Traumatology and Orthopedics of RussiaTraumatology and Orthopedics of RussiaТравматология и ортопедия России2311-29052542-0933Vreden National Medical Research Center of Traumatology and Orthopedics185810.17816/2311-2905-1858Theoretical and experimental studiesТеоретические и экспериментальные исследованияTheoretical and experimental studiesHIERARCHIC ORGANIZATION OF THE SKELETON - A FACTOR REGULATING THE STRUCTURE OF FATIGUE INJURIES. I. THEORETICAL FOUNDATIONИЕРАРХИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СКЕЛЕТА - ФАКТОР, РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИЙ СТРУКТУРУ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ. ЧАСТЬ I. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕAvruninA SАврунинА С

ФГУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена Росмедтехнологий»

TikhilovR MТихиловР М

ФГУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена Росмедтехнологий»

ParshinL KПаршинЛ К

Кафедра сопротивления материалов Санкт-петербургского государственного политехнического университета

MelnikovB EМельниковБ Е

Кафедра сопротивления материалов Санкт-петербургского государственного политехнического университета

ShoubniakovI IШубняковИ И

ФГУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена Росмедтехнологий»

ФГУ «Российский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Р.Р. Вредена Росмедтехнологий»Кафедра сопротивления материалов Санкт-петербургского государственного политехнического университета150920093NO3 (2009)№3 (2009)505819072022Copyright ©; 2009, Avrunin A.S., Tikhilov R.M., Parshin L.K., Melnikov B.E., Shoubniakov I.I.Copyright ©; 2009, Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Паршин Л.К., Мельников Б.Е., Шубняков И.И.Copyright ©; 2009, Avrunin A., Tikhilov R., Parshin L., Melnikov B., Shoubniakov I.2009Avrunin A.S., Tikhilov R.M., Parshin L.K., Melnikov B.E., Shoubniakov I.I.Аврунин А.С., Тихилов Р.М., Паршин Л.К., Мельников Б.Е., Шубняков И.И.Avrunin A., Tikhilov R., Parshin L., Melnikov B., Shoubniakov I.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journal.rniito.org/jour/article/view/1858

Is suggested a theoretical foundation for the concept in accordance with which hierarchic organization of the skeleton should be regarded as a factor regulating the structure of fatigue injuries, taking into account the known morphological markers of fatigue destruction of osseous structures, peculiarities of hierarchic organization of the skeleton, laws of the science of materials. The authors present the history of the question, literature findings about the density of fatigue microinjuries in vivo, modern knowledge concerning the mechanisms of microinjuries marking and development of local predisposition to their formation.

Представлено теоретическое обоснование концепции, согласно которой иерархическая организация скелета является фактором, регламентирующим структуру усталостных повреждений, учитывая известные морфологические маркеры усталостного разрушения костных структур, особенности иерархической организации скелета, законы материаловедения. В работе представлены история вопроса, данные о плотности усталостных микроповреждений in vivo, современные знания о механизмах маркировки микроповреждений и формирования локальной предрасположенности к их возникновению.

