Samenvatting - Histopathologie - Weefselbiomechanica

HISTOPATHOLOGIE - PROF. ROOSEN - WEEFSELBIOMECHANICA

1.​ Biomechanica van botten en botweefsel
1.1 Botvorming
●​ Doel van het skelet:
- Beschermen van inwendige organen
- Aanhechting van weke delen
- Verschaffen van kinematische schakels
- Bewegen mogelijk maken
●​ Algemene eigenschappen van botweefsel:
- Verandering in botdichtheid in functie van de belasting (vb osteoporose)
- Veranderingen in vorm in functie van de belasting (na vb fractuurgenezing)
​ - Repareert en modelleert zichzelf
●​ Wet van Wolff:
- Botvorming / botremodellering: bot past zich aan naar mechanische eisen
- Wet van Wolff: bot ontstaat waar nodig, resorbeert waar niet nodig
​ ⇒ Aanpassingen: zodat bot met minimum aan materiaal zijn functie kan doen
​ ⇒ Belasting moet relatief groot zijn + regelmatig voorkomen
- Opmerkingen wet van Wolff
​ ⇒ Belasting mag in korte tijd niet te veel toenemen
​ ⇒ Vorm bot: bepaald door functie + erfelijke factoren
​ ⇒ Aanpassingsvermogen niet overal in skelet gelijk: plaatselijke aanleg
​ ⇒ Aanpassingsvermogen op bepaalde plek: niet gelijk voor alle soorten
belasting
​ ⇒ Bot past meer aan bij veranderlijke belasting dan bij constante belasting
●​ Hypothesen voor mechanismen waarmee bot zich aanpast aan belasting:
- Piëzo-elektrische eigenschappen: bij buigbelasting: ontstaan negatieve lading
​ aan drukzijde (botopbouw), positieve lading aan trekzijde (botafbraak)
​ ⇒ In droog bot
- Drukverschillen in botvloeistoffen: vloeistof gedwongen door bot te stromen
​ ⇒ Ionentransport voor elektrische spanningen
​ ⇒ Drukzijde: negatieve spanning: botgroei
​ ⇒ Trekzijde: positieve spanning: botafbraak
- Microscopische scheurtjes waar bot zwaarst belast is: induceert ​ ​
​ botgroeistimulatie
​ ⇒ Botgroei mede door beschadiging gestimuleerd
- Druk op groeischijf: stimuleert botgroei
​ ⇒ Buigbelasting: meer botaanmaak aan drukzijde dan aan trekzijde
​ ⇒ Buiging: verminderde doorbloeding: verlaagde zuurstofspanning: stimulatie
​ ​ ​ botgroei


1

,●​ Invloed van elektrische spanning op botstofwisseling:
- Negatieve elektrische spanning
​ ⇒ Veroorzaakt lagere zuurstofspanning, daardoor lagere pH, zo stimulatie ​
​ ​ ​ botgroei
​ ⇒ Trekt osteoblasten aan
- Klinisch: therapie met elektromagnetische golven
​ ⇒ Rond breuk negatieve lading vormen: negatief spanningsveld
​ ⇒ Snellere genezing
●​ Veranderingen ten gevolge van botbelasting:
- Veranderingen in krachten op groeischijf: leidt tot afwijkende vorm
- Toename belasting: wanden pijpbeen worden dikker
- Veranderingen in bewegingsrichting: leidt tot ontwikkeling spongiosastructuur
- Langdurige belastingsvermindering:
​ ⇒ Vermindering calciumhydroxyapatiet in spongiosa en compacta
​ ⇒ Vermindering botmatrix


1.2 Mechanische eigenschappen van normale botten en van botweefsel
●​ Belastings-vormingskromme:




- Elastische gebied A-B: belasting, licht vervormen, wegnemen, terug naar ​
​ originele vorm
​ ⇒ Geen blijvende vervorming
- Vloeigrens D-D’: punt waarop materiaalvezels gaan vloeien
​ ⇒ Gedrag: elastisch → plastisch
- Plastisch / niet-elastisch gebied D-C: belasting, vervormen, wegnemen, niet ​
​ terug naar originele vorm
​ ⇒ Blijvende vervorming
- Breekpunt C: buigen en breken
​ ⇒ Nooit nog originele vorm, zelfs geen licht vervormde toestand meer




2

, - 3 parameters voor sterkte structuur
​ ⇒ Belasting die structuur kan verdragen voor breken
​ ​ → Zie breekpunt
​ ⇒ Vervorming die structuur kan verdragen voor breken, stijfheid
​ ​ → Zie helling kromme in elastische gebied
​ ⇒ Energie die structuur kan opnemen voor breken
​ ​ → Zie oppervlak onder kromme
●​ Spanningsrekkromme:
- Zelfde gebieden en parameters als ​ ​
​ belastings-vervormingscurve
- Spanning: belasting in een punt gedeeld door ​
​ oppervlakte-eenheid
- Rek: vervorming op bepaalde plaats
​ ⇒ Lengteverandering of afschuiving
​ ⇒ Mate van vervorming (verkorting of verlenging)
​ ​ ​ gedeeld door oorspronkelijke structuur
​ ⇒ Afschuiving: mate van hoekverandering in een structuur, in radialen
- Elasticiteitsmodulus / stijfheidswaarde: elastisch deel gedeeld door rek in punt
​ ⇒ Hoe stijver materiaal, hoe hoger modulus
∆ 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠
​​ ​ε= ∆ 𝑠𝑡𝑟𝑎𝑖𝑛
- Elastisch gedrag materiaal: kan lineair (metaal) of niet-lineair zijn (bot)
●​ Vloeien van een materiaal:
- Metaal: afschuiving doordat atomen van hun plaats geraken
- Bot: microbreuk door het loslaten van osteonen
●​ Breken van materiaal:
- Bros materiaal: weinig vervormen, vlug breken, klein plastisch gebied
- Taai materiaal: veel vervormen, laat breken, groot plastisch gebied
●​ Poreusheid:
- Bepaald door volume bot dat bestaat uit niet-gemineraliseerd weefsel, %
- Corticaal bot: 5-30%; als veel bewegen: stijver, breekt bij hoge spanning, breekt
​ bij 2% rek, kan minder energie stockeren
- Spongieus bot 30-90%; als weinig bewegen, later osteoporose; minder stijf, ​
​ breekt bij lage spanning, breekt bij 7% rek, kan veel energie stockeren
●​ Anisotropie:
- Mechanische eigenschappen verschillen in verschillende richting, vaak voor bot in
​ longitudinale as het sterkst, in dwarse richting het zwakst
- Sterkte en stijfheid sterkst in richting waarin het bot het frequentst wordt belast




3