Ocena brak

Czynnościowa architektonika kości

Autor /wiktoria Dodano /30.12.2011

Istota gąbczasta kości na pierwrszy rzut oka robi wrażenie, że układ jej beleczek i blaszek jest zupełnie dowolny, że beleczki te krzyżują się z sobą bez żadnego planu. Dopiero dokładniejsze badanie uwidacznia charakterystyczną i stałą dla tych samych kości (w zwykłych warunkach) prawidłowość budowy. Stwierdzono, że kierunek przebiegu blaszek i beleczek istoty gąbczastej podlega tym samym ścisłym prawidłom, które obowiązują w mechanice przy budowie łuków i dźwigni złożonych z cząstek. Poddawane większemu obciążeniu słup czy dźwignia niekoniecznie muszą być lite, aby mogły mu stawić opór; mogą być zbudowane tylko z rusztowania poszczególnych części ułożonych wedle pewnych prawideł; zbudowane więc są ze znaczną oszczędnością materiału, nic nie tracąc na wytrzymałości na ciśnienie, rozciąganie czy zginanie.

Linie kierunkowe (linie sił, trajektorie), według których należy układać w takim słupie beleczki konstrukcji, działają najkorzystniej wtedy, gdy biegną równolegle do kierunku największego ciśnienia i rozciągania. Kości zbudowane są według „zasady maksimum-minimum", zyskując znacznie na lekkości przez zaoszczędzenie materiału, a nic nie tracąc na wytrzymałości.

Tego rodzaju budowę kości stwierdzili w istocie gąbczastej anatom H. Meyer1 i inżynier Culmann- z Zurychu. Culmann graficznie przedstawił układ sił w dźwigni o kształcie podobnym do szyjki kości udowej. Zgodność między obiektem natury a obiektem technicznym była daleko idąca. Parę uwag z dziedziny mechaniki ułatwi nam zrozumienie architektoniki kości. Jeżeli obciążymy jakieś ciało, powstają w nim napięcia, które tworzą układ linii sił przebiegających w trzech kierunkach przestrzeni. Linie największego ciśnienia i rozciągania nazywamy głównymi liniami napięcia lub trajektoriami; przecinają się one pod kątem prostym. Gdy wygniemy spoczywającą na dwóch słupach belkę, cząstki strony wypukłej zaczynają oddalać się od siebie i powstaje napięcie o charakterze rozciągania, gdy tymczasem na stronie wklęsłej cząstki zbliżają się do siebie i powstaje napięcie o charakterze ściskania. Między nimi leży tzw. warstwa neutralna, w której nie ma ani rozciągania, ani ściskania. W warstwie tej natomiast cząstki dążą do przesuwania się względem siebie w kierunku długości belki, powstaje napięcie o charakterze przesuwania: osiągają one swe maksimum w warstwie neutralnej i przecinają główne iinie napięcia pod kątem 45° (ryc. 122 6). Istota gąbczasta jest zbudowana według tych zasad. ma więc na ogół budowę trajektonalną. Nie oznacza to jednak, ze wszystkie układy gąbczaste są zbudowane w ten sposob: wszędzie tam gdzie pasma gąbczaste nie przecinają się pod kątem prostym, budowa trajektorialna może nie występować, np. tam gdzie istota gąbczasta tworzy delikatną siatkę dla podpory szpiku.

Nie tylko jednak istota gąbczasta wykazuje tę charakterystyczną ar-chitektonikę: widzimy ją również w istocie zbitej. Zaznaczyliśmy już poprzednio, że i jedna, i druga nie wykazują żadnych czynnościowych różnic; pasma istoty gąbczastej i pasma włókien istoty zbitej (osteony) tworzą jeden związany z sobą układ. Jak wykazały badania Bennin-ghoffa;*. pasma istoty gąbczastej przedłużają się w pasma osteonów istoty zbitej. Na kości odwrapnionej możemy wykazać architektonikę istoty zbitej przez nakłuwanie okrągłym szydłem (Benninghoff); powstają przy tym szczelinki łączące się w linie — linie rozszczepiania — odpowiadające na ogół liniom napięcia. W kościach płaskich ta trajektorialna architektonika istoty zbitej występuje wyraźnie, ponieważ istota gąbczasta jest tutaj bardzo słabo rozwinięta. Budowę tę możemy zobaczyć gołym okiem lub, lepiej, za pomocą szkła powiększającego. Cała kość więc składa się z określonych układów beleczek w zależności od jej wielkości, kształtu i czynności. Cały kościec rozpada się na wielką liczbę układów beleczek biegnących w różnych kierunkach.

Gdyby budowa kości obliczona była wyłącznie na wytrzymywanie statycznego, normalnego obciążenia z minimum materiału kostnego, nie mogłaby ona równocześnie sprostać obciążeniu dynamicznemu, większemu niż normalne, które bywa np. w biegach czy skokach. Odporność kości jednak pozwala i na zwiększenie obciążenia, ponieważ wytrzymałość jej jest wielokrotnie większa dzięki użyciu materiału w nadwyżce. Mięśnie, ścięgna i tkanka łączna mają mniejsze zabezpieczenie, ich przeciętna odporność leży bliżej granicy wytrzymałości (Benninghoff).Linie rozszczepiania na Jednak ten nadmiar materiału w ko-powierzchni grzbietowej łopatki: ściach i chrząstkach nie jest wyłącznie wg Bennmghoffa. rezerwą potrzebną w przypadkach zwięk

szonego obciążenia kości. Jest on również potrzebny w tym celu, żeby kość, jako część całości, mogła się dostosować swym kształtem do otoczenia, ponieważ nie zawsze może osiągnąć statycznie najkorzystniejszą formę. Tak np. kość piszczelowa dorosłego ma przekrój trójkątny, chociaż według „zasady minimum--maksimum" powinna by upodobnić się do okrągłego słupa (Benninghoff); trójkątny kształt powstał ze względu na przylegające mięśnie. W ogólnym planie budowy kości i mięśnie dostosowują się wzajemnie. Gdy mięśnie są wcześnie porażone lub zupełnie nie występują, przekrój kości staje się okrągły według zasad minimalnego zapotrzebowania materiału. Zatem rozpatrując kość należy traktować ją nie tylko jako całość, samodzielny układ, ale i jako ogniwo wyższego rzędu.

Budowa i kształt kości są w swej istocie dziedziczne; czynność jednak uzupełnia szczegóły rzeźby kości. Kości na swej powierzchni modelowane są przez mięśnie, ścięgna czy inne narządy.

Podobne prace

Do góry