Фотооптическим методом на моделях различных костей было показано, что именно мышцы, действующие в норме как проволочные оттяжки, способны нейтрализовать давление и растяжение, продуцируемые в кости влиянием сил гравитации. Эти данные подтверждены in vivo путем тензометрических измерений, которые показали, что кости в физиологических условиях "работают" на сжатие как своей вогнутой, так и выпуклой сторонами.

На этом основании кости в нормальных условиях функциональной нагрузки рассматриваются как "тела равномерного напряжения", а прочность костной ткани в любой точке эквивалентна напряжению. В то же время имеются данные биомеханических исследований об отсутствии строгого соответствия между "решеткой" механических напряжений и ориентацией костных перекладин.

Сторонники ортогональной теории рассматривали кость как чисто механическую опору, без учета особенностей конструкции кости как органа и специфики костной ткани как анизотропного материала, и не учитывали функциональное значение мышечной системы. Представители этого направления, указывая на возможную зависимость процессов костеообразования и костеразрушения от действия постоянных основных сдавливающих и растягивающих нагрузок, не раскрывали конкретных каузальных механизмов перестройки костей.

В отличие от этих представлений П. Ф. Лесгафт на основании результатов многочисленных анатомических и экспериментальных исследований особое значение в формировании структуры и формы костей придавал функции. Он установил, что при снижении мышечной деятельности кости "становятся тоньше, длиннее, уже и слабее" и, наоборот, если органы, в том числе и кости, "постепенно и последовательно возбуждаются... деятельностью", то размеры их увеличиваются.

По П. Ф. Лесгафту, двигательная функция выступает как формообразующий и трофический фактор, так как возникающие механические влияния создают различия в условиях питания, обеспечивая становление формы и внутренней структуры костей. Несмотря на то, что эти представления П. Ф. Лесгафта не раскрывают конкретных механизмов влияния функции на структурную организацию костей, они получили наиболее широкое признание и послужили мощным толчком для дальнейших исследований, в которых строение костей, суставов и мышц рассматривалось в тесной взаимосвязи и взаимовлиянии.

Биоэлектрическая теория формирования структуры и формы костей базируется на факте возникновения в деформируемой кости пьезоэлектрических эффектов. Установлено, что отрицательный заряд возникает на вогнутой, сжимаемой стороне, а положительный — на выпуклой, растягиваемой стороне кости.

Величина регистрируемых электрических потенциалов зависит от степени деформации. Эти данные и сообщения об использовании электрического тока при лечении переломов с целью положительного воздействия на репаративный процесс позволили некоторым авторам предположить, что пьезоэлектрические эффекты играют важную роль в механизме физиологической перестройки костной ткани, вызывая в положительно заряженных участках резорбцию, а в отрицательно заряженных—костеобразование. Считалось, что циклическая пьезоэлектрическая активность, вызывая сокращение протоплазмы клеток и их отростков, создает эффект насоса, способствующий циркуляции тканевой жидкости в костных канальцах и перицеллюлярных пространствах, и тем самым оказывает влияние на функциональную активность и специализацию костных клеток.

- Читать "Пьезоэлектрическая теория формирования костей. Микротравматическая теория развития костей"