BIOMECHANICA VAN HET BOTWEEFSEL
1. Doel van het skelet
a. Beschermen van inwendige organen
b. Aanhechting van weke delen
c. Verschaffen van kinematische schakels
d. Bewegen mogelijk maken
2. Algemene eigenschappen van het skelet
2.1. Sterkte en stijfheid: belastings – vervormingscurve
Belasting geeft vervorming en spanning
Parameters curve
Breekpunt Belastbaarheid in termen van belasting en
vervorming
Opp. onder de Sterkte in termen van energieopname
kromme
Helling van de Stijfheid van het materiaal
kromme in het
elastisch gebied
geeft informatie over:
a. De belasting vooraleer het
materiaal bezwijkt
b. De vervorming vooraleer het
materiaal bezwijkt
c. De energie die kan opnomen
worden vooraleer een breuk
optreedt
⇒ de belastings – vervormingscurve heeft
nut voor het bepalen van de sterkte en de
stijfheid van structuren die verschillen in afmeting, vorm en
materiaalsamenstelling
2.2. Sterkte en stijfheid: spannings – rekkromme
Omdat we met de belastings – vervormingscurve materialen niet kunnen
vergelijken gaan we over op de spanningsrek – kromme
heeft dezelfde gebieden en parameters
SPANNING = de belasting per oppervlakte – eenheid die zich ontwikkelt op
een plat
vlak binnen een structuur als reactie op een belasting van
binnenuit
, REK = de mate van vervorming gedeeld door de oorspronkelijke lengte
van de
structuur
Soorten rek:
1. Rek ten gevolge van lengteverandering:
= verkorting/ verlenging
2. Rek ten gevolge van afschuiving:
= hoekvervorming (uitgedrukt in rad)
Elasticiteitsmodulus = ⇒ hoe
stijver het mat, hoe hoger de mod!
Het elastisch
gedrag van een materiaal kan lineair
of niet – lineair zijn
elastisch gedrag van metaal in
lineair
elastisch gedrag van bot is niet
lineair
Het niet – elastisch gedrag van twee
materialen kan verschillen op basis
van micro – mechanische verschillen
Vloeien van een materiaal
een bros materiaal vervormt weinig vooraleer het breekt en heeft
bijgevolg een
invloed op het breukvlak
bv: glas heeft geen plastisch gebied
een taai materiaal vervormt aanzienlijk voordat het breekt, hetgeen een
breukvlak geeft dat na reconstructie niet meer de oorspronkelijke vorm
geeft
bv: metaal heeft een langgerekt plastisch gebied
2.3. Poreusheid
Wordt bepaald door het volume bot dat bestaat uit niet – gemineraliseerd
weefsel (uitgedrukt in %)
corticaal bot: 5% - 30%
spongieus bot: 30% - 90%
, GEVOLGEN:
a. Corticaal bot is stijver dan spongieus bot
b. Corticaal bot kan voor het breekt een grotere spanning ana
c. Corticaal bot breekt als rek meer dan 2% bedraagt (op cadavers)
d. Spongieus bot breekt bij een rek van 7%
e. Spongieus bot kan veel energie stokeren
2.4. Anisotropie
Anisotropie = de mechanische eigenschappen in verschillende richtingen
Sterkte en stijfheid zijn het sterkst in de richting waarin het bot het
frequentst wordt belast (in longitudinale richting!)
zowel corticaal als spongieus bot zijn anisotroop
Vaststellingen:
a. Afhankelijk van de richting waarin we
bot belasten zal het breekpunt
veranderen
b. Als we de integraal dat iets zegt over de
opslagmogelijkheid van E nemen, zal deze het
kleinst zal zijn voor T en grootste voor D
c. De helling die te maken heeft met
materiaalstijfheid is anders voor T en L
⇒ cilinder, pijpvormig bot is het sterkst
en stijfst als we het belasten in
longitudinale richting want daar
gebruiken we het meest in en zwakst in
dwarsrichting
3. Soorten (rek)belasting
3.1. Trekt of traktie
Belasting weg van het botstuk
⇒ ontstaan trekspanning
De trekspannning is maximaal in het vlak loodrecht op
de kracht
⇒ structuur wordt langer en smaller
Botweefsel bezwijkt onder trek door loslating ter
hoogte van de cementlijnen en het uitrekken van
de osteonen.
Klinische beeld: meestal in spongieus bot
3.2. Druk of compressie
Compressie naar het bot toe
⇒ ontstaan van drukspanning
De drukspanning is maximaal in het vlak loodrecht op
de kracht
⇒ structuur wordt korter en breder
Botweefsel bezwijkt onder invloed van drukbelasting
door het scheuren van osteonen in een schuine
richting.
Klinisch beeld: afplatten/indeuken/verbreden
op basis van zwaartekracht
bv: wervels bij ouderen (osteporose), slechte landing parachutesprong
1. Doel van het skelet
a. Beschermen van inwendige organen
b. Aanhechting van weke delen
c. Verschaffen van kinematische schakels
d. Bewegen mogelijk maken
2. Algemene eigenschappen van het skelet
2.1. Sterkte en stijfheid: belastings – vervormingscurve
Belasting geeft vervorming en spanning
Parameters curve
Breekpunt Belastbaarheid in termen van belasting en
vervorming
Opp. onder de Sterkte in termen van energieopname
kromme
Helling van de Stijfheid van het materiaal
kromme in het
elastisch gebied
geeft informatie over:
a. De belasting vooraleer het
materiaal bezwijkt
b. De vervorming vooraleer het
materiaal bezwijkt
c. De energie die kan opnomen
worden vooraleer een breuk
optreedt
⇒ de belastings – vervormingscurve heeft
nut voor het bepalen van de sterkte en de
stijfheid van structuren die verschillen in afmeting, vorm en
materiaalsamenstelling
2.2. Sterkte en stijfheid: spannings – rekkromme
Omdat we met de belastings – vervormingscurve materialen niet kunnen
vergelijken gaan we over op de spanningsrek – kromme
heeft dezelfde gebieden en parameters
SPANNING = de belasting per oppervlakte – eenheid die zich ontwikkelt op
een plat
vlak binnen een structuur als reactie op een belasting van
binnenuit
, REK = de mate van vervorming gedeeld door de oorspronkelijke lengte
van de
structuur
Soorten rek:
1. Rek ten gevolge van lengteverandering:
= verkorting/ verlenging
2. Rek ten gevolge van afschuiving:
= hoekvervorming (uitgedrukt in rad)
Elasticiteitsmodulus = ⇒ hoe
stijver het mat, hoe hoger de mod!
Het elastisch
gedrag van een materiaal kan lineair
of niet – lineair zijn
elastisch gedrag van metaal in
lineair
elastisch gedrag van bot is niet
lineair
Het niet – elastisch gedrag van twee
materialen kan verschillen op basis
van micro – mechanische verschillen
Vloeien van een materiaal
een bros materiaal vervormt weinig vooraleer het breekt en heeft
bijgevolg een
invloed op het breukvlak
bv: glas heeft geen plastisch gebied
een taai materiaal vervormt aanzienlijk voordat het breekt, hetgeen een
breukvlak geeft dat na reconstructie niet meer de oorspronkelijke vorm
geeft
bv: metaal heeft een langgerekt plastisch gebied
2.3. Poreusheid
Wordt bepaald door het volume bot dat bestaat uit niet – gemineraliseerd
weefsel (uitgedrukt in %)
corticaal bot: 5% - 30%
spongieus bot: 30% - 90%
, GEVOLGEN:
a. Corticaal bot is stijver dan spongieus bot
b. Corticaal bot kan voor het breekt een grotere spanning ana
c. Corticaal bot breekt als rek meer dan 2% bedraagt (op cadavers)
d. Spongieus bot breekt bij een rek van 7%
e. Spongieus bot kan veel energie stokeren
2.4. Anisotropie
Anisotropie = de mechanische eigenschappen in verschillende richtingen
Sterkte en stijfheid zijn het sterkst in de richting waarin het bot het
frequentst wordt belast (in longitudinale richting!)
zowel corticaal als spongieus bot zijn anisotroop
Vaststellingen:
a. Afhankelijk van de richting waarin we
bot belasten zal het breekpunt
veranderen
b. Als we de integraal dat iets zegt over de
opslagmogelijkheid van E nemen, zal deze het
kleinst zal zijn voor T en grootste voor D
c. De helling die te maken heeft met
materiaalstijfheid is anders voor T en L
⇒ cilinder, pijpvormig bot is het sterkst
en stijfst als we het belasten in
longitudinale richting want daar
gebruiken we het meest in en zwakst in
dwarsrichting
3. Soorten (rek)belasting
3.1. Trekt of traktie
Belasting weg van het botstuk
⇒ ontstaan trekspanning
De trekspannning is maximaal in het vlak loodrecht op
de kracht
⇒ structuur wordt langer en smaller
Botweefsel bezwijkt onder trek door loslating ter
hoogte van de cementlijnen en het uitrekken van
de osteonen.
Klinische beeld: meestal in spongieus bot
3.2. Druk of compressie
Compressie naar het bot toe
⇒ ontstaan van drukspanning
De drukspanning is maximaal in het vlak loodrecht op
de kracht
⇒ structuur wordt korter en breder
Botweefsel bezwijkt onder invloed van drukbelasting
door het scheuren van osteonen in een schuine
richting.
Klinisch beeld: afplatten/indeuken/verbreden
op basis van zwaartekracht
bv: wervels bij ouderen (osteporose), slechte landing parachutesprong
