HISTOPATHOLOGIE – WEEFSELBIOMECHANICA
HOOFDSTUK 1: BIOMECHANICA VAN HET BOTWEEFSEL
1. DOEL VAN HET SKELET
1. Beschermen van inwendige organen
® hart, longen, lever = vitale organen à thorax zorgt voor bescherming van deze vitale organen
2. Aanhechting van weke delen: veel structuren hechten aan op het bot:
® Capsuloligamentaire structuren
® Pezen
® Fascia
3. Verschaffen van kinematische schakels
® Door rigide structuren te verbinden via spierpees eenheden, krijgen we schakels die we kunnen bewegen waardoor we
over een aantal vrijheidsgraden beschikken en waardoor bewegen uiteindelijk mogelijk wordt
4. Bewegen mogelijk maken
2. ALGEMENE EIGENSCHAPPEN (belangrijk!!)
1. Botdichtheid verandert in functie van de belasting
® Botdichtheid wordt uitgedrukt in aantal botcellen per oppervlakte-eenheid
® Hoe groter botdichtheid, hoe meer botcellen je hebt + hoe steviger je botweefsel is (en omgekeerd)
® Als je botweefsel belast (axiale belasting, bewegen, actie, stappen, springen, sporten…) à belasting zorgt ervoor dat
dichtheid van botweefsel toeneemt en zal dus je bot ook sterker worden
® Als je niet meer zou bewegen en door een of andere aandoening bedlegerig wordt en weken/ jaren/ maanden… niet
meer kunt belasten (oor bv neurologische aandoening) à botdichtheid zal afnemen + en bot wordt minder stevig
o Bv: osteoporose na inactiviteit
2. Bot verandert van vorm in functie van de belasting
® Bot gaat constant veranderen van vorm in functie van de belasting!
® Bv: na fractuurgenezing
® Bot kan zich herstellen en remodelleren (veranderen in vorm)
® Bv: oudere mensen met extreme O of X benen à heeft te maken met de aandoening, maar heeft ook grotendeels te
maken met verkeerde belasting die je oplegt aan het gewricht waardoor de vorm van het botweefsel verandert en
waardoor je een abnormale gebogen stand krijgt van de onderste ledematen
Dus: botweefsel repareert (botdichtheid) en remodelleert (vorm) zichzelf
1
,3. BASISPRINCIPES VAN MECHANICA
1. sterkte en stijfheid van het botweefsel
® Belasten (zekere kracht) à vervorming + spanning
® “Botten zijn onvervormbare lichamen” à klopt niet helemaal in realiteit, botten zijn wel lichtjes vervormbaar
o Betekent dus als je een belasting oplegt aan bot dat je vervorming zult hebben en dat er mechanische
spanning zal opgebouwd worden
® Sterkte en stijfheid wordt uitgedrukt in de belastings-vervormingscurve:
Belastings-vervormingscurve
® X-as: hoeveelheid vervorming (“hoeveel verbuigt het botweefsel zich?”)
® Y-as: belasting die je oplegt
® Belastings-vervormingscurve
® De curve geeft info over
o De belasting vooraleer het materiaal bezwijkt
o De vervorming vooraleer het materiaal bezwijkt
o De energie die kan worden opgenomen vooraleer een breuk optreedt
PUNT A of PUNT 0
® Geen belasting en geen vervorming
ELASTISCH GEBIED
® Naarmate je de belasting laat toenemen, zal ook de vervorming toenemen en dan kom je in het elastisch gebied
® Elastisch = van het moment dat je de belasting wegneemt, zal ook de vervorming verdwijnen en je komt telkens terug
tot initiële situatie
® Dit gebied loopt door tot aan punt B
2
,PUNT B of VLOEI GRENS
® Op dit punt gebeurt er iets speciaals in botweefsel: de moleculen beginnen te vloeien, te vervormen, drastisch te
verplaatsen ten opzichte van elkaar en daardoor kom je in een ander gebied: het niet-elastische of het plastische
gebied
NIET-ELASTISCH of PLASTISCH GEBIED
® als je in dit gebied zit, dan blijf je steeds met een blijvende vervorming zitten, want je komt niet meer terug naar de
initiële situatie A waar je van vertrokken bent
® zie volgende punt: D à D’
® dit heeft een heel zachte hellingsgraad (bijna niks meer) ten opzichte van het elastisch gebied (belasting en
vervorming gaan hier eigenlijk bijna evenredig gaan stijgen
® een kleine stijging van belasting heeft een heel grote vervorming als gevolg
PUNT D’ en D
® Als we een belasting opleggen in punt D met een bepaalde vervorming en we nemen deze belasting weg, dan komen
we niet meer via dezelfde curve terug, MAAR we gaan terugkeren via de gele stippellijn tot aan punt D’
PUNT C of breekpunt
® Het weefsel zit hier volledig voorbij de mechanische grens
® Gevolg: het breekt = fractuur
Oppervlakte onder de curve
® Zegt iets over de energie die je kunt opslaan in het weefsel
® Vergelijk met latje: je kan latje gaan verbuigen en als je dit loslaat komt het terug naar initiële stand
o MAAR door het te verbuigen stockeer je energie in dat latje, wat je dan kan gebruiken om het latje terug naar
de initiële situatie te brengen
Functie
® nut voor het bepalen van de sterkte en de stijfheid van structuren die verschillen van afmetingen, vorm en
materiaalsamenstelling
o een femur ziet er totaal anders uit dan een Titia of een metacarpaal of wervel à alle botstructuren
verschillen van afmetingen, vorm en materiaalsamentselling (densiteit is in elk bot anders, zelf binnen het
bot)!
