Støttevævene og deres belastnings- tolerance

More documents

Recommendations

Info

Spænding ▲ 12 Deformation Figur 1. Spændings-deformationskurve for et ideelt elastisk legeme. ▲ Støttevævene og deres belastningstolerance form i sene- og knoglevæv og i blanding med andre typer i læderhud og ligamenter (ledbånd). Type 2 findes i ledbrusk, i rygsøjlens båndskiver (disci) og i glaslegemet i øjet, strukturer der i øvrigt er karakteriserede ved hverken at være forsynede med kar eller nerver (34). Elasticitet er et materiales eller en strukturs evne til at deformeres, når det/den udsættes for en ydre kraft, samt efterfølgende at genindtage sin oprindelige form og størrelse, når den ydre kraft ophører. I et ideelt elastisk legeme er der et lineært forhold mellem belastning og deformation, og der er ingen tøven hverken ved belastningen eller ved den efterfølgende aflastning. Dette er i 1678 udtrykt ved Hooke’s lov: ut tensio sic vis (som deformationen således kraften). Fig. 1 viser en spændings-deformationskurve for et sådant legeme. På kurven aflæses samhørende værdier for spænding og deformation. Hvis belastningen er gennemført til brud, vil endepunktets koordinater angive legemets tolerance som hhv brudstyrke og bruddeformation. For en struktur som en fjeder eller et bestemt ligament udtrykkes den løbende spænding og brudstyrken, som er lig med den maksimale spænding, i Newton. For et materiale må de to størrelser angives i Newton pr arealenhed, kun herved er sammenligninger mulige. På engelsk kaldes spænding pr arealenhed stress. I den internationale standard måles stress i enheden Pascal (= 1 Newton pr m 2 - 1 Pa = 1N·m -2). I biologien anvendes imidlertid oftest den umiddelbart mere forståelige enhed Newton pr cm 2 (= 10 4 Pa). Deformation udtrykkes i absolutte enheder som m eller mm, eller relativt som procent af udgangslængden. Det sidste er ligesom begrebet stress især anvendeligt ved sammenligning af materialer. På engelsk bruges her udtrykket strain, som er uden enhed, da det er længde divideret med længde. Stress-strain kurvens hældning angiver det pågældende materiales elastiske stivhed, også kaldet Young’s modulus. For en struktur angives stivheden (fjederkonstanten) som spændingstilvæksten ved en given deformation, altså i newton pr m eller newton pr cm. Den kan også angives som spændingstilvæksten ved en fordobling resp. halvering af udgangslængden (på engelsk = 1 strain) eller ofte i praksis som spændingstilvæksten ved en forlængelse eller forkortelse på 1/1000 del af udgangslængden (= 1 microstrain). Hvis deformationen ved tryk eller træk måles i meter og spændingen i Newton, vil arealet under kurven være det matematiske udtryk for den ophobede elastiske energi udtrykt i joule (1 joule = 1 N·m). Som anden energi kan den omdannes til arbejde eller dissiperes som varme.
Parametrene maksimal spænding (F) og maksimal deformation (x) samt elastisk stivhed (k) og elastisk energi (E) er for et ideelt elastisk legeme tidsuafhængige og entydigt samhørende på den måde, at kendes to af værdierne, kan de to øvrige udregnes. F = k · x E = 0.5 · F · x = 0.5 · k · x 2 Støttevævene og deres belastningstolerance Kollagent væv tåler en belastning på 6.000 til 8.000 N·cm -2 (svarende til 8 · 10 7 Pa) og kan herunder forlænges 8-10%. Dets stivhed angives til omkring 1 GPa (= 10 9 Pa) (6). Ligamenter med meget bugtede fibre som visse af ankelleddets ledbånd (lig. talofibulare anterius) kan dog forlænges 20-30% (2, 28). Tolerancen kan dog også og ofte med fordel angives som arealet under hele kurven, som vil være et udtryk for den maksimale elastiske energi, legemet kan rumme. Friskt kollagent væv kan optage op til 2.500 J/kg materiale, hvilket er 20 gange mere, end moderne fjederstål kan rumme pr samme vægtenhed (15, 27). Målt på denne måde er det et yderst effektivt materiale, naturen råder over. Kollagene fibre og væv er imidlertid kun lineært elastiske i et begrænset område (fig. 2). De har desuden viskøse egenskaber, og de taber energi under længerevarende udspændinger (stressrelaksation). De fire parametre (spænding, deformation, stivhed og energiindhold) er ikke entydigt samhørende, og for organismen rummer dette både ulemper og fordele. Ligamenter, ledkapsler og sener udviser typisk en belastnings-deformationskurve som fig. 2. Efter et fodparti, hvor de bugtede fibre udrettes og efterhånden alle begynder at bære spænding, ses det lineært elastiske område, hvis hældning angiver materialets eller strukturens egentlige stivhed. Hvis udspændingen fortsættes, nås belastningsgrænsen, hvor stivheden begynder at aftage, hvor permanente forandringer og skader udvikler sig, og hvor smertegrænsen i øvrigt ligger. Efter yderligere belastning nås brudgrænsen (6, 11, 33). En arealbetragtning viser, at der skal en vis mængde energi til at nå belastningsgrænsen, men at der skal yderligere en relativt stor energimængde til for at nå brudgrænsen. I denne materialeegenskab ligger der en vigtig sikkerhedsmargin over for et totalt brud, en margin der ikke markerer sig, hvis man nøjes med at aflæse y-koordinaten for henholdsvis belastningsgrænse og brudstyrke. Kollagene væv er effektive på den måde, at de er seje, og at de kan rumme megen elastisk energi, men deres egenskaber er tidsafhængige, hvilket viser sig ved øgende stivhed og spænding ved øgende udspændingshastighed (fig. 3), samt ved deres tilbøjelighed til at stressrelaksere og krybe ved længerevarende udspændinger (15). ▲ 13 Spænding Deformation Figur 2. Spændings-deformationskurve for ligament. Belastningsgrænse og brudgrænse er markerede. Spænding ▲ C B A Deformation Figur 3. Spændings-deformationskurve for ligament visende viskøse egenskaber. Stivhed og styrke tiltager ved stigende deformationshastighed fra A til C. ▲ ▲
Page 1 and 2: KAPITEL 1 Støttevævene og deres b
