Histopathologie deel Roosen
Biomechanica van het botweefsel
1. BOTVORMING
Wet van Wolff= bot wordt aangepast aan de belasting
➔ Bot wordt zowel inwendig als uitwendig (vorm) geremodelleerd zodat het met een
minimum aan materiaal zijn functie kan vervullen.
➔ Belasting moet relatief groot zijn en regelmatig voorkomen
Botopbouw botresorptie
1.1. Opmerkingen bij deze wet
• De belasting mag niet in een te korte tijd toenemen.
• De vorm wordt mede bepaald door erfelijke factoren (niet enkel door de
functie).
• Het aanpassingsvermogen is niet overal in het skelet gelijk: de plaatselijke
aanleg van het bot speelt een belangrijke rol.
• Bot zou zich meer aanpassen aan een veranderlijke belasting dan aan een
constante belasting. ????
1.2. Doel van het skelet
• Beschermen van inwendige organen
• Aanhechting van welke delen
• Verschaffen van kinematische schakels
• Bewegen mogelijk maken
1.3. Algemene eigenschappen
➔ Verandering in botdichtheid ifv de belasting (belasting nodig om botten sterk te houden;
Botdichtheid past zich altijd aan in functie van wat je eraan vraagt )
Vb: osteoporose na inactiviteit
➔ Verandering in vorm ifv de belasting
Vb: na fractuurgenezing
Repareert en remodelleert zichzelf
Hoe meer osteocyten, hoe denser botweefsel maar ook hoe sterker. Bij osteoporose gaat de spier
verzwakken.
Bot is een constant herstellend weefsel
Positieve elektrische spanning zorgt altijd voor botafbraak, negatieve elektrische spanning zorgt voor
botopbouw. Ook druk op de groeischijf stimuleert botgroei.
➔ Negatief zorgt voor lagere zuurstofspanning, met als gevolg een hogere pH (dit
stimuleert botgroei)
,1.4. Veranderingen tgv botbelasting
• Veranderingen in de krachten op een groeischijf doen een afwijkende vorm ontstaan.
Een normale belasting en fysiologische spierkrachten zijn dus noodzakelijk.
• Als de belasting toeneemt ontstaat een toename van de wanddikte van het
pijpbeen.
• Veranderingen van bewegingsrichting geven aanleiding tot het ontwikkelen van een
andere spongiosastructuur. De massadichtheid van de spongiosa is vnl afhankelijk van
de schuifspanningen.
• Een langdurige belastingvermindering veroorzaakt:
➔ Een vermindering van calciumhydroxyapatiet in de spongiosa en in de compacta
➔ Daarna een vermindering van de botmatrix
2. MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN VAN NORMALE BOTTEN EN VAN BOTWEEFSEL
2.1. Sterkte en stijfheid
= dit zijn de belangrijkste mechanische eigenschappen van bot.
➔ Door een verband te zoeken tussen belasting en vervorming kan je de stijfheid en
sterkte van het materiaal bepalen.
Belastings-vervormingscurve
x-as is de vervorming in cm, y-as is de belasting die je hiervoor nodig hebt.
4 fasen:
1) Van punt A tot B, het elastisch gebied.
➔ Wanneer een belasting hier wordt aangebracht en daarna wordt weggenomen,
neemt de structuur opnieuw zijn oorspronkelijke lengte aan. Er is dus geen blijvende
vervorming. Dit is een veilige zone.
2) Punt B, de vloeigrens
➔ Als de belasting toeneemt kom je op een punt waar de materiaalvezels gaan
vloeien.
, 3) van punt B tot C, het niet-elastische (plastisch) gebied.
➔ Wanneer de belasting tot voorbij punt B, in dit gebied terecht komt zal een
blijvende vervorming optreden (D’)
4) Punt C, het breekpunt.
➔ Wanneer de belasting in dit gebied voortgaat, wordt een punt bereikt waar de
structuur breekt. Als je dit punt passeert is revalidatie noodzakelijk.
