View
72
Download
9
Category
Preview:
DESCRIPTION
Az ín szerkezete. A kollagének mikrostruktúrája. Keresztösszeköttetés is található a kollagén molekulák között, amelyek lényeges szereppel bírnak a molekulák fibrulomokká alakításában. A keresztösszekötetés növeli a kollagén fibrillumok erőkifejtését a nyújtó erővel szemben. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Az ín szerkezeteAz ín szerkezete
A kollagének mikrostruktúrája
Az inak és szalagok I típusú kollagénekből állnak. Ez a molekula három polipeptide láncból ( lánc)
formálódik, mindegyik helixé tekeredve.
A kollagén molekulák lépcsőzetesen eltolt kötegekké szerveződnek.
Keresztösszeköttetés is található a kollagén molekulák között, amelyek lényeges szereppel bírnak a molekulák
fibrulomokká alakításában.
A keresztösszekötetés növeli a kollagén fibrillumok erőkifejtését a nyújtó erővel szemben.
INAK SZALAGOK
LIGAMENTUM FLAVUM
ELASZTIN : KOLLAGÉN = 2 : 1
Az inak és szalagok mechanikai tulajdonságai az elasztin és a kollagén tartalom arányától is függ.
ELASZTIN : KOLLAGÉN = 1 : 2(3)
NYÚJTÁSI ERŐ
MEGNYÚLÁS
NYÚJTÁSI ERŐ
MEGNYÚLÁS
Biomechanikai jellemzők
ACL
Erő-elmozdulás összefüggés
Noyes and Grood, 1976 Noyes et al. 1984
dL = 15 mm
F = 1500 N
Erő-megnyúlás görbe
Relaxált Megnyújtott
Ahmed et al. 1987
A patella ín hossz-feszülés jellemzőinek mérése kadaver modellen
Noyes et al. 1984
PT
ACL
STIFFNESS - COMPLIENCE
0
2000
4000
6000
8000
0 2 4 6 8 10 12
Megnyúlás (mm)
Erő
(N)
ERŐ – MEGNYÚLÁS KAPCSOLAT
Stiffness = dF • dl-1
769.2 N m-1
dF
dl
Noyes et al. 1984
335 N m-1
140 N m-1
Az ín hosszúság és keresztmetszet hatása a stiffness-re
STIFFNESS = dF / dL
COMPLIENCE = dL / dF
STRESS - STRAIN
STRESS ()
Hogyan számítjuk ?
Erő / keresztmetszeti területErő / keresztmetszeti terület
N / m2, Pa
STRAIN ()
Az ín (szalag) százalékban kifejezett megnyúlása
(dl / L) · 100
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25
Tendon strain (%)
Te
nd
on
str
ess
(M
Pa)
ELASTIKUS (YOUNG) MODULUS
E = Δσ • Δε-1
251,6
0
50
100
150
200
250
300
350
E (
MP
a)
Δσ
Δε
0,1 – 2,0 GPa
AZ ÍNAK BIZTONSÁGI FAKTORA
Maximális feszülés (erő)
A munkavégzés alatt meghatározott maximális erő
2.0 – 15.0
Nyújtási energia
0
2
4
6
8
10
0 5 10 15
Elongation (mm)
Tend
on fo
rce
(kN)
B
0
20
40
60
0 2 4 6 8
Tendon force (kN)
Srai
n en
ergy
(Jou
le)
D
W = dF · dl = E W = dF · dl = E
HISZTERÉZIS
Hiszterézis = A/ A+B · 100
5.1 %
100
61
7991
100
6978
92
inta
ct
IMM
OB (8 h
ét)
REHAB (5 h
ónap
)
REHAB (5 h
ónap
)
REHAB (12 h
ónap
)in
tact
IMM
OB (8 h
ét)
REHAB (5 h
ónap
)
REHAB (12 h
ónap
)
50556065707580859095
100%
ForceForce energyenergy
AZ IZÜLETI PORCOK BIOMECHANIKÁJA
AZ IZÜLETI PORCOK ÖSSZETÉTELE ÉS SZERKEZETE
1. KOLLAGEN (rostos ultrastruktura, prokollagen 1. KOLLAGEN (rostos ultrastruktura, prokollagen polypeptid) 10- 30 %polypeptid) 10- 30 %
2. PROTEOGLYCAN ( PG ) nagy feherje 2. PROTEOGLYCAN ( PG ) nagy feherje polisacharid molekulák (monomérek adalékanyag), polisacharid molekulák (monomérek adalékanyag), 3 - 10 %3 - 10 %
3. VÍZ, 60-87 %3. VÍZ, 60-87 %
A KOLLAGÉN ROSTOK ELHELYEZKEDÉSE
A PORC, MINT VISZKOELASZIKUS A PORC, MINT VISZKOELASZIKUS TESTTEST
Viszkoelasztikusnak mondjuk az anyagot, ha állandó terhelésnek (idõtõl független) vagy
állandó deformációnak van kitéve és a válasza erre változik (idõ függõ)
Két alapvető válasz
1. KÉTFÁZISÚ LASSÚ ALAKVÁLTOZÁS1. KÉTFÁZISÚ LASSÚ ALAKVÁLTOZÁS
2. KÉTFÁZISÚ FESZÜLÉS RELAXÁCIÓ2. KÉTFÁZISÚ FESZÜLÉS RELAXÁCIÓ
NYOMÓERŐ
1. KÉTFÁZISÚ LASSÚ1. KÉTFÁZISÚ LASSÚ ALAKVÁLTOZÁSALAKVÁLTOZÁS
LASSÚ ALAKVÁLTOZÁS
ALAKVÁLTOZÁSI EGYENSÚLYALAKVÁLTOZÁSI EGYENSÚLY
• 2-4 mm human és bovin izületi porc vastagság esetén az egyensúly 4 - 16 óra alatt jön létre