® Door het verschil in afmetingen, vorm en materiaalsamenstelling kunnen we de curve niet met 100% zekerheid gaan
gebruiken in de praktijk omdat de heterogeniteit zo verschillend is
o Oplossing: spannings-rekkromme à verschillende botten met elkaar gaan vergelijken
3
, 2. spanning en rek
Spannings-rekkromme
® Belasting per oppervlakte-eenheid bekijken = spanning
o Ongeacht de oppervlakte van een stuk bot of doorsnede van het bot, we kunnen altijd botten vergelijken met
betrekking tot de spanning die we erin opbouwen omdat we net die belasting uitdrukken per oppervlakte-
eenheid
® Rekbelasting à kan zowel compressie als tractie zijn
o Rek zegt iets over mate van vervorming per lengte-eenheid, dus uitgedrukt per cm
o Zo kan je een lang bot vergelijken met een kort bot à afmetingen spelen eigenlijk geen rol meer
à we gaan in beide componenten gaan normaliseren zodat we verschillende botstukken, van verschillende individuen en met
verschillende lengte met elkaar kunnen vergelijken), doen we dus door:
1. belasting uit te drukken in oppervlakte-eenheid
2. mate van vervorming uit te drukken per lengte-eenheid
® X-as = rek (dimensie loos)
® Y-as = spanning
® Ondanks er genormaliseerd is, de kromme is op zich niet verandert
PUNT A of PUNT 0
® Geen belasting en geen vervorming
ELASTISCH GEBIED
® Naarmate je de belasting laat toenemen, zal ook de vervorming toenemen en dan kom je in het elastisch gebied
® Elastisch = van het moment dat je de belasting wegneemt, zal ook de vervorming verdwijnen en je komt telkens terug
tot initiële situatie
® Dit gebied loopt door tot aan punt B
4
HOOFDSTUK 1: BIOMECHANICA VAN HET BOTWEEFSEL
1. DOEL VAN HET SKELET
1. Beschermen van inwendige organen
® hart, longen, lever = vitale organen à thorax zorgt voor bescherming van deze vitale organen
2. Aanhechting van weke delen: veel structuren hechten aan op het bot:
® Capsuloligamentaire structuren
® Pezen
® Fascia
3. Verschaffen van kinematische schakels
® Door rigide structuren te verbinden via spierpees eenheden, krijgen we schakels die we kunnen bewegen waardoor we
over een aantal vrijheidsgraden beschikken en waardoor bewegen uiteindelijk mogelijk wordt
4. Bewegen mogelijk maken
2. ALGEMENE EIGENSCHAPPEN (belangrijk!!)
1. Botdichtheid verandert in functie van de belasting
® Botdichtheid wordt uitgedrukt in aantal botcellen per oppervlakte-eenheid
® Hoe groter botdichtheid, hoe meer botcellen je hebt + hoe steviger je botweefsel is (en omgekeerd)
® Als je botweefsel belast (axiale belasting, bewegen, actie, stappen, springen, sporten…) à belasting zorgt ervoor dat
dichtheid van botweefsel toeneemt en zal dus je bot ook sterker worden
® Als je niet meer zou bewegen en door een of andere aandoening bedlegerig wordt en weken/ jaren/ maanden… niet
meer kunt belasten (oor bv neurologische aandoening) à botdichtheid zal afnemen + en bot wordt minder stevig
o Bv: osteoporose na inactiviteit
2. Bot verandert van vorm in functie van de belasting
® Bot gaat constant veranderen van vorm in functie van de belasting!
® Bv: na fractuurgenezing
® Bot kan zich herstellen en remodelleren (veranderen in vorm)
® Bv: oudere mensen met extreme O of X benen à heeft te maken met de aandoening, maar heeft ook grotendeels te
maken met verkeerde belasting die je oplegt aan het gewricht waardoor de vorm van het botweefsel verandert en
waardoor je een abnormale gebogen stand krijgt van de onderste ledematen
Dus: botweefsel repareert (botdichtheid) en remodelleert (vorm) zichzelf
1
,3. BASISPRINCIPES VAN MECHANICA
1. sterkte en stijfheid van het botweefsel
® Belasten (zekere kracht) à vervorming + spanning
® “Botten zijn onvervormbare lichamen” à klopt niet helemaal in realiteit, botten zijn wel lichtjes vervormbaar
o Betekent dus als je een belasting oplegt aan bot dat je vervorming zult hebben en dat er mechanische
spanning zal opgebouwd worden
® Sterkte en stijfheid wordt uitgedrukt in de belastings-vervormingscurve:
Belastings-vervormingscurve
® X-as: hoeveelheid vervorming (“hoeveel verbuigt het botweefsel zich?”)
