facebook twitter

مشاوره ورزشی


  • پاسخ به سئوالات کاربران
  • ارائه برنامه تمرین و تغذیه
  • مشاوره تیمهای ورزشی
  • محاسبه آنلاین وضعیت بدنی و آمادگی جسمانی

استحکام استخوان

bone rigidity
یکی از خصوصیات مهم بافت استخوانی این است که به دلیل ترکیبات ساختمانی خود پاسخ های مختلفی نسبت به تنش های گوناگون می دهد، بنابراین استحکام استخوان های قشری و کورتیکال بسیار زیاد است. حد تسلیم استخوان در برابر تنش فشاری بیشتر از تنش برشی و تا حدودی بیشتر از تنش کششی می باشد. علت این پدیده وجود تارهای کلاژنی است که هنگام مواجه استخوان با تنش های کششی یا فشاری مقاومت مناسبی را از خود نشان می دهد. استخوان مانند بتن های پیش تنشی عمل می نماید. در این بتن ها میلگردهایی قرار داده می شود که تحت کشش قرار می گیرند و پیش از سفت شدن بتن، کشش از روی میلگردها برداشته می شود. میلگردها در تلاش برای رسیدن به طول اولیه خود بتن را تحت فشار قرارمی دهند که به استحکام آن هرچه بیشترکمک می نماید.
مکانیسم پیش تنشی (Prestressed) در استخوان ها برای مقابله با نیروی کششی عضلات بکار می رود. برای مثال عمل عضلات نزدیک کننده ران موجب فشردگی استخوان ران در محل گردن شده و از استخوان ران در برابر تنش های حاصل از نیروی وزن در مفصل خاصره ای ـ رانی حفاظت می نماید. با عمل انقباضی این عضلات ، تنش وارده شده به قسمت فوقانی گردن ران کاهش یافته در حالی که تنش فشاری زیادتر می شود. اما استحکام استخوان های کورتیکال در برابر تنش های فشاری بیشتر از تنش های کششی است.
مکانیسم های پیش تنشی موجود در ساختار اسکلتی ـ عضلانی بدن حاکی از این واقعیت است که استخوان ها تنها اجزای محکمی که بوسیله عضلات به حرکت در می آیند نمی باشند، بلکه بخشی پیچیده از سازه دینامیکی بدن است که بصورت دائمی نسبت به بارگذاری های وارده عکس العمل نشان می دهد. شکل استخوان ها و میزان تراکم آنها متأثر از میزان تنشی است که در قسمت های مختلف بدن باید تحمل نمایند. بنابراین استخوان هایی که باید بیشترین تنش را تحمل نمایند از نوع کورتیکال هستند. همچنین تیغه های موجود در استخوان های اسفنجی در راستای تنش ها و بارگذاری های وارد بر آن شکل گرفته اند. برای مثال تراکم استخوانی در استخوان ران بیشتر متمرکز در ناحیه گردن است یعنی جاییکه اکثر تنش های فشاری و کششی بر آن اعمال می شود.
tension chart
شکل: نمودار تنش ـ کرنش برای استخوان کورتیکال
به سادگی می توان برای هر دو کرنش فشاری و کششی یک محور و برای تنش های فشاری و کششی (با در نظر گرفتن جهت منفی برای تنش فشاری) محور دیگری رسم کرد. همان طور که در شکل زیر مشخص است شکل دو منحنی یکسان نیست. انحنای مختصری که در فاز الاستیک دیده می شود به علت این است که رفتار استخوان مانند عناصری که صرفا از قانون هوک تبعیت می کنند نمی باشد. شیب بیشتر منحنی در قسمت تنش کششی خیلی زیادتر از شیب تنش فشاری است. مقادیر بدست آمده در این منحنی عبارتند از 2-16000MNm برای تنش کششی و 2-9400MNm برای تنش فشاری. لذا الاستیسیته استخوان در برابر تنش فشاری بیشتر از تنش کششی می باشد. البته شاید این مطلب در خلاف خواص ارتجاعی فیبرهای کلاژنی به نظر برسد. دومین اختلاف واضح، استحکام استخوان است. در این مثال حد نهایی استحکام یا تسلیم شــــــــــدن در حالــت تنـــش 2-120MNm می باشد. در حالی که در شرایط فشار 2-170MNm است.