Біомеханічні та матеріалознавчі властивості кісткової тканини - властивості кісткової тканини - хірургія і
Як вже нами було сказано, кістка може розглядатися як двофазний вязкотекучем композитний матеріал, в якому одна фаза представлена мінералом, а інша - колагеном і основною речовиною. У таких матеріалах, як, наприклад, скловолокно або залізобетон, твердий компонент оточений менш міцним, але більш гнучким матеріалом. При цьому загальні комбіновані властивості такого композиту завжди міцніше, ніж у будь-якого з цих речовин, взятих окремо (Bassett, 1965).
Механічні властивості двох типів кісток різні. Кортикальна кістка більш жорстка, ніж губчаста, витримує більшу напругу, але меншу відносну деформацію до розриву. Губчаста кістка in vitro не ламається, поки відносна деформація не перевищить 75%. Кортикальна кістка руйнується, коли відносна деформація перевищує 2%. Завдяки своїй пористій структурі губчаста кістка має більшу здатність до поглинання енергії (Carter, Hayes, 1976).
Біомеханічні характеристики кортикальной і губчастої кісток представлені на малюнку. Варіації жорсткості відображаються в різних нахилах кривих в області пружності. Випробування кортикальної кістки показало, що кістка не є за своєю поведінкою лінійно пружного, але частково тече в зоні пружності.
Біомеханічні характеристики (розтягнення) кортикальной і трабекулярної кісток при навантаженні
Іншими словами, будь-які живі тканини, включаючи кісткову, крім міцності мають специфічну еластичність і не підкоряються закону Гука. В результаті цього вони мають здатність не руйнуватися при істотних (понад 10%) деформаціях в умовах багаторазових навантажень і відновлювати вихідну форму після усунення навантаження, в той час як більшість металевих або керамічних матеріалів не витримують деформації більше 1-2%.
З теоретичних позицій, всі матеріали, використовувані в якості імплантатів в АВФ, повинні бути сумісні з біомеханічних параметрах, тобто їх здатність до деформації повинна наближатися до характеристик кісткової тканини. В якійсь мірі цим вимогам відповідає ряд полімерів і еластичних матеріалів з пам'яттю форми. Проте, в реальній практиці поки не знайдено технічне рішення даної проблеми.
Для травматологів та ортопедів найбільш важливими властивостями кістки є її міцність і жорсткість.
На жаль, слід констатувати, що здатність до регенерації кісткової тканини враховується тільки в одиничних роботах при розгляді її біомеханічних властивостей.
Якість матеріалів оцінюється механічними, фізичними і технологічними властивостями.
Перші два характеризують технічні властивості матеріалу, а остання умова - впливу на нього.
Ці та інші характеристики найкраще можна зрозуміти для кістки або будь-якого іншого речовини вивченням його поведінки при дії навантаження, що розтягує напруги, відносного стиснення або подовження, визначенням таких його переметров, як ударна в'язкість, твердість, межа міцності при статичному вигині, межа плинності і ряду інших параметрів.