Histopathologie Roosen
1. Biomechanica van botweefsel
1.1. Botvorming (wet van Wolf)
- Botvorming over remodellering is de eigenschap van het bot om zich aan te passen
aan de mechanische eisen die worden gesteld, gebeurd door verandering van
afmeting, vorm en structuur.
- Wet van wolf: bot ontstaat waar het nodig is. De inwendige en uitwendige structuur
en vorm passen zich aan bij overheersende belasting. Het bot met
een minimum aan matriaal zijn functie kan vervullen.
- De vorm van een bot wordt ook op erfelijke factoren bepaald
-
Bemerkingen
Belasting niet in een korte tijd veel toenemen
wet van wolf
- Plaatselijke aanleg van het bot speelt een belangrijke rol
- Niet gelijk voor alle belastingsverrichtingen
- Bot zou meer aanpassen aan een veranderlijke belasting
1.1.1. Mechanismen waarmee bot zijn bouw aanpast aan de behandeling
- Bij buiging ontstaat een piëzo- elektrische eigenschappen van het bot= drukzijde is
een negatieve elektrische spanning en aan de trekzijde een positieve elektrische
spanning. Aan de drukzijden zijn er osteoblasten die zorgen voor de botgroei en aan
de trekzijde is er botafbraak. (in droogbot en toegeschreven ana collageen)
- Botvloeistof gaat door haverse kanalen, dit ionentransport zorgt voor een elektrische
spanning (= potentiaalverloop). Door samentrekking is een negatieve spanning (zorgt
voor botgroei) en uitrekking zorgt voor een positieve spanning (zorgt voor botafbraak)
(in een levend bot)
- Bot zwaar belast → microscopische scheurtjes → botgroeistimulatie induceren
- Bot gaat groeien in de richting waar de buigende kracht vandaan komt. Druk op
groeischijf stimuleert groei (door buiging mindere doorbloeding en verlaagde
zuurstofspanning wat botgroei kan stimuleren)
- Negatieve elektrische spanning (+ trekt osteoblasten aan) → lagere
zuurstofspanning → hogere Ph → stimuleert botgroei
!! rond een breuk worden negatieve ladingen gebruikt, zo is er snellere genezing.
1.1.2. Veranderingen tgv botbelasting
- Verandering in kracht op groeischijf, geeft een afwijkende vorm. Voor een normale
skeletontwikkeling is nomrale belasting noodzakelijk en fysiologische spierkrachten.
- Als belasting toeneemt → toename van wanddikte van pijpbeen
- Verandering van bewegingsrichting kan een andere spongiosastructuur ontwikkelen.
De massa dichtheid van de sponginosa is vnl afhankelijk van de schuifspanning.
- Langdurige belastingsvermindering:
Mindere calciumhydroxyapatiet in de spongiosa en de compacta
Daarna een vermindering van botmatrix
,1.2. Doel van het skelet
- Beschermen van inwendige organen
- Aanhechting van weke delen
- Verschaffen van kinematische schakels
- Bewegen mogelijk maken
1.3. Algemene eigenschappen
- verandering in botdichtheid ifv de belasting → doe ik veel, wordt het sterker, als ik
niets doe, wordt het zwakker
bv. osteoporose na inaktiviteit
- Veranderingen in vorm ifv de belasting → je botweefsel herstelt
Vb. Na fraktuurgenezing
➔ botweefsel repareert en remodelleert zichzelf
1.4. Sterkte en stijfheid
- Sterkte en stijfheid worden onderzocht in belaste toestand.
Belasting geeft vervorming en spanning (vervolg) → hierdoor sterkte en stijfheid
bepalen.
→ belastings-en vervormingscurve (ELK JAAR 1 VRAAG OP EXAMEN!)
o elastische gebied
o vloeigrens
o niet-elastisch (plastisch) gebied
o breekpunt
- Belastingsvervormingscurve
kunnen tekenen!!!
-
- y-as = belasting die je aanwendt
(bv. drukken op femur, of
hem proberen te buigen)
- x-as = vervorming die je
daardoor creeert (hoeveel buigt
botstuk door belasting)
A: geen belasting = geen
vervorming ➔ rustpunt
Als belasting toeneemt zal je
vervorming toenemen (hoe
meer kracht hoe meer
vervorming) → rechtlijnig gebied
schuin naar boven
Als je je belasting wegneemt, zal ook de vervorming even lineair terug reduceren
(naar oorspronkelijke situatie), geen blijvende vervorming
→ vandaar = eerste gebied : elastisch gebied
B : je kromme maakt een bocht → als je B voorbijkomt : kleine belastingsverhoging zal je
vervorming enorm laten toenemen → belasting en vervormingsverhouding van totaal
andere grootteverhouding
Punt B = vloeigrens (=matriaalvezels vloeien) → vanaf dat moment is er op moleculair
vlak in je botweefsel iets aan het gebeuren dat irreversibel is, blijvende vervorming.
