BIOMEHANIČKI ASPEKT OSTEOGENEZE

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.

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).

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

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.

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

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

“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.

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.

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

•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.

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