Настольная книга остеопата. Основы биомеханики движения тела

Материалы считаются хрупкими или эластичными, или сочетаниями первого и второго, в зависимости от количества деформации, которую они могут претерпевать до достижения конечной точки излома. У хрупких материалов, таких как стекло, область деформации до излома очень мала. Пластичные материалы, типа мягких металлов, могут до излома подвергаться значительной деформации. Материалы также обладают такими свойствами, как упругость и прочность. Упругость — это способность материала поглощать и запасать энергию в диапазоне упругости, и высвобождать ее и затем возвращаться в исходное состояние сразу же после прекращения нагрузки. Прочность — это способность материала поглощать энергию в пределах диапазона пластичности. Прочность отражает сопротивление материала излому или способность поглощать значительные количества энергии до разрушения.

Модуль Юнга, или модуль упругости материала при нагрузке сжатия или растяжения, характеризуется наклоном кривой в промежутке между точками A и B (см. рис. 15.6). Значение жесткости можно найти, разделив нагрузку на деформацию в любой точке диапазона упругости. Модуль упругости определяет механическое поведение материала и является мерой его жесткости (сопротивления, оказываемого материалом внешней нагрузке).

Модуль = Напряжение (нагрузка)/деформация

Модуль Юнга = (F/A)/ΔL/L₀)

Если первая часть графика представляет собой прямую линию, деформация прямо пропорциональна способности материала к сопротивлению нагрузке (см. рис. 15.6). Если угол наклона кривой крутой, и модуль упругости высокий, то этот материал обладает высокой жесткостью. Если подъем, кривой идет постепенно, и значение модуля упругости невелико, то и жесткость материала незначительна. У корковой кости — высокий модуль упругости, а у подкожного жира — низкий.

Любой тип материала обладает уникальной кривой, так на рис. 15.7 представлена типичная кривая для сухожилий и связок конечностей при действии нагрузки с постоянной скоростью.

Рис. 15.7. Кривая нагрузки/деформации для сухожилия или связки:

_{0-A — область подошвы кривой; A-В — область упругости; B-C — область диапазона пластичности; D — конечная точка разрыва}

Первая область кривой 0-A называется подошвенной областью. Для связок и сухожилий эта область характеризуется выпрямлением завитков коллагена в состоянии покоя. В этой зоне минимальное усилие вызывает максимальную деформацию (удлинение). Подошвенная область — это зона, в которой исследователь проводит клиническое тестирование целостности связки при помощи растягивающего усилия.

Подошвенная область также представляет собой провисание сухожилия (слабину), которое должно быть выбрано мышцей, прежде, чем она сможет воздействовать через это сухожилие на кость. Вторая линейная область кривой A-B является областью упругости, в которой удлинение (деформация) имеет относительно линейную связь с напряжением. Жесткость, или сопротивление деформации в этой области увеличивается, поэтому для того, чтобы вызвать удлинение, требуется большее усилие. Однако в пределах этой области связка или сухожилие, если убрать нагрузку, возвращаются к размерам, которые они имели до создания напряжения, поскольку в силу вязкоупругости структур, возврат является функцией времени. Эта область показывает тот тип напряжения и деформации, который наблюдается при нормальном физиологическом движении. В третьей области B-C происходит последовательное разрушение волокон коллагена, и связка (сухожилие) теряет способность вернуться к исходной форме. Пластичность можно рассматривать как вариант микроскопического разрыва. При выходе за пределы диапазона пластичности, в точке D начинаются явные разрывы или макроразрывы ткани. В случае с сухожилием или связкой повреждение может произойти в середине структуры, по причине разрушения и разрывов волокон соединительной ткани, это и будет разрывом связки. Если повреждение происходит в виде отрыва костного прикрепления связки или сухожилия, это называют отрывом. Если происходит разрушение костной ткани, оно называется переломом.

Каждый вид соединительной ткани может до разрушения выдерживать различную степень деформации. Эта степень различна не только для разных видов соединительной ткани, но может варьировать даже внутри одного типа. В целом связки могут выдерживать большую деформацию, чем хрящи, а хрящи — большую деформацию, чем кости.

15.3. Свойства специфических тканей