Ανατομική μελέτη της αρχιτεκτονικής δομής των δοκίδων του μηριαίου οστού με την μέθοδο της φωτοελαστικότητας

Abstract

In a series of 26 femoral bones (right and left), taken out of human cadavers, a comparison has been made between the trabecular pattern of the cancellous part of the femoral upper end and the stress trajectories (tensile and compressive), based on the photoelasticity method on plastic models. The results are as following :There is a maximum divergence of 10° to 20° between the stress trajectories and the bony trabeculae. This slight divergence ascertain the opinion that the bony trabeculae are formed by the influence of the stress trajectories, thus verifying the law of «functional adaptation». The divergence is lesser (the coincidence better) at points where the prevailing stress is greater.The mean value of the divergence angles is independent of factors such as sex or age of the individuals.There are different values of divergence between right and left femur of the same individual.The latter is attributed to morphological differences between the two femoral bones, in particular of the femoral angle, to the shape and size of the vertebral column, as well as to the habits of the individual.

Αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η σύγκριση μεταξύ των δοκιδώσεων της σπογγώδους ουσίας του άνω άκρου του μηριαίου οστού και των δυναμικών τροχιών των κυρίων τάσεων (εφελκυσμού και σύνθλιψης), που αναπτύσσονται μέσα στη σπογγώδη ουσία, λόγω της δράσης των δυνάμεων που επενεργούν στο εξωτερικό του οστού, καθώς και η εξαγωγή και αξιολόγηση των συμπερασμάτων που απορρέουν από τη σύγκριση αυτή.Οι οστέινες δοκιδώσεις διακρίνονται μακροσκοπικά μετά από μετωπιαία κεντρική τομή του άνω άκρου του μηριαίου.Οι δυναμικές γραμμές των κυρίων τάσεων εξάγονται από τις «ισοκλινείς καμπύλες», που προκύπτουν από ένα δοκίμιο κατασκευασμένο από Plexiglas, πάχους 1 cm και κομμένο στο περίγραμμα της τομής του μελετούμενου οστού, στο οποίο έχουν εφαρμοσθεί οι δυνάμεις που υποτίθεται ότι επιδρούν στο ίδιο το οστό. Το δοκίμιο τοποθετείται σε ειδικά κατασκευασθείσα συσκευή και στη συνέχεια παρεμβάλλεται μεταξύ πολωτή και αναλυτή πολωσισκοπίου και φωτίζεται με μονοχρωματικό φως Το φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο μεταβάλλονται οι οπτικές ιδιότητες ενός διαφανούς ισότροπου υλικού, λόγω των μηχανικών τάσεων που αναπτύσσονται μέσα σ’ αυτό, και το οποίο εκμεταλλευόμαστε για τον προσδιορισμό των τάσεων αυτών, ονομάζεται φωτοελαστικότητα. Έγιναν 26 πειράματα σε ισάριθμα άνω άκρα μηριαίων οστών (αριστερών και δεξιών), που ελήφθησαν από ανθρώπινα πτώματα. Οι δυνάμεις που ελήφθησαν υπόψη ήταν εκείνες που επικρατούν κατά τη μονόποδη στήριξη του σώματος, ότανδηλαδή το μηριαίο δέχεται τη μεγαλύτερη δυνατή φόρτιση κάτω από φυσιολογικές συνθήκες. Οι δυνάμεις αυτές μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις : α) Σε δύναμη που έχει φορά προς τα κάτω και η οποία οφείλεται στην επίδραση του βάρους του σώματος. Αυτή η δύναμη επιδρά στο μηριαίο, μέσω της κοτύλης του σύστοιχου ανώνυμου οστού, β) Σε δύναμη με φορά προς τα πάνω, δηλαδή αντίδραση προς το βάρος του σώματος. Αυτή η δύναμη επιδρά στο υπόλοιπο τμήμα (διάφυση) του οστού, δηλαδή στο άνω άκρο του μηριαίου, γ) Σε δύναμη με φορά προς τα πάνω, που ασκείται από τους απαγωγούς μυς και εφαρμόζεται στον μεγάλο τροχαντήρα. Τα μέτρα των δυνάμεων αυτών, καθώς και οι γωνίες υπό τις οποίες οι δυνάμεις αυτές επιδρούν, ελήφθησαν από τη βιβλιογραφία.Τα κυριότερα συμπεράσματα που εξήχθησαν κατά την εκτέλεση των πειραμάτων (μηριαία οστά - μοντέλα) είναι τα εξής: Οι δυναμικές γραμμές των κυρίων τάσεων στα άνω άκρα των μηριαίων αποκλίνουν κατά 10° — 20° από τις τροχιές, που διαγράφουν οι οστέινες δοκίδες τους. Η μικρή αυτή απόκλιση επαληθεύει τη γνώμη ότι οι τροχιές των οστέινων δοκίδων δημιουργούνται λόγω της επίδρασης των δυναμικών γραμμών μέσα στο οστό. Προσαρμόζονται δηλαδή τα οστά στο νόμο της «Λειτουργικής προσαρμογής».Η απόκλιση των οστέινων δοκίδων είναι τόσο μικρότερη (αντίστοιχα η σύμπτωση τόσο καλλίτερη) όσο η επικρατούσα στο σημείο εκείνο τάση είναι μεγαλύτερη.Ο προσανατολισμός των οστέινων δοκίδων του άνω άκρου του μηριαίου προς τις επικρατούσες μηχανικές τάσεις είναι τόσο πληρέστερος, όσο μεγαλύτερο είναι το μέτρο της τάσης αυτής.Δεν βρέθηκε εξάρτηση του μέσου όρου των αποκλίσεων των οστέινων δοκίδων από το φύλο και την ηλικία των ατόμων στα οποία ανήκαν τα μηριαία οστά.Υπάρχει διαφορά στις αποκλίσεις μεταξύ αριστερού και δεξιού μηριαίου οστού του ίδιου ατόμου. Αυτή η διαφορά αποδίδεται σε μορφολογικές ανατομικές διαφορές των μηριαίων οστών (δεξιού - αριστερού) ή σε ιδιαίτερες συνήθειες διαβίωσης του ατόμου, ακόμη και σε μορφολογικές λειτουργικές διαφορές της Σ.Σ. (Σπονδυλική στήλη) των ατόμων. Μια τέτοια ανατομική διαφορά που βρέθηκε να ασκεί επίδραση μεταξύ δεξιού και αριστερού μηριαίου είναι η αυχενομηριαία γωνία