® Y-as: belasting die je oplegt
® Belastings-vervormingscurve
® De curve geeft info over
o De belasting vooraleer het materiaal bezwijkt
o De vervorming vooraleer het materiaal bezwijkt
o De energie die kan worden opgenomen vooraleer een breuk optreedt
PUNT A of PUNT 0
® Geen belasting en geen vervorming
ELASTISCH GEBIED
® Naarmate je de belasting laat toenemen, zal ook de vervorming toenemen en dan kom je in het elastisch gebied
® Elastisch = van het moment dat je de belasting wegneemt, zal ook de vervorming verdwijnen en je komt telkens terug
tot initiële situatie
® Dit gebied loopt door tot aan punt B
2
,PUNT B of VLOEI GRENS
® Op dit punt gebeurt er iets speciaals in botweefsel: de moleculen beginnen te vloeien, te vervormen, drastisch te
verplaatsen ten opzichte van elkaar en daardoor kom je in een ander gebied: het niet-elastische of het plastische
gebied
NIET-ELASTISCH of PLASTISCH GEBIED
® als je in dit gebied zit, dan blijf je steeds met een blijvende vervorming zitten, want je komt niet meer terug naar de
initiële situatie A waar je van vertrokken bent
® zie volgende punt: D à D’
® dit heeft een heel zachte hellingsgraad (bijna niks meer) ten opzichte van het elastisch gebied (belasting en
vervorming gaan hier eigenlijk bijna evenredig gaan stijgen
® een kleine stijging van belasting heeft een heel grote vervorming als gevolg
PUNT D’ en D
® Als we een belasting opleggen in punt D met een bepaalde vervorming en we nemen deze belasting weg, dan komen
we niet meer via dezelfde curve terug, MAAR we gaan terugkeren via de gele stippellijn tot aan punt D’
PUNT C of breekpunt
® Het weefsel zit hier volledig voorbij de mechanische grens
® Gevolg: het breekt = fractuur
Oppervlakte onder de curve
® Zegt iets over de energie die je kunt opslaan in het weefsel
® Vergelijk met latje: je kan latje gaan verbuigen en als je dit loslaat komt het terug naar initiële stand
o MAAR door het te verbuigen stockeer je energie in dat latje, wat je dan kan gebruiken om het latje terug naar
de initiële situatie te brengen
Functie
® nut voor het bepalen van de sterkte en de stijfheid van structuren die verschillen van afmetingen, vorm en
materiaalsamenstelling
o een femur ziet er totaal anders uit dan een Titia of een metacarpaal of wervel à alle botstructuren
verschillen van afmetingen, vorm en materiaalsamentselling (densiteit is in elk bot anders, zelf binnen het
bot)!
® Door het verschil in afmetingen, vorm en materiaalsamenstelling kunnen we de curve niet met 100% zekerheid gaan
gebruiken in de praktijk omdat de heterogeniteit zo verschillend is
o Oplossing: spannings-rekkromme à verschillende botten met elkaar gaan vergelijken
3
, 2. spanning en rek
Spannings-rekkromme
® Belasting per oppervlakte-eenheid bekijken = spanning
o Ongeacht de oppervlakte van een stuk bot of doorsnede van het bot, we kunnen altijd botten vergelijken met
betrekking tot de spanning die we erin opbouwen omdat we net die belasting uitdrukken per oppervlakte-
eenheid
® Rekbelasting à kan zowel compressie als tractie zijn
o Rek zegt iets over mate van vervorming per lengte-eenheid, dus uitgedrukt per cm
o Zo kan je een lang bot vergelijken met een kort bot à afmetingen spelen eigenlijk geen rol meer
à we gaan in beide componenten gaan normaliseren zodat we verschillende botstukken, van verschillende individuen en met
verschillende lengte met elkaar kunnen vergelijken), doen we dus door:
1. belasting uit te drukken in oppervlakte-eenheid
2. mate van vervorming uit te drukken per lengte-eenheid
® X-as = rek (dimensie loos)
® Y-as = spanning
® Ondanks er genormaliseerd is, de kromme is op zich niet verandert
PUNT A of PUNT 0
® Geen belasting en geen vervorming
ELASTISCH GEBIED
® Naarmate je de belasting laat toenemen, zal ook de vervorming toenemen en dan kom je in het elastisch gebied
® Elastisch = van het moment dat je de belasting wegneemt, zal ook de vervorming verdwijnen en je komt telkens terug
tot initiële situatie
® Dit gebied loopt door tot aan punt B
4