• nyúlban 1 mm > 1 óra
1 Mpa nyomás alatt > a teljes folyadék 50 %-a préselõdik ki.
állandó deformációra kezdetben nagy feszülés állandó deformációra kezdetben nagy feszülés növekedés jellemzõ, amely fokozatosan növekedés jellemzõ, amely fokozatosan
csökken az egyensúlyi állapotigcsökken az egyensúlyi állapotig
2. KÉTFÁZISÚ FESZÜLÉS RELAXÁCIÓ2. KÉTFÁZISÚ FESZÜLÉS RELAXÁCIÓ
akkor következik be, amikor a akkor következik be, amikor a viszkoelasztikus test állandó viszkoelasztikus test állandó deformációnak van kitévedeformációnak van kitéve
2. KÉTFÁZISÚ FESZÜLÉS RELAXÁCIÓ2. KÉTFÁZISÚ FESZÜLÉS RELAXÁCIÓ
ELASZTIKUS MODULUSTENGELY IRÁNYÚ FESZÜLÉS (NYÚJTÁS)TENGELY IRÁNYÚ FESZÜLÉS (NYÚJTÁS)
LUBRIKÁCIÓLUBRIKÁCIÓ (KENÉS)(KENÉS)
• HATÁRVONAL LUBRIKÁCIÓHATÁRVONAL LUBRIKÁCIÓ
• FOLYADÉKFILM LUBRIKÁCIÓFOLYADÉKFILM LUBRIKÁCIÓ
FELÜLETI (HATÁRVONAL) FELÜLETI (HATÁRVONAL) LUBRIKÁCIÓLUBRIKÁCIÓ
Független a kenõanyag (viszkozitás) vagy a porc (keménység) fizikai tulajdonságaitól.
glycoprotein, lubricin
lubricin az izületi felszinek által adszorbeált nagy lubricin az izületi felszinek által adszorbeált nagy molekulájú egyrétegû anyagmolekulájú egyrétegû anyag
Ugyanakkor teljes mértékben függ a kenõanyag kémiai tulajdonságaitól
FELÜLETI (HATÁRVONAL) FELÜLETI (HATÁRVONAL) LUBRIKÁCIÓLUBRIKÁCIÓ
FOLYADÉKFILM LUBRIKÁCIÓFOLYADÉKFILM LUBRIKÁCIÓ
20 m
hidrodinamikus
kipréselt film lubrikációkipréselt film lubrikáció::
A CSONTOK BIOMECHANIKÁJA
A csontmátrix szerves, szervetlen anyagokat és folyadékot tartalmaz
Szerves – 39%, 95 % kollagén, 5% proteoglyken
Szervetlen – 49%, ásványi anyag (kálcium hydroxiapetite kristályok)
Folyadék – 12%
Ásványi anyag tartalom – keménység
Kollagén – erő
A csont mechanikai tulajdonságai a kollagén és ásványi anyag tartalom közötti egyensúlyt fejezik ki.
A csont ásványi anyag tartalom jelentősége:
• a testnek merev támaszt ad,
• a test ásványi anyag tartalmának homeosztázisát tartja fenn
A CSONTOK TÍPUSAI
Tömör Szivacsos
Formái: lemezes sodronyszerű
Porozitás: 5-30 %
Kemény
Stress
2%
Porozitás: 30-90 %
Rugalmas
Deformáció
75%
A csontokra ható erőkA csontokra ható erők
• Húzó
• Nyomó
• Hajlító
• Nyíró
• Csavaró
Erôhatások a csontokon, izületekben
terheletlen
nyújtó (húzó)
nyomó hajlító
Erôhatások a csontokon, izületekben
nyírótorziós összenyomó és
torziós
FÉM
ÜVEG
CSONT
Erő
Deformáció
FESZÜLÉS (STRESS) – MEGNYÚLÁS (STRAIN)
Tömör csont
2%-os nyújtásnál szakadás, törés
Szivacsos csont
75 %-os nyújtás után törik
Nagy elasztikus energia tároló kapacitás
stress - strain tulajdonságok
Kérgi vagy tömör csont feszültsége (stiffness-e) nagyobb, mint a szivacsos csontoké.
A tömör csont nagyobb stress hatásnak áll ellent, mint a nyújtó hatásnak
A nyújtás irányának hatása a stress-strain görbékre
Stress strain görbe különböző irányú nyújtás hatására
200
13070
NYOMÓ HÚZÓ NYÍRÓ0
50
100
150
200
250
Stress (MPa)
A csontok ellenállása különböző erőknek
három pontos hajlítás
NÉGY pontos hajlítás
10 N
M= 10x 0.4 = 4 Nm
M1=10x0.15= 1.5 M2=10x0.15= 1.5
M1 + M2= 3 Nm
Recommended