Biomecanica dl hueso

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BIOMECANICA DEL HUESO

Estructura del hueso

En términos biológicos el hueso se describe como tejido conectivo. En términos mecánicos es un material compuesto con diferentes fases liquidas y sólidas. El hueso es el único tejido conectivo que es duro, debido a que su matriz está impregnada de cristales como hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2) con iones carbonato.

Existen 2 tipos detejido óseo: Hueso Cortical (compacto) y Hueso Esponjoso (trabecular). Este último se encuentra en el interior de los huesos planos, está constituido por celdillas tridimensionales llamadas trabéculas. En la pelvis humana la superficie media del hueso trabecular es de 1600cm2, la periostica es de 80cm2 y su volumen es 40cm3.

Hay 3 tipos de hueso cortical: Plexiforme, Laminar yHaversiano. El hueso plexiforme se encuentra durante el crecimiento y después de alguna lesión ósea, sustituido después por hueso laminar. El hueso Haversiano es el hueso cortical maduro humano, se forma como resultado de la invasión vascular de hueso ya existente.

El hueso haversiano y el hueso laminar se presentan en huesos humanos y de animales. Con la maduración el plexiforme se transforma enlaminar, y en la madurez produce una conversión parcial a haversiano, el cual aumenta con la edad, tiene menor resistencia mecánica y un sistema circulatorio local menos eficiente que el laminar.

Composición del hueso

Constituido por una fase mineral, agua y una matriz extracelular de colágeno. El papel del agua en el hueso no está muy claro, de hecho las propiedades mecánicas del huesovarían con el contenido en agua del mismo. El grado de hidratación del hueso va entre 37 y 48mg H2O por gramo de hueso.

Técnicas experimentales

Conservación del hueso para su ensayo

El procedimiento más aconsejable consiste en mantener el hueso húmedo en suero salino. Las propiedades del tejido fresco pueden variar en cuestión de minutos si se permite que el hueso se seque. Si elhueso se va a almacenar durante periodos largos, el hueso húmedo debe congelarse (a -20oC una hora después de excision), si se retira el musculo debe cubrirse con grasa empapada con solución salina normal y colocarse en una bolsa de plástico. Al descongelar se recomienda mantener el hueso en solución salina. Para periodos de tiempo de 3 meses es posible conservar muestras a temperatura ambiente enuna solución 50% alcohol y 50% solución salina normal.

Medida de la densidad del hueso

El método más sencillo es el basado en el principio de Arquímedes. La fuerza de flotación que experimenta un cuerpo sumergido es igual al producto del volumen de fluido desplazado por la densidad el fluido. Se usa agua destilada, el hueso se pesa tanto al aire como dentro del agua. El volumen es igual alpeso de la muestra en aire menos su peso en agua, dividida por la densidad del agua.

Un método alternativo consiste en determinar el volumen de la muestra midiendo directamente sus dimensiones, lo cual es complicado.

Existen 3 puntos relevantes en la medición de la densidad del tejido óseo. En primer lugar, la densidad debería medirse con el hueso en su estado normal húmedo. En segundolugar, la grasa atrapada sobre todo en los poros del hueso esponjoso puede alterar los valores de densidad. En tercer lugar, existen 2 tipos de mediciones de densidad para el hueso esponjoso: la densidad de las trabéculas (por Arquímedes, eliminando previamente la grasa) y la densidad aparente de la estructura esponjosa (peso de la estructura esponjosa desengrasada dividido por el volumen de lamuestra ósea). Densidad de las trabéculas: 1.85 a 2.00 g/cm3. Densidad de hueso esponjoso: entre 0.15 y 1.0 g/cm3.

Medida del contenido mineral del hueso

Razón entre la unidad de peso de fase mineral y la unidad de peso de la muestra seca de hueso, en porcentaje. El método de calcinación del hueso, este se pesa primero en un deseador a temperatura ambiente, se deja secar previamente y una vez...
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