ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СКЕЛЕТА – ФАКТОР, РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИЙ СТРУКТУРУ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ. ЧАСТЬ III. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАЧАЛЬНОГО ЭТАПА РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе выделены общие условия возникновения и развития усталостных повреждений (УП) и определено соответствие уровней иерархической организации скелета пространственной дифференцировке начальных типов УП – локально-дискретным и локально-сетевым. К первым относятся разрывы «жертвенных связей», срез по гидратному слою межкристаллитных соединений, разрушение перемычек между объединениями кристаллитов. Эти повреждения могут самовосстанавливаться после прекращения действия нагрузок и пространственного сближения поврежденных структур. Локально-сетевой тип УП характеризуется разрушением большинства расположенных рядом структур и пространственным объединением повреждений (структурное «разрыхление»). Подобный тип повреждения, увеличиваясь в размерах, создает участки неоднородности внутри себя, что является основой для формирования трещин. Это структурное состояние зоны усталостного повреждения авторы рассматривают как промежуточное между диффузным повреждением и трещинами.

Об авторах

А. С. Аврунин

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: journal@rniito.org

д.м.н., старший научный сотрудник отделения диагностики заболеваний и повреждений ОДС

Россия

Р. М. Тихилов

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

Email: fake@neicon.ru
д.м.н., профессор, директор Россия

Л. К. Паршин

Кафедра сопротивления материалов СПб государственного политехнического университета

Email: fake@neicon.ru
к.т.н., доцент кафедры сопротивления материалов Россия

Б. Е. Мельников

Кафедра сопротивления материалов СПб государственного политехнического университета

Email: fake@neicon.ru
д.т.н., профессор, заведующий кафедрой сопротивления материалов Россия

