Рассуждение о морфомеханике. 6.4.8 Перестройка

  

6.4.8 Перестройка

С явлениями внутриорганной атрофии и регенерации тесно связан процесс перестройки тканей. Особенно наглядно течение перестройки в костной ткани. Данный процесс может быть, как физиологическим, так и патологическим. Физиологическая перестройка наблюдается в процессе роста и развития ОДС. Так в проксимальном конце бедренной кости с возрастом формируется определенная система расположения костных балок. Изменение нагрузки на бедро, например, в результате травмы или заболевания ТБС, приводит к переориентации трабекул отдельных систем. Трабекулы располагаются в соответствии с потоками внутренних сил, действующих в бедренной кости. Их размеры и количество увеличивается по мере возрастания среднесуточных напряжений. И, наоборот, в областях, где уровень среднесуточных напряжений уменьшается, концентрация костных пластинок снижается, они становятся меньше по размерам, а вся система демаскируется. Это один из путей адаптации костной ткани к изменению уровня среднесуточных напряжений.

Появление новых костных пластинок связано с функцией клеток костной ткани. Именно клетки синтезируют новые элементы костного матрикса – волокна, кристаллы, основное вещество, и клетки же их лизируют. Увеличение объема костного матрикса и организация его строения регулируются клетками костной ткани. Думается, что таким образом клетки создают свой наружный скелет. Волокна, инкрустированные кристаллами апатита и скрепленные специфическими белками, образуют опорную систему. Она и воспринимает нагрузку, шунтирует ее, разгружая, тем самым, костную клетку.

Благодаря развитию костного матрикса удается уменьшить действие внутренних сил непосредственно на клеточную стенку. В этом нам видится биологический смысл развития межклеточного вещества вообще. Соответственно, чем выше концентрация опорных элементов в ткани, чем они прочнее и надежнее соединены между собой, тем выше в ней может быть уровень среднесуточных напряжений. Уменьшение их величины ведет к редукции костного матрикса, количество костных пластинок снижается, изменяются их прочностные характеристики. Данный процесс продолжается до тех пор, пока механические свойства ткани не будут отвечать существующему уровню среднесуточных напряжений.

Ориентация опорных элементов межклеточного вещества также изменяется клетками, в соответствии с направлением потоков внутренних сил. Данным способом удается повысить механические характеристики ткани при специфических нагрузках, при этом снижается нагрузка на клетки. В результате перестройки тканей, устанавливается соответствие механических свойств тканей уровню среднесуточных напряжений, прежде всего в клеточных стенках. Действительно как бы ни было прочным и упругим межклеточное вещество все равно наблюдается его деформирование при определенных нагрузках. Чем выше механические свойства, тем, при той же интенсивности внутренних сил, величина деформации меньше, а значит и меньше влияние на клетки.*

В области ТБС можно найти и другой пример оптимизации строения кости в соответствии с уровнем среднесуточных напряжений в ней. Так в верхнем секторе ВВ с возрастом формируется плотная субхондральная пластинка из компактной костной ткани. Изначально гиалиновый хрящ суставной поверхности непосредственно граничит со спонгиозной костью. По мере увеличения нагрузки на ТБС, для снижения напряжения в спонгиозном веществе и «разгрузки» клеток, субхондральное костное вещество уплотняется. Образуются новые костные пластинки, ориентирующиеся особым образом, а слой компактной кости с течением времени утолщается. Этим достигается адаптация кости возрастающим среднесуточным напряжениям. Процесс перестройки субхондральной кости приостанавливается после оптимизации строения кости и достижения его соответствия уровню среднесуточных напряжений.**

Процесс упрочнения ткани возможен не только в кости. Биологический процесс близкий описанному, наблюдается в эпителиальной ткани. Известно, что повышение нагрузки на кожные покровы, следовательно, увеличение среднесуточных напряжений, приводит к утолщению эпидермиса. Подобное явление наблюдается в области стоп и ладоней. Аналогичным образом ведут себя кожные лоскуты при пересадке кожи. «Донорская кожа адаптируется к нагрузке гипертрофией эпидермального слоя, утолщением дермы, гиперкератозом, но затем возникает атрофия кожи, появляются незаживающие язвы, нередко приводящие к ампутации» (Волох М.А., и соавт., 2001).

