Appunti Biomeccanica (1 su 2)

ESTREMITÀ OSSO CORTICALE

1. CORTICALE composto da stesso mat.

2. POROSITÀ OSSO va da 0 a 100; se <30% OSSO CORTICALE, se 30% OSSO SPONGIOSO → Nutrimento arriva dall'ext (MIDOLLO); sono le linee ordinate disposte lungo le linee di forza

TRABECOLE:

11 - Appunti di Biomeccanica (1 su 2) Gabriele Santicchi 2019/2020

TITIPOLOGIE DI OSSO

1. FIBROSO (PRIMARIO): Presenza Collagene rilevante (5-10 ); Orientamento non ben definito. deposto durante lo sviluppofisiologico/riparazione fratture, poi sostituito.

2. LAMELLARE (SECONDARIO): costituisce >>parte dell osso compatto e spugnoso; orientamento fibre collagene definito ,formando lamelle ossee. Diam fibre collagene: 60 nm. Si distingue OSSO SPONGIOSO E CORTICALE

OSSO OSTEONICO Costituito da num 8-15 lamelle (dim 15-20OSTEONE:um) Dim osteone: 150 – 400 um. Lamelle→concentriche 'girano' in senso orario e antiorarioalternandosi. Al centro: vaso/i, contenuti nei c. Havers- LACUNE: connesse in direz

1. radiale ai....CANALICULI (permettono rifornimento nutriz)- L. di CEMENTAZIONE: Punto +debole a TRAZIONE, puòavvenire scollamento osteone da osso circostante- LACUNA: contiene 1 OSTEOCITA, si trovano tra unalamella e l’altraNB Stiamo parlando di OSSO SECONDARIO; quelloPRIMARIO, nei bambini, NON ha gli osteoni e si rompono più facilmente. Nel feto osso è cartilagineo, costituito solo da collagene..graduale adesione del minerale
2. MICROSTRUTTURA- OSSO SECONDARIO: struttura cilindrica cava a lamelle concentriche (=OSTEONI); diam 150-400 ; canale di H: diam 50- COSTITUENTI: FIBRILLE DI COLLAGENE I e IDROSSIAPATITE Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2; lungh 20-40 , diam 2-5
3. MACROSTRUTTURA A CONFRONTOEssendo stesso materiale, densità di esso è =- DENSITA’: Considera le porosità presenti- DENSITA’ APPARENTE: (>>collagene, <<Idrossiapatite, <Metalli)- MOD. ELASTICO 10-20 GPaMat. Rigido perché necessario non si deformi- SFORZO A

ROTTURA: durante la ricostruzione mat è NON lineare, infatti non rispetta ɛ = σE- DEF A ROTTURA:

All'aumentare della porosità, le proprietà meccaniche descrescono..

CELLULE DEL TESSUTO (Origine, Dimensioni)

• OSTEOBLASTI (MESENCHIMALI, 20 um sferoidali) - Depositano mat. osseo
• OSTEOCITI (MESENCHIMALI, 20 um cuboidali) - Possono diventare Osteoblasti (=Preosteoblasti)
• CELLULE DI RIVESTIMENTO (EMATOPOIETICHE come i monociti, 100-200 um sferoidali) - Eseguono fagocitosi (eliminazione mat.osseo)
• OSTEOCLASTI - Si legano ad altri osteociti (canali/tunnel visibili al microscopio sono creati da essi! Lunghi fili/processi che Microrete permette passaggio nutrienti da Vaso Centrale all'ext); localizzati nelle lacune. FUNGONO da SENSORI in seguito a deformazioni (se microfratture Invio segnale a periferia a 1) e 3) → RIMODELLAMENTO)

OSTEOCLASTI: Possiedono 'gonnelletto' (=HOWSHIP);

aderisce a osso VENTOSA. Comincia assorbimento ossofi12 - Appunti di Biomeccanica (1 su 2) Gabriele Santicchi 2019/2020- CURVA BIANCA (Picco a sx)= ACCRESCIMENTOincremento dimensione,aumentando il numero di cellule e la quantitàdel materiale intercellulare(da osso primario a secondario) costruzione architettura- CURVA BIANCA (Picco a dx) = RIASSORBIMENTOfunzionalmente e meccanicamente adeguataPeso del coniglio- CURVA NERA: CARATTERISTICHE MECCANICHERISULTATI RELATIVI A PARAMETRI COSTITUTIVI DEL TESSUTO OSSEO CORTICALE sono stati ottenuti analizzando provini di osso di canecilindrici effettuando prove di trazione/compressione. nelle 3 dimensioni le deformazioni sono calcolabili come:Teoria di Cauchy: per un MAT.EL.LIN. ISOTROPO OMOGENEO, ;− ( + )- Nonostante ce ne siano 3, Sono necessario solo 2 PARAM COSTITUTIVI- G = MOD.ELASTICO TANGENZIALE; G = E / 2 ( 1+ v)- Un mat.el.lin. ORTOTROPO ha comportam differente lungo le 3 direzioni; possiede 9 param costitutivi

