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Biomeccanica del tessuto osseo Appunti scolastici Premium

Appunti di Biomeccanica sulla biomeccanica del tessuto osseo basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Migliavacca dell’università Politecnico di Milano - Polimi, Facoltà di Ingegneria dei sistemi. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Biomeccanica docente Prof. F. Migliavacca

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uguale a quella reale. Se nel collo del femore è maggiore, è perché le trabecole sono

vicine: c’è più osso, quindi sopportano meglio il carico! (Inoltre si dispongono secondo le

linee di forza per rispondere nel modo migliore possibile, ad esempio seguono l’andamento

curvilineo della parte prossimale del femore.)

Il modulo elastico dello spongioso è proporzionale alla densità apparente al quadrato;

idem per sforzo a rottura. (Approssimando, il parametro di potenza sarebbe 1.83).

• Siccome il tessuto osseo è viscoelastico, il comportamento dipende

anche dalla VELOCITA’ DI DEFORMAZIONE: una elevata

velocità provoca un comportamento con un’ampia zona di

elasticità lineare, con una ridotta tendenza allo snervamento e

rottura sopra i 30MPa. Quando invece i tempi sono più dilatati,

l’osso si allunga anche più del doppio e viene sottoposto a una importante

deformazione plastica; in questa fase le trabecole si rompono

poco per volta. Lo sforzo a rottura si riduce ad un terzo.

In generale, il comportamento dell’osso è di tipo softening: il modulo elastico alla lunga

diminuisce.

• Le caratteristiche dipendono anche dall’idratazione del tessuto; l’acqua ECM,

ricca di Sali, facilita di adattamenti della struttura di collagene e permette di

distribuire gli sforzi in modo ottimale. L’osso idrato si deforma molto di più

e assorbe fino a 5 volte più energia, sostenendo urti o eccessi di

sollecitazione senza giungere alla rottura. L’osso disidrato invece ha modulo

elastico molto più elevato e non si scosta dal comportamento lineare; inoltre

cede in modo più marcato in caso di rottura. Il valore netto di sforzo a rottura

rimane però lo stesso, perché dipende dalle caratteristiche di resistenza

dell’apatite. L’umidità influenza l’intero regime di deformazione, che

passa da un comportamento elastico lineare per l’osso secco a una

deformazione plastica non reversibile

(l’acqua rende possibili gli scorrimenti viscosi nella rigida struttura dell’osso).

• Le proprietà dipendono anche dalla composizione del tessuto, nel senso di contenuto

minerale (modulo elastico molto elevato 100-170GPa, rottura fragile, impedisce all’osso di

deformarsi) e collagene (modulo piccolo 2GPa, assorbe energia prima di cedere

deformandosi e contribuisce, con la sua parziale cedevolezza, a distribuire gli sforzi in

modo ottimale). Il lavoro di frattura è inversamente proporzionale al contenuto minerale.

Questo elemento è fondamentale per confrontare ossi di origine diversa.

L’osso umano ha complessivamente un modulo elastico di 10-20GPa nel femore

(direzione dell’asse del femore). La composizione varia secondo la funzione: le corna di

cervo saranno meno rigidi e più inclini ad assorbire energia, mentre il timpano di balena

non è sottoposto a carichi, ma deve evitare di assorbire le onde sonore: sarà quindi molto

rigido e mineralizzato.


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DETTAGLI
Esame: Biomeccanica
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria biomedica
SSD:
A.A.: 2016-2017

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher gonel.silvia di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biomeccanica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Milano - Polimi o del prof Migliavacca Francesco.

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