Biofisica De Los Huesos

¿Cuál es la Composición del Hueso?
Los huesos son órganos que consisten en diversos tejidos conectivos, entre ellos el tejido óseo, el periostio, las médulas óseas amarilla y roja, y en endostio (membrana que reviste un espacio dentro de los huesos, donde se almacena la médula ósea amarilla). El tejido óseo se clasifica en compacto y esponjoso, dependiendo de la forma que se organice la matriz ysus células. El hueso compacto se ordena conductos o sistema de Havers (conductos de Havers) que contienen vasos linfáticos y nervios, entre los conductos de Havers están los canales de Volkman que conecta a los conductos de Havers, estos canales también tienen nervios y vasos que transportan sangre y linfa. Por otra parte el tejido esponjoso se organiza en trabeculas, dejando matriz ósea en loshuecos que dejaban, y los vasos atraviesan directamente a las trabeculas para nutrir a los osteocitos presentes.
El hueso es 60% inorgánico (hidroxipatita [Ca y P], Mg, Na, K, Cl) que le proporciona dureza y rigidez; y 30% orgánico (fibras colágenas y células óseas) que le brinda flexibilidad y elasticidad; el 10% restante es de agua.
¿El tejido óseo se repara o se regenera?
El hueso al sufriruna fractura, se produce una especia de hematoma producido por los vasos sanguíneos dañados, que servirá como adhesivo que a posterior formara tejido conectivo compuesto por los osteoblastos, los cuales crearan un “callo óseo” que unirá las partes separadas. En conclusión se regenera, ya que se vuelve a “crear” tejido conectivo.
Propiedades biomecánicas del hueso

El hueso tiene la capacidad dedeformarse (temporalmente) y de cambiar sus dimensiones al aplicarle cierta fuerza. En caso de que la fuerza sea demasiada el hueso se puede fracturar.
El hueso cortical tiene porosidad entre 5% y 30%, tiene baja elasticidad pero soporta gran cantidad de carga
El hueso esponjoso es mas débil, menos denso y rígido, posee una porosidad entre el 30% y 90%, las trabeculas se disponen en direcciónde la carga y soporta las cargas compresivas.

Comparación Carga-Deformación entre el hueso compacto y el esponjoso.
El hueso esponjoso puede soportar hasta un 50% de deformación antes de empezar a tensionarse mientras que el hueso compacto cede a la fractura entre 1.5% y 2%, esto es debido a la estructura del hueso esponjoso que tiene la capacidad de almacenar gran cantidad de energía.
Elhueso cortical soporta mas carga que el esponjoso, esta varía entre 100-150 MPa de fuerza mientras que el esponjoso solo soporta entre 8.50 MPa. Por otro lado el hueso esponjoso tiene mayor elongación (2-4%) que el compacto (1-3%)
Ley de Wolf y efecto piezoelectrico
La ley de Wolff afirma que “todo cambio en la conformación estructural de un hueso es producto de un fenómeno dinámico de adaptación alas demandas mecánicas que le impone el medio”.
El efecto piezoeléctrico se genera al someter tensión mecánica (apretado o estirado) a un material y este genera una carga eléctrica debido a que las moléculas se mueven y el campo eléctrico fuerza a todas a alinearse en la misma dirección.
Modulo de Young
Es la relación entre solicitación y deformación del material medido, en caso de los delhueso compacto tiene un modulo entre 10-15 GPa, el hueso esponjoso es difícil de calcular debido a las trabeculas. El modulo es casi igual entre el hueso compacto y el esponjoso, pero varia debido a la diferencia de densidades.
Su fórmula es: E=σϵ , donde:
E es el módulo de elasticidad longitudinal.
es la presión ejercida sobre el área de sección transversal del objeto.
es la deformaciónunitaria en cualquier punto de la barra.

Efectos de la actividad muscular ante las cargas

Cuando un hueso es cargado la contracción de los músculos alteran la distribución de la solicitación en el hueso. La contracción elimina la solicitación tensil sobre el hueso produciendo solicitación compresiva que la neutraliza parcial o totalmente.
En la figura 2.33 se ve como el tríceps sural produce...