indipendenti- Un mat.el.lin. TRASVERSALMENTE ISOTROPO (fibre orientate in 1 direzione nelle altre 2 è isotropo) ne ha 5- Un mat.el.lin. ANISTROPO ne ha 36 Quale prova DIRETTE posso effettuare per misuraremod.elastico?CAROTAGGIO: Estrazione porzione cilindrica mat.inesame; effettuo prove di trazione/compressione su essoper analizzare proprietàOSSO è Trasveralmente Isotropo;2 direz isotrope radiali rispetto a osteoni. (E ,E misurati:1 212-13 GPa; E = 17GPa)3LONGITUDINALMENTE:A TRAZIONE e COMPRESSIONE, E misurato è identico (posso osservarlo da E precedente.. long 3Graficamente osservo che (asse x = def; asse y = sforzo)- A compressione: Comportam lineare- A trazione: Comportam duttile <-> Si deforma di piùOsso longitudinalm resiste di più a urto a trazione o compressione?Si deforma di più a trazione.. ma la domanda è malposta! In termini energetici:ɛ = 200 x 0,02 / 2 = 2Mpacɛ = 135 x 0,03 / 2 = 2Mpa; tuttavia sto

Quali prove INDIRETTE posso effettuare per misurare mod.elastico?

METODI utilizzati sono misurazioni INDIRETTE del Mod.Elastico

Invio segnale Misura di tempo di attraversamento.

- ACUSTICO: Tipo di misura globale (integrale)
Pressione su materiale Profonità impronta

- NANOINDENTAZIONE: Lasciata proporzionale a Mod.Elastico
Tipo di misura puntuale (potrei distinguere comportam delle singolesezione)

Posso ripetere exp >>volte, ma (-) NON posso analizzare struttura diesso (per far iò: necessario 'estrarre/separare oggetto in esame');inoltre NON ottengo info su a rottura,

Osservo che valori NON sono significativam diversi.. infatti osseo spongioso e il tessuto osseo corticale composti da stesso

FATTORI CHE INFLUENZANO PROPRIETA' MECCANICHE:

• Età
• Sesso
• Composizione/Localizzazione tessuto
• Direzione applicazione carico
• Velocità di deformazione
• Condizioni di umidità

Esempio di OSSA SPONGIOSE: E != E

Per quelle corticali NON cambiano proprietà!

LOCALIZZAZIONE:

• Vertebra tibiale
• Cervo
• Timpano deve trasmettere segnale senza dissipazioni

COMPOSIZIONE:

Infatti, Corna di Timpano di balena si rompono rapidamente (necessario materiale fragile); Corna NON devono rompersi (flessibilità)

Nonostante l'osso abbia solo 10% di acqua, l'umidità influisce sulla fragilità e duttilità

CONDIZIONI DI UMIDITÀ:

L'osso ha un comportamento viscoelastico. Se l'umidità è alta, ha una zona di elasticità ampia; se l'umidità è bassa, ha una bassa viscoelasticità

VELOCITÀ DI DEFORMAZIONE:

Il rimodellamento osseo permette all'osso di ottimizzare la sua forma e dimensioni in funzione del carico

punto4.5) RIMODELLAMENTO ESTERNO (1-4anni): Al fine di far sparire cicatrice interna (nei giovani)Perdita percentuale del contenuto minerale nel calcagno in sei soggetti 1 Riduzione percentuale dell’area trasversale del terzodopo 12sett di permanenza a letto metacarpale di cane dopo 40 settimane di immobilizzazionecompleta14 - Appunti di Biomeccanica (1 su 2) Gabriele Santicchi 2019/2020

MECCANOTRASDUZIONEStimolo meccanico agisce su strutture cell attiva mediatori chim che generano risposta adattivaCosa succede se applico momento flettente? 3 IPOTESI:

SEGNALE DI ATTIVAZIONE:

1. EFFETTO PIEZOELETTRICO, basato su correnti elettriche osservate in risp a stim meccanici
2. TRASPORTO METABOLITI +cibo arriva.. +stimolazione a depositare osso (in seguito a fenomdi trazione/compress) Flusso fluido extracell Trasp nutrienti Produz osso)  
3. DEFORMAZIONE MECCANICA meccanismo che genera rimodellam osseo; esiste range dideformazione in cui ho

OMEOSTASI: se 200 uɛ < ɛ < 2500