,D : als je in niet-elastisch (plastisch) gebied je kracht wegneemt, ga je terug via je
grofgestippelde lijn en kom je terecht in D’ → blijvende vervorming, je gaat niet terug
naar initiële situatie.
C : breekpunt, je kan niet meer verder → breuk = bot kapot
= belastbaarheid in termen van belasting en vervorming
- Helling van de kromme in het elastisch gebied : stijfheid van het materiaal
- Door vervorming sla je energie op in je botweefsel, de mate waarin je energie kan
opslaan is de opp vanonder je curve → hoe kleiner oppervlakte onder curve, hoe
minder energie je kan stockeren in je botweefsel
- De belastings-vervormingscurve heeft nut voor het bepalen van de sterkte en de
stijfheid van structuren die verschillen in afmeting, vorm en materiaalsamenstelling
(vb. Latje = niet realiteit (onze botten zijn niet zo mooi afgelijnd, hebben niet overal
evenveel moleculen, zijn niet mooi symmetrisch opgebouwd))
- Belastings-vervormingscurve geeft info over:
➢ De belasting vooraleer het materiaal bezwijkt
➢ De vervorming vooraleer het materiaal bezwijkt
➢ De energie die kan worden opgenomen vooraleer een breuk optreedt
1.4.1. Belastings-vervormingscurve → spannings-rekkromme
- Belastings-vervormingscurve (1ste parameter) gebruiken we eigenlijk niet omdat we
botstukken onderling hiermee niet kunnen vergelijken → dit willen we wel doen. We
gaan de spannings-rekkromme gebruiken!!!
=> wel zelfde gebieden en parameters
- Spanning → belasting per oppervlakte-eenheid (vierkante cm bv.)
zo kunnen we alle botstukken (eender welke vorm en grootte) met
elkaar vergelijken. (met de parameter spanning)
- Rekkromme → mate van vervorming per lengte-eenheid (de mate van vervorming
hangt af van de lengte van je botten, hefbomen zijn anders in
verschillende botstukken)
korte botstukken, lange, middelgrote ... met elkaar vergelijken
➢ Spanning
= belasting per oppervlakte eenheid
In menselijke situaties : N/cm2 (= N/m2 = P(ascal))
➢ Rek
= Mate van vervorming / oorspronkelijke lengte
→ dimensiloze grootheid → percentage die we dan uitkomen (cm/cm)
2 types rek
→ lengteverandering
- verkorting (als je drukt op je bot wordt het korter en breder)
- verlenging (als je aan je bot trekt, wordt het langer en smaller)
→ afschuiving (dwarse kracht) = hoekvervorming uitgedrukt in radialen
!! in realiteit vaak samen gepaard
, 1.5. Spannings-rekkromme
- De kromme is dezelfde als van de
belastings-vervormingscurve, maar nu
kunnen we alle mogelijke botstukken
onderling met elkaar vergelijken.
- Alle zones zijn dezelfde, letters ook →
zelfde principes (we gebruiken enkel
andere eenheden waardoor we
onderling kunnen vergelijken)
- A: rustpunt
→ eleastisch gebied
→ terugkomen? Terug initiële
toestand
- B: vloeigrens
→ niet-elastische / plastische gebied
→ blijvende vervorming als je spanning wegneemt
- C: breekpunt
1.5.1. Parameters
- De helling van de kromme in het elastische gebied zegt iets over de stijfheid van het
materiaal
- Kleine helling in eerste gebied : met weinig spanning/belasting → veel vervorming/rek
→ kleinere stijfheid
- Heel steile helling : veel spanning/belasting → klein beetje rek/vervorming
→ grotere stijfheid
- Oppervlakte onder de kromme is voor energie opname
1.6. Elasticiteitsmodulus
- 2de parameter die iets zegt over eigenschappen botweefsel
∆𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠
𝜀=
∆𝑠𝑡𝑟𝑎𝑖𝑛
- Elastisch gedeelte gedeeld door de rek in
dat punt
- Hoe groter elasticiteitsmodulus, hoe
stijver/steviger je materiaal zal zijn
- Bot vergelijken met glas en metaal :
𝜀𝑚𝑒𝑡𝑎𝑎𝑙 > 𝜀𝑔𝑙𝑎𝑠 > 𝜀𝑏𝑜𝑡
(De slide voor ‘spannings-rekkromme van
drie materialen mogen we overslaan!)