microinjuries of bonehierarchic organization of the skeletonмикроповреждения костииерархия структур скелетаАврунин, А.С. Взаимосвязь морфофункциональных сдвигов на разных уровнях иерархической организации кортикальной кости при старении / А.С. Аврунин, Л.К. Паршин, А.Б. Аболин // Морфология. - 2006. - № 3. - С. 22-29.Адаптационная модель потери губчатой кости при старении / А.С. Аврунин, Р.М. Тихилов, Л.К. Паршин, И.И. Шубняков // Гений ортопедии. - 2007. - № 1. - С. 100-111.Лекция по остеологии. Многоуровневый характер структуры минерального матрикса и механизмы его формирования / А.С. Аврунин, Р.М. Тихилов, А.Б. Аболин, И.Г. Щербак // Гений ортопедии. - 2005. - № 2. - C. 89-94.Ньюман, У. Минеральный обмен кости / У. Ньюман, М. Ньюман. - М. : Иностранная литература, 1961. - 270 с.Ультраструктурная организация минерального компонента пластинчатой костной ткани у людей зрелого и старческого возраста / Ю.И. Денисов-Никольский, Б.А. Жилкин, А.А. Докторов, И.В. Матвейчук // Морфология. - 2002. - № 5. - С. 79-83.Уровни организации минерального матрикса костной ткани и механизмы, определяющие параметры их формирования (аналитический обзор) / А.С. Аврунин, Р.М. Тихилов, А.Б. Аболин, И.Г. Щербак // Морфология. - 2005. - № 2. - C. 78-82.Akkus, O. Age-related changes in physicochemical properties of mineral crystals are related to impaired mechanical function of cortical bone / O. Akkus, F. Adar, M.B. Schaffler // Bone. - 2004. - Vol. 34. - P. 443-453.Akkus, O. Fracture mechanics of cortical bone tissue: a hierarchical perspective / O. Akkus, Y.N. Yeni, N. Wasserman // Biomed. Engineering. - 2004. - Vol. 32, N 5-6. - P. 379-425.Beck, B.R. Tibial stress injuries. An aetiological review for the purposes of guiding management / B.R. Beck // Sports Med. - 1998. - Vol. 26, N 4. - P. 265-271.Belanger, L.F. Osteocytic osteolysis / L.F. Belanger // Calc. Tiss. Res. - 1969. - Vol. 4, N 1. - P. 1-12.Boyde, A. The real response of bone to exercise / A. Boyde // J. Anat. - 2003. - Vol. 203. - P. 173-189.Burr, D.B. Validity of the bulk-staining technique to separate artifactual from in vivo bone microdamage / D.B. Burr, T. Stafford // Clin. Orthopa. - 1990. - N. 260. - P. 305-308.Currey, J.D. Stress concentrations in bone / J.D. Currey // Quarterly J. Microscop. Sci. - 1962. - Vol. 103, Part 1. - P. 111-133.Detecting microdamage in bone / T.C. Lee [et al.] // J. Anat. - 2003. - Vol. 203. - P. 161-172.Fatigue data analysis of canine femurs under four-point bending / R.M. Pidaparti, U. Akyuz, P.A. Naick, D.B. Burr // Bio-Med. Materi. Engineering. - 2000. - Vol. 10, N 1. - P. 43-50.Forwood, M.R. Microdamaging response to repetitive torsional loading in the rat tibia / M.R. Forwood, A.W. Parker // Calcif. Tissue Int. - 1989. - Vol. 45, N 1. - P. 47-59.Frost, H.M. A unique histological feature of vitamin d resistant rickets observed in four cases / H.M. Frost // Acta Orthop. Scand. - 1963. - Vol. 33. - P. 220-227.Frost, H.M. Defining osteopenias and osteoporoses: another view (with insights a new paradigm) / H.M. Frost // Bone. - 1997. - Vol. 20, N. 5. - P. 385-391.Frost, H.M. Micropetrosis / H.M. Frost // J. Bone Joint Surg. - 1960. - Vol. 42-A, N 1. - P. 144-150.Jowsey, J. Age changes in human bone / J. Jowsey // Clin. Orthop. - 1960. - N 17. - P. 210-218.Jowsey, J. Mineral metabolism in osteocytes / J. Jowsey, B.L. Riggs // Mayo Clin. Proc. - 1964. - Vol. 39, N. 7. - P. 480-484.Kim, D.G. Microstrain fields for cortical bone in uniaxial tension: optical analysis method / D.G. Kim, J.В. Brunski, D.P. Nicolella // J. Engineering in Medicine. - 2005. - Vol. 219, Part H. - P. 119-128.Relationship between damage accumulation and mechanical property degradation in cortical bone: Microcrack orientation is important / O. Akkus [et al.] // J. Biomed. Mater. Res. - 2003. - Vol. 65-A. - P. 482-488.Taylor, D. Microdamage and mechanical behaviour: predicting failure and remodelling in compact bone / D. Taylor, Т.С. Lee // J. Anat. - 2003. - Vol. 203. - P. 203-211.Three-dimensional confocal images of microdamage in cancellous bone / N.L. Fazzalari [et al.] // Bone. - 1998. - Vol. 23. - P. 373-378.Verscheure, S.K. Factors affecting the treatment of stress fractures in athletes: an analysis of the literature / S.K. Verscheure, M.R. Hoefelein // J. Sport Rehab. - 1999. -Vol. 8. - P. 135-147.Wenzel, T.E. In vivo trabecular microcracks in human vertebral bone / T.E. Wenzel, M.B. Schaffler, D.P. Fyhrie // Bone. - 1996. - Vol. 19, N 1. - P. 89-95.Zioupos, P. Accumulation of in-vivo fatigue microdamage and its relation to biomechanical properties in ageing human cortical bone / P. Zioupos // J. Microscopy. - 2001. - Vol. 201, Part 2. - P. 270-327.