Утолщение эпидермиса, прежде всего за счет рогового слоя, напоминает образование субхондральной кости. Снижение нагрузки, и соответственно среднесуточных напряжений приводит к обратному процессу, толщина эпидермиса уменьшается. Эти явления сближают эпителиальную и костную ткань по своей реакции на изменение среднесуточных напряжений.

Изменение внешней формы органа также может быть связано с процессом перестройки тканей. В живых системах, как и в неживых объектах может наблюдаться пластический и упругий вид деформирования. Упругая деформация обратима и исчезает после снятия нагрузки. При пластической деформации возникшая форма сохраняется.

Большинство живых тканей при обычных нагрузках проявляют упругие свойства. Возникающая пластическая деформация в результате однократного воздействия, обычно, приводит к повреждениям разной степени выраженности. Постепенное же появление деформации, как правило, обусловлено перестройкой. Такого рода процесс можно наблюдать в области проксимального конца бедренной кости. Как известно с возрастом, величина ШДУ увеличивается.*** Она возрастает параллельно увеличению массы тела и физической нагрузка, а значит среднесуточных напряжений.

Асимметричная нагрузка бедренной кости вызывает появление на выпуклой стороне растягивающих усилий, а на вогнутой стороне сжимающих. В обеих зонах возрастает уровень среднесуточных напряжений. С целью уменьшения их величины и, одновременно, адаптации к ним костной ткани происходит ее перестройка. На стороне выпуклости наблюдаются процессы синтеза костного матрикса. Ее длина и площадь поверхности, равно как и масса, увеличиваются. За счет этого уровень среднесуточных напряжений здесь снижается. Кроме этого, создается вторая система трабекул проксимального конца бедренной кости, что отчасти адаптирует ткань к более высокому уровню среднесуточных напряжений.

На стороне вогнутости формируется компактное вещество, которое постепенно увеличивается по толщине и массе, за счет этого костное вещество упрочняется. Образуется и усиливается первая система трабекул. Это позволяет повысить прочность кости, адаптировать ее к высоким среднесуточным напряжениями вызванных силой сжатия. За счет перестройки и упрочнения костного матрикса снижается нагрузка на клетки. После достижения величины среднесуточных напряжений на выпуклой и вогнутой стороне определенного оптимального значения, «пластическое деформирование» проксимального конца бедра прекращается.****

---

* Думается, что дезориентация одних систем костных балок проксимального конца бедра, исчезновение или усиление других, при коксартрозе, связано с изменением ориентации потоков внутренних сил, вследствие изменения среднесуточных напряжений. Наблюдаемые изменения не что иное, как приспособление к новым механическим условиям существования ТБС.

** С нашей точки зрения появление субхондральной костной пластинки в атипичных местах при артрозах, например, в ГБК при коксартрозе, связано с увеличением среднесуточных напряжений и адаптивной перестройке костей.

*** Зачастую увеличение ШДУ отмечается при коксартрозе, что косвенно доказывает возрастание нагрузки на бедренную кость, а значит и среднесуточных напряжений.

**** Наблюдающееся при коксартрозе увеличение ШДУ, может быть связано не только с увеличением нагрузки, но и дезадаптацией костной ткани к существующим среднесуточным напряжениям. Увеличением ШДУ костная ткань пытается нивелировать дисбаланс между существующими среднесуточными напряжениями и оптимальными для данной ткани. Примером подобной дезадаптации может являться патология ШДУ в виде варусной, вальгусной деформации, а также юношеский эпифизеолиз ГБК.

««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