1. Biomechanica van botweefsel
1.1. Botvorming (wet van Wolf)
- Botvorming over remodellering is de eigenschap van het bot om zich aan te passen
aan de mechanische eisen die worden gesteld, gebeurd door verandering van
afmeting, vorm en structuur.
- Wet van wolf: bot ontstaat waar het nodig is. De inwendige en uitwendige structuur
en vorm passen zich aan bij overheersende belasting. Het bot met
een minimum aan matriaal zijn functie kan vervullen.
- De vorm van een bot wordt ook op erfelijke factoren bepaald
-
Bemerkingen
Belasting niet in een korte tijd veel toenemen
wet van wolf
- Plaatselijke aanleg van het bot speelt een belangrijke rol
- Niet gelijk voor alle belastingsverrichtingen
- Bot zou meer aanpassen aan een veranderlijke belasting
1.1.1. Mechanismen waarmee bot zijn bouw aanpast aan de behandeling
- Bij buiging ontstaat een piëzo- elektrische eigenschappen van het bot= drukzijde is
een negatieve elektrische spanning en aan de trekzijde een positieve elektrische
spanning. Aan de drukzijden zijn er osteoblasten die zorgen voor de botgroei en aan
de trekzijde is er botafbraak. (in droogbot en toegeschreven ana collageen)
- Botvloeistof gaat door haverse kanalen, dit ionentransport zorgt voor een elektrische
spanning (= potentiaalverloop). Door samentrekking is een negatieve spanning (zorgt
voor botgroei) en uitrekking zorgt voor een positieve spanning (zorgt voor botafbraak)
(in een levend bot)
- Bot zwaar belast → microscopische scheurtjes → botgroeistimulatie induceren
- Bot gaat groeien in de richting waar de buigende kracht vandaan komt. Druk op
groeischijf stimuleert groei (door buiging mindere doorbloeding en verlaagde
zuurstofspanning wat botgroei kan stimuleren)
- Negatieve elektrische spanning (+ trekt osteoblasten aan) → lagere
zuurstofspanning → hogere Ph → stimuleert botgroei
!! rond een breuk worden negatieve ladingen gebruikt, zo is er snellere genezing.
1.1.2. Veranderingen tgv botbelasting
- Verandering in kracht op groeischijf, geeft een afwijkende vorm. Voor een normale
skeletontwikkeling is nomrale belasting noodzakelijk en fysiologische spierkrachten.
- Als belasting toeneemt → toename van wanddikte van pijpbeen
- Verandering van bewegingsrichting kan een andere spongiosastructuur ontwikkelen.
De massa dichtheid van de sponginosa is vnl afhankelijk van de schuifspanning.
- Langdurige belastingsvermindering:
Mindere calciumhydroxyapatiet in de spongiosa en de compacta
Daarna een vermindering van botmatrix
,1.2. Doel van het skelet
- Beschermen van inwendige organen
- Aanhechting van weke delen
- Verschaffen van kinematische schakels
- Bewegen mogelijk maken
1.3. Algemene eigenschappen
- verandering in botdichtheid ifv de belasting → doe ik veel, wordt het sterker, als ik
niets doe, wordt het zwakker
bv. osteoporose na inaktiviteit
- Veranderingen in vorm ifv de belasting → je botweefsel herstelt
Vb. Na fraktuurgenezing
➔ botweefsel repareert en remodelleert zichzelf
1.4. Sterkte en stijfheid
- Sterkte en stijfheid worden onderzocht in belaste toestand.
Belasting geeft vervorming en spanning (vervolg) → hierdoor sterkte en stijfheid
bepalen.
→ belastings-en vervormingscurve (ELK JAAR 1 VRAAG OP EXAMEN!)
o elastische gebied
o vloeigrens
o niet-elastisch (plastisch) gebied
o breekpunt
- Belastingsvervormingscurve
kunnen tekenen!!!
-
- y-as = belasting die je aanwendt
(bv. drukken op femur, of
hem proberen te buigen)
- x-as = vervorming die je
daardoor creeert (hoeveel buigt
botstuk door belasting)
A: geen belasting = geen
vervorming ➔ rustpunt
Als belasting toeneemt zal je
vervorming toenemen (hoe
meer kracht hoe meer
vervorming) → rechtlijnig gebied
schuin naar boven
Als je je belasting wegneemt, zal ook de vervorming even lineair terug reduceren
(naar oorspronkelijke situatie), geen blijvende vervorming
→ vandaar = eerste gebied : elastisch gebied
B : je kromme maakt een bocht → als je B voorbijkomt : kleine belastingsverhoging zal je
vervorming enorm laten toenemen → belasting en vervormingsverhouding van totaal
andere grootteverhouding
Punt B = vloeigrens (=matriaalvezels vloeien) → vanaf dat moment is er op moleculair
vlak in je botweefsel iets aan het gebeuren dat irreversibel is, blijvende vervorming.
,D : als je in niet-elastisch (plastisch) gebied je kracht wegneemt, ga je terug via je
grofgestippelde lijn en kom je terecht in D’ → blijvende vervorming, je gaat niet terug
naar initiële situatie.
C : breekpunt, je kan niet meer verder → breuk = bot kapot
= belastbaarheid in termen van belasting en vervorming
- Helling van de kromme in het elastisch gebied : stijfheid van het materiaal
- Door vervorming sla je energie op in je botweefsel, de mate waarin je energie kan
opslaan is de opp vanonder je curve → hoe kleiner oppervlakte onder curve, hoe
minder energie je kan stockeren in je botweefsel
- De belastings-vervormingscurve heeft nut voor het bepalen van de sterkte en de
stijfheid van structuren die verschillen in afmeting, vorm en materiaalsamenstelling
(vb. Latje = niet realiteit (onze botten zijn niet zo mooi afgelijnd, hebben niet overal
evenveel moleculen, zijn niet mooi symmetrisch opgebouwd))
- Belastings-vervormingscurve geeft info over:
➢ De belasting vooraleer het materiaal bezwijkt
➢ De vervorming vooraleer het materiaal bezwijkt
➢ De energie die kan worden opgenomen vooraleer een breuk optreedt
1.4.1. Belastings-vervormingscurve → spannings-rekkromme
- Belastings-vervormingscurve (1ste parameter) gebruiken we eigenlijk niet omdat we
botstukken onderling hiermee niet kunnen vergelijken → dit willen we wel doen. We
gaan de spannings-rekkromme gebruiken!!!
=> wel zelfde gebieden en parameters
- Spanning → belasting per oppervlakte-eenheid (vierkante cm bv.)
zo kunnen we alle botstukken (eender welke vorm en grootte) met
elkaar vergelijken. (met de parameter spanning)
- Rekkromme → mate van vervorming per lengte-eenheid (de mate van vervorming
hangt af van de lengte van je botten, hefbomen zijn anders in
verschillende botstukken)
korte botstukken, lange, middelgrote ... met elkaar vergelijken
➢ Spanning
= belasting per oppervlakte eenheid
In menselijke situaties : N/cm2 (= N/m2 = P(ascal))
➢ Rek
= Mate van vervorming / oorspronkelijke lengte
→ dimensiloze grootheid → percentage die we dan uitkomen (cm/cm)
2 types rek
→ lengteverandering
- verkorting (als je drukt op je bot wordt het korter en breder)
- verlenging (als je aan je bot trekt, wordt het langer en smaller)
→ afschuiving (dwarse kracht) = hoekvervorming uitgedrukt in radialen
!! in realiteit vaak samen gepaard
, 1.5. Spannings-rekkromme
- De kromme is dezelfde als van de
belastings-vervormingscurve, maar nu
kunnen we alle mogelijke botstukken
onderling met elkaar vergelijken.
- Alle zones zijn dezelfde, letters ook →
zelfde principes (we gebruiken enkel
andere eenheden waardoor we
onderling kunnen vergelijken)
- A: rustpunt
→ eleastisch gebied
→ terugkomen? Terug initiële
toestand
- B: vloeigrens
→ niet-elastische / plastische gebied
→ blijvende vervorming als je spanning wegneemt
- C: breekpunt
1.5.1. Parameters
- De helling van de kromme in het elastische gebied zegt iets over de stijfheid van het
materiaal
- Kleine helling in eerste gebied : met weinig spanning/belasting → veel vervorming/rek
→ kleinere stijfheid
- Heel steile helling : veel spanning/belasting → klein beetje rek/vervorming
→ grotere stijfheid
- Oppervlakte onder de kromme is voor energie opname
1.6. Elasticiteitsmodulus
- 2de parameter die iets zegt over eigenschappen botweefsel
∆𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠
𝜀=
∆𝑠𝑡𝑟𝑎𝑖𝑛
- Elastisch gedeelte gedeeld door de rek in
dat punt
- Hoe groter elasticiteitsmodulus, hoe
stijver/steviger je materiaal zal zijn
- Bot vergelijken met glas en metaal :
𝜀𝑚𝑒𝑡𝑎𝑎𝑙 > 𝜀𝑔𝑙𝑎𝑠 > 𝜀𝑏𝑜𝑡
(De slide voor ‘spannings-rekkromme van
drie materialen mogen we overslaan!)