Список литературы

  1. Аврунин, 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.
  2. Аврунин, А.С. 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.
  3. Аврунин, А.С. Механизм жесткости и прочности в норме и при старении организма. Наноуровневая модель/ А.С. Аврунин, Р.М. Тихилов, Л.К. Паршин, И.И. Шубняков // Гений ортопедии. – 2008. – № 3. – С. 59–66.
  4. Аврунин, А.С. Иерархическая организация скелета – фактор, регламентирующий структуру усталостных повреждений. Часть I. Теоретическое обоснование / А.С. Аврунин [и др.] // Травматология и ортопедия России. – 2009. – № 3. – С. 50–58.
  5. Аврунин, А.С. Наноуровневый механизм жесткости и прочности кости / А.С. Аврунин, Р.М. Тихилов, Л.К. Паршин, И.И. Шубняков // Травматология и ортопедия России. – 2008. – № 2. – С. 77–83.
  6. Аврунин, А.С. Иерархическая организация скелета – фактор, регламентирующий структуру усталостных повреждений. Часть II. Гипотетическая модель формирования и разрушения связей между объединениями кристаллитов / А.С. Аврунин, Р.М. Тихилов, Л.К. Паршин, Б.Е. Мельников // Травматология и ортопедия России. – 2010. – № 1. – С. 48–57.
  7. Аврунин, А.С. Иерархия спиральной организации структур скелета. Взаимосвязь структуры и функции. / А.С. Аврунин [и др.] // Морфология. – 2010. – № 6. – С. 69–75.
  8. Аврунин, А.С. О физической природе жёсткости и прочности костной ткани / А.С. Аврунин [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. – 2010. – Т. 106б, № 3. – С. 205–210.
  9. Беляев, Н. М. Сопротивление материалов / Н. М. Беляев. – М. : Наука, 1976. – 608 с.
  10. Броек, Д. Основы механики разрушения / Д. Броек – М. : Высшая школа, 1980. – 368 с.
  11. Денисов-Никольский, Ю.И. Актуальные проблемы теоретической и клинической остеоартрологии / Ю.И. Денисов-Никольский, С.П. Миронов, Н.П. Омельяненко, И.В. Матвейчук. – М. : Новости, 2005. – 336 с.
  12. Писаренко, Г.С. Справочник по сопротивлению материалов. / Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев. – Киев : Наукова думка, 1975. – 704 с.
  13. 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.
  14. Arlot, M.E. Microarchitecture influences microdamage accumulation in human vertebral trabecular bone / M.E. Arlot [et al.] // J. Bone Miner. Res. – 2008. – Vol. 23, N. 10. – P. 1613–1618.
  15. Beck, T.J. Stress fracture in military recruits: gender differences in muscle and bone susceptibility factors / T.J. Beck [et al.] // Bone. – 2000. – Vol. 27, N 3. – P. 437–444.
  16. Boyce, T.M. Cortical aging differences and fracture implications for the human femoral neck / T.M. Boyce, R.D. Bloebaum // Bone. – 1993. – Vol. 14, N 5. – P. 769–778.
  17. Boyce, T.M. Damage type and strain mode associations in human compact bone bending fatigue / T.M. Boyce [et al.] // J. Orthop. Res. – 1998. – Vol. 16, N 3. – P. 322–329.
  18. Boyde, A. The real response of bone to exercise / A. Boyde // J. Anat. – 2003. – Vol. 203. – P. 173–189.
  19. Burr, D.B. Validity of the bulk-staining technique to separate artifactual from in vivo bone microdamage / D.B. Burr, T. Stafford // Clin. Orthop. – 1990. – N 260. – P. 305–308.
  20. Burr, DB. Bone microdamage and skeletal fragility in osteoporotic and stress fractures / D.B. Burr [et al.] // J. Bone Miner. Res. – 1997. – Vol. 12, N 1, – P. 6–15.
  21. Burr, D.B. The contribution of the organic matrix to bone's material properties / D.B. Burr // Bone. – 2002. –Vol. 31, N 1. – P. 8–11.
  22. Chapurlat, R.D. Bone microdamage: a clinical perspective / R.D. Chapurlat, P.D. Delmas // Osteoporosis Int. – 2009. – Vol. 20, N 8. – P. 1299–1308.
  23. Currey, J.D. Stress concentrations in bone / J.D. Currey // Quarterly J. Microscop. Science. – 1962. – Vol. 103, P. 1. – P. 111–133.
  24. Currey, J. Sacrificial bonds heal bone / J. Currey // Nature. – 2001. – Vol. 414. – P. 699.
  25. Danova, N.A. Degradation of bone structural properties by accumulation and coalescence of microcracks / N.A. Danova [et al.] // Bone. – 2003. – Vol. 33, N 2. – P. 197–205.
  26. Dong, X.N. The influence of sacrificial bonds on viscoelastic properties of cortical bone / X.N. Dong [et al.] // 49th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society, February 2-5, 2003, New Orleans, LA.
  27. Dong, X.N. Are sacrificial bonds divalent calcium crosslinks between collagen molecules? / X.N. Dong [et al.] // 50th Annual Meeting of the Orthopaedic Research Society, March 7-10, 2004, San Francisco, CA.
  28. Fazzalari, N.L. Cancellous bone microdamage in the proximal femur: influence of age and osteoarthritis on damage morphology and regional distribution / N.L. Fazzalari, J.S. Kuliwaba, M.R. Forwood // Bone. 2002. – Vol. 31, N. 6, –P. 697–702.
  29. Forwood, M.R. Microdamage in response to repetitive torsional loading in the rat tibia / M.R. Forwood, A.W. Parker // Calcif. Tissue Int. – 1989. – Vol. 45. –P. 47–53.
  30. Frost, H.M. Micropetrosis / H.M. Frost // J. Bone Joint Surg. – 1960. – Vol. 42-A, N. 1. – P.144–150.
  31. Frost, H.M. Defining osteopenias and osteoporoses: another view (with insights from a new paradigm) / H.M. Frost // Bone. – 1997. – Vol. 20, N 5. – P. 385–391.
  32. Hazenberg, J.G. Dynamic short crack growth in cortical bone / J.G. Hazenberg, D. Taylor, T.C. Lee // Technol. Health Care. – 2006. – Vol. 14. – P. 393–402.
  33. Lee, T.C. Detecting microdamage in bone / Lee T.C. [et al.] // J. Anat. – 2003. – Vol. 203. – P. 161–172.
  34. Martin, R.B. On the significance of remodeling space and activation rate changes in bone remodeling / R.B. Martin // Bone. –1991. – Vol. 12. – P. 391–400.
  35. Nicolella, D.P. Measurement of microstructural strain in cortical bone / D.P. Nicolella, L.F. Bonewald, D.E. Moravits, J. Lankford // Europ. J. Morphol. – 2005. – Vol. 42, N 1/2. – P. 23–29.
  36. Parsamian, G.P. Diffuse damage accumulation in the fracture process zone of human cortical bone specimens and its influence on fracture toughness / G.P. Parsamian, T.L. Norman // J. Mater. Sci. Mater. Med. – 2001. – Vol. 12, N 9. – P. 779–783.
  37. Schaffler, M.B. Stiffness of compact bone: Effects of porosity and density / M.B. Schaffler, D.B. Burr // J. Biomech. – 1988. – Vol. 21, N 1. – P. 13–16.
  38. Skerry, T.M. Interruption of disuse by short duration walking exercise does not prevent bone loss in the sheep calcaneus / T.M. Skerry, L.E. Lanyon // Bone. – 1995. – Vol. 16, N 2. – P. 269–274.
  39. Smith, B.L. Molecular mechanistic origin of the toughness of natural adhesives, fibres and composites / B.L. Smith [et al.] // Nature. – 1999. – Vol. 399, N 24. – P. 761–763.
  40. 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.
  41. Taylor, D. A model for fatigue crack propagation and remodelling in compact bone / D. Taylor, P.J. Prendergast // Comp. Methods Biomech. Biomed. Engineer. – 2004. – Vol. 7, N 1. – P.9–16.
  42. Thompson, J.B. Bone indentation recovery time correlates with bond reforming time / J.B. Thompson [et al.] // Nature. – 2001. – Vol. 414, N 13. – P. 773–775.
  43. Warden, S.J. Aetiology of rib stress fractures in rowers / S.J. Warden, F.R. Gutschlag, H.B. Wajswelner, K.M. Crossley // Sports Med. – 2002. – Vol. 32, N 13. – P. 819–836.
  44. Wasserman, N. Microcracks colocalize within highly mineralized regions of cortical bone tissue / N. Wasserman, J. Yerramshetty, O. Akkus // Eur. J. Morphol. – 2005. – Vol. 42, N 1/2. – P. 43–51.
  45. Yeni, Y.N. A rate-dependent microcrack-bridging model that can explain the strain rate dependency of cortical bone apparent yield strength / Y.N. Yeni, D.P. Fyhrie // J. Biomech. – 2003. – Vol. 36, N 9. – P. 1343–1353.
  46. 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, N 2. – P. 270–278

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 82474 от 10.12.2021.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах