Физические свойства кости

остеосинтез накостный атравматический лечение Кость является достаточно прочным материалом. Ее прочность намного превышает нагрузки, испытываемые при тяжелой физической работе. Например, короткий сегмент большеберцовой кости способен выдержать вес легкового автомобиля, а стандартный 4.5-мм винт, закрепленный в одной корковой пластинке, способен выдержать нагрузку в 2500 Н (вес трех человек). Прочность кости относится к прочности стали как 1/10. Она обеспечивается главным образом входящим в ее состав минеральным компонентом. Эластический компонент кости (напр. коллагеновые волокна) в целом является более слабым. К примеру, прочность большой берцовой кости на растяжение примерно на 20% меньше, чем ее прочность по отношению к сжатию. В лучевой кости прочность на растяжение наоборот выше на 20%. Прочность губчатой костной ткани очень вариабельна и обычно меньше 1/10 прочности кортикальной кости (Yamada and Evans, 1970). Давление на кость при использовании так называемых ригидных имплантатов удерживается благодаря способности кости к эластической деформации. Сравнительно небольшое уменьшение давления (около 10−20%) объясняется постепенной деформацией вследствие нагрузки (сползание, «стрессовая релаксация»). Этот феномен ранее связывали с «вязкой эластичностью» кости. Основное свойство кости — это ее хрупкость: кость ведет себя больше как стекло, нежели как резина. При деформации кости (удлинении) всего лишь примерно на 2% от первоначальной длины, происходит ее перелом. При использовании трупного материала для исследования механических свойств кости неизбежно возникают ошибки. Это связано с тем, что живая кость обладает иными характеристиками и неодинаково реагирует на нагрузки различной интенсивности. При постепенном увеличении механической нагрузки на кость, можно выделить 3 варианта ответной реакции костной ткани:

• 1)при нагрузках невысокой интенсивности наблюдается структурная перестройка костной ткани, увеличивается ее прочность;
• 2)дальнейшее увеличение нагрузки приводит к обратной реакции: в месте приложения силы наблюдается остеопороз, т. е. компенсаторных возможностей костной ткани в данном случае оказывается недостаточно (следует отметить, что и при очень низких нагрузках на кость наблюдается остеопороз, это важно учитывать для понимания четвертого принципа остеосинтеза);
• 3)значительное превышение предельно допустимой нагрузки приводит к перелому кости. При переломе, за считанные доли секунды, возникают структурные нарушения, и вместе с этим утрачивается ригидность кости. Форма перелома главным образом зависит от характера и силы травмирующего агента. При спиралевидных переломах наблюдается торсия, при поперечных — отрывы, при коротких косых переломах — искривление, при наличии осевой нагрузки (особенно в метафизах) происходит вклинивание (после восстановления нормальной анатомической длины, при таких переломах отсутствует контакт между фрагментами). Степень фрагментации зависит от первоначально приложенной силы травмирующего агента; так, клиновидные и многооскольчатые переломы связаны с большой силой агента. В этом контексте, степень нагрузки играет не последнюю роль.

Особым феноменом является «внутренний взрыв», который происходит непосредственно вслед за разрывом. По сообщениям Moore и соавторов, такой «взрыв» (а вместе с ним и значительное повреждение мягких тканей вследствие кавитации, при механизме схожем с огнестрельными ранениями) можно наблюдать, используя высокоскоростную кинематографию.

Помимо снижения кровоснабжения вследствие повреждения мягких тканей, разрыв идущих вдоль оси кости интракортикальных кровеносных сосудов вызывает образование глубокого некротического слоя в зоне перелома. При этом трофика поверхностного слоя обеспечивается путем диффузии.