10. Гидродинамический эффект костей. Оценка деформации кости на изгиб