➔ De oppervlakte onder de curve zegt iets over de energie die je kan opslaan.
3 parameters voor het vaststellen van de sterkte van de structuur:
• De belasting die de structuur kan verdragen vooraleer het materiaal bezwijkt
• De vervorming die mag plaatsgrijpen tot het materiaal bezwijkt
• De energie die kan worden opgenomen vooraleer een breuk optreedt
Hieruit kan je dus besluiten dat:
➔ De sterkte de energie is die wordt opgeslagen in het materiaal.
➔ De belastbaarheid wordt aangeduid door het breekpunt.
➔ De stijfheid blijkt uit de helling van de kromme in het elastische gebied.
De belastings-vervormingscurve heeft nut voor het bepalen van de sterkte en de stijfheid van structuren die
verschillen in afmeting, vorm en materiaalsamenstelling
De spanningsrekkromme (meer accuraat) bevat dezelfde parameters en gebieden als de belastings-
vervormingscurve.
Spanning= Is de belasting per oppervlakte-eenheid die zich ontwikkelt op een plat vlak binnen een
structuur als reactie op een belasting van buitenaf. (= kracht per oppervlakte- eenheid (N/cm²))
Rek= Is de mate van vervorming gedeeld door de oorspronkelijke lengte van de structuur (dimensieloze
grootheid (%)).
➔ Zo kan je botstukken met elkaar vergelijken. (zie grafiek dia 18)
Klein <-> groot botstuk
➔ Afschuiving is de mate van hoekverandering in een structuur, de radiaal.
Rek: zowel uitrekken als samenduwen
, De stijfheidswaarde wordt verkregen door de spanning in welk punt dan ook in het elastische gebied
van de kromme te delen door de rek in dat punt.
Helling in elastische gebied:
- Stijl -> veel belasting nodig voor een klein beetje vervorming
- Niet stijl -> niet veel belasting nodig voor weinig vervorming
Lineair verloop = veel kracht nodig om
klein beetje te vervormen tot op een
bepaald moment en dan zal het breken.
Biomechanica van het botweefsel
1. BOTVORMING
Wet van Wolff= bot wordt aangepast aan de belasting
➔ Bot wordt zowel inwendig als uitwendig (vorm) geremodelleerd zodat het met een
minimum aan materiaal zijn functie kan vervullen.
➔ Belasting moet relatief groot zijn en regelmatig voorkomen
Botopbouw botresorptie
1.1. Opmerkingen bij deze wet
• De belasting mag niet in een te korte tijd toenemen.
• De vorm wordt mede bepaald door erfelijke factoren (niet enkel door de
functie).
• Het aanpassingsvermogen is niet overal in het skelet gelijk: de plaatselijke
aanleg van het bot speelt een belangrijke rol.
• Bot zou zich meer aanpassen aan een veranderlijke belasting dan aan een
constante belasting. ????
1.2. Doel van het skelet
• Beschermen van inwendige organen
• Aanhechting van welke delen
• Verschaffen van kinematische schakels
• Bewegen mogelijk maken
1.3. Algemene eigenschappen
➔ Verandering in botdichtheid ifv de belasting (belasting nodig om botten sterk te houden;
Botdichtheid past zich altijd aan in functie van wat je eraan vraagt )
Vb: osteoporose na inactiviteit
➔ Verandering in vorm ifv de belasting
Vb: na fractuurgenezing
Repareert en remodelleert zichzelf
Hoe meer osteocyten, hoe denser botweefsel maar ook hoe sterker. Bij osteoporose gaat de spier
verzwakken.
Bot is een constant herstellend weefsel
Positieve elektrische spanning zorgt altijd voor botafbraak, negatieve elektrische spanning zorgt voor
botopbouw. Ook druk op de groeischijf stimuleert botgroei.
➔ Negatief zorgt voor lagere zuurstofspanning, met als gevolg een hogere pH (dit
stimuleert botgroei)
,1.4. Veranderingen tgv botbelasting
• Veranderingen in de krachten op een groeischijf doen een afwijkende vorm ontstaan.
Een normale belasting en fysiologische spierkrachten zijn dus noodzakelijk.
• Als de belasting toeneemt ontstaat een toename van de wanddikte van het
pijpbeen.
• Veranderingen van bewegingsrichting geven aanleiding tot het ontwikkelen van een
andere spongiosastructuur. De massadichtheid van de spongiosa is vnl afhankelijk van
de schuifspanningen.
• Een langdurige belastingvermindering veroorzaakt:
➔ Een vermindering van calciumhydroxyapatiet in de spongiosa en in de compacta
➔ Daarna een vermindering van de botmatrix
2. MECHANISCHE EIGENSCHAPPEN VAN NORMALE BOTTEN EN VAN BOTWEEFSEL
2.1. Sterkte en stijfheid
= dit zijn de belangrijkste mechanische eigenschappen van bot.
➔ Door een verband te zoeken tussen belasting en vervorming kan je de stijfheid en
sterkte van het materiaal bepalen.
Belastings-vervormingscurve
x-as is de vervorming in cm, y-as is de belasting die je hiervoor nodig hebt.
4 fasen:
1) Van punt A tot B, het elastisch gebied.
➔ Wanneer een belasting hier wordt aangebracht en daarna wordt weggenomen,
neemt de structuur opnieuw zijn oorspronkelijke lengte aan. Er is dus geen blijvende
vervorming. Dit is een veilige zone.
2) Punt B, de vloeigrens
➔ Als de belasting toeneemt kom je op een punt waar de materiaalvezels gaan
vloeien.
, 3) van punt B tot C, het niet-elastische (plastisch) gebied.
➔ Wanneer de belasting tot voorbij punt B, in dit gebied terecht komt zal een
blijvende vervorming optreden (D’)
4) Punt C, het breekpunt.
➔ Wanneer de belasting in dit gebied voortgaat, wordt een punt bereikt waar de
structuur breekt. Als je dit punt passeert is revalidatie noodzakelijk.
➔ De oppervlakte onder de curve zegt iets over de energie die je kan opslaan.
3 parameters voor het vaststellen van de sterkte van de structuur:
• De belasting die de structuur kan verdragen vooraleer het materiaal bezwijkt
• De vervorming die mag plaatsgrijpen tot het materiaal bezwijkt
• De energie die kan worden opgenomen vooraleer een breuk optreedt
Hieruit kan je dus besluiten dat:
➔ De sterkte de energie is die wordt opgeslagen in het materiaal.
➔ De belastbaarheid wordt aangeduid door het breekpunt.
➔ De stijfheid blijkt uit de helling van de kromme in het elastische gebied.
De belastings-vervormingscurve heeft nut voor het bepalen van de sterkte en de stijfheid van structuren die
verschillen in afmeting, vorm en materiaalsamenstelling
De spanningsrekkromme (meer accuraat) bevat dezelfde parameters en gebieden als de belastings-
vervormingscurve.
Spanning= Is de belasting per oppervlakte-eenheid die zich ontwikkelt op een plat vlak binnen een
structuur als reactie op een belasting van buitenaf. (= kracht per oppervlakte- eenheid (N/cm²))
Rek= Is de mate van vervorming gedeeld door de oorspronkelijke lengte van de structuur (dimensieloze
grootheid (%)).
➔ Zo kan je botstukken met elkaar vergelijken. (zie grafiek dia 18)
Klein <-> groot botstuk
➔ Afschuiving is de mate van hoekverandering in een structuur, de radiaal.
Rek: zowel uitrekken als samenduwen
, De stijfheidswaarde wordt verkregen door de spanning in welk punt dan ook in het elastische gebied
van de kromme te delen door de rek in dat punt.
Helling in elastische gebied:
- Stijl -> veel belasting nodig voor een klein beetje vervorming
- Niet stijl -> niet veel belasting nodig voor weinig vervorming
Lineair verloop = veel kracht nodig om
klein beetje te vervormen tot op een
bepaald moment en dan zal het breken.
