Рассуждение о морфомеханике. 6.2.8 Средние напряжения в гиалиновых хрящах

 

6.2.8 Средние напряжения в гиалиновых хрящах

В ОДС гиалиновые хрящи покрывают суставные концы костей, формируя их гиалиновые оболочки. Наличие одной суставной поверхности всегда подразумевает присутствие ей подобной. Гиалиновые оболочки неизменно парные и контактируют практически только между собой. Действие суставных концов костей друг на друга выражается в их взаимном сжатии и трении, как качения, так и скольжения. Давление на гиалиновые оболочки порождает в них потоки внутренних сил, перпендикулярных поверхности контакта. Мерой их интенсивности являются нормальные напряжения. Кроме этого, скольжение одной суставной поверхности по другой, вызывает в каждой из них появление касательных напряжений. В соответствии с ними в поверхностном слое гиалиновых оболочек располагаются волокна параллельные их поверхностям, которые формируют надхрящницу.

В глубже расположенном слое хряща имеются исключительно вертикальные фибриллы. В свою очередь их направление совпадает с векторами нормальных напряжений. Движения порождает в суставных поверхностях сразу два потока внутренних сил. Каждый из них одинаково влияет на гиалиновый хрящ независимо друг от друга, что выражается в специфической ориентации волокон. Касательные напряжения максимальны вблизи поверхности гиалиновой оболочки, глубже их величина уменьшается. Именно этим, можно объяснить наличие надхрящницы, и отсутствие циркулярных волокон в толще хряща. Вместе с тем циркулярные волокна отмечаются в базальном слое суставного хряща, то есть там, где нижняя поверхность суставной гиалиновой оболочки контактирует с подлежащей костной тканью. Гладкая поверхность суставного хряща есть не что иное, как способ уменьшить контактные напряжения на поверхности и исключить зоны концентрации напряжений.

Потоки внутренних сил ориентируют основную массу волокнистых элементов гиалиновой оболочки в направлении перпендикулярном ее поверхности. Необходимая осевая жесткость данных волокон достигается за счет их скрепления и окружения особым основным веществом. Достигаемая при этом твердость гиалиновой оболочки, предопределяет ее некоторую хрупкость. Неспособность в отличие от волокнистого хряща адекватно противостоять изгибу. Постоянное взаимное давление суставных концов костей обуславливает, своего рода, «растрескивание» их гиалиновых оболочек. Это, по всей видимости, и приводит к «образованию» гиалиновых призм. Длинная ось каждой из них ориентирована параллельно векторам нормальных напряжений, что является доказательством влияния последних на строение гиалинового хряща. Сегментированность хрящевого покрова, и принципиальная возможность вертикального смещения гиалиновых призм, позволяет уменьшить действующие в них напряжения. Кроме этого, призматическое строение способствует рассеиванию части механической энергии, передаваемой хрящу при давлении.

Не только направление потоков внутренних сил сказывается на строении гиалиновых оболочек, но и величины напряжений в них. Ранее было продемонстрировано, что напряжения в верхнем секторе ГБК в основном меньше таковых в ее нижнем секторе. Соответственно, гиалиновая оболочка толще в верхнем секторе ГБК, чем в нижнем. Высота гиалиновых призм уменьшается по мере приближения к краям суставной поверхности ГБК. С нашей точки зрения это обусловлено тем, что в данных областях наблюдается концентрация напряжений. Кроме этого, краевые гиалиновые призмы не имеют с одной из сторон поддержки себе подобных.

Нагрузка на гиалиновые хрящи суставных поверхностей, равно как и существование в них потоков внутренних сил непостоянны во времени. Во время глубокого сна, когда отсутствует спонтанная мышечная активность, действующие напряжения в гиалиновых оболочках минимальны. Они возрастают при бодрствовании, так в периоде покоя, наличие вертикальных потоков внутренних сил обусловлено преимущественно тонусом мышц, прижимающим одну суставную поверхность к другой. Активные позы, например, ортостатическое положение, существенно увеличивает действующие напряжения в гиалиновых оболочках, особенно нижних конечностей. При локомоциях – беге, прыжках величины напряжений достигают своих максимальных значений. Кроме нормальных напряжений, появляются и увеличиваются напряжения касательные. Справедливости ради, следует отметить, что даже в покое, в суставах присутствуют незначительные по амплитуде движения. Они обусловлены непостоянством мышечного тонуса, пульсацией сосудов. Соответственно, даже в состоянии покоя или пребывая в некой позе, в суставных поверхностях существуют потоки касательных напряжений. Из сказанного видно, что уровень нормальных и касательных напряжений непостоянен и изменяется в широких пределах. Таким образом, можно заключить, что хрящевые поверхности адаптированы к величинам средних напряжений, так же как и другие структуры ОДС. В соответствии с ними возникает определенная форма поверхности, толщина суставного хряща его внутреннее строение.

««назад || СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ || вперед»»

                                                                     

Автор:

Архипов С.В. – С.В. Архипов-Балтийский является псевдонимом, который использовался до начала 2006 года с целью более точной дифференцировки на научном поле.

Цитирование:

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 1. Гл. 1-4. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Архипов-Балтийский СВ. Рассуждение о морфомеханике. Норма. В 2 т. Т. 2. Гл. 5-6. - Испр. и доп. изд. Калининград, 2004. [aleph.rsl.ru]

Примечания:

Первая крупная публикация автора, посвященная морфомеханике живых систем, биомеханике пояса нижних конечностей и связки головки бедра, ligamentum capitis femoris (LCF).

Ключевые слова

ligamentum capitis femoris, ligamentum teres, связка головки бедра, анатомия, морфомеханика, биомеханика

СОДЕРЖАНИЕ РЕСУРСА

Биомеханика и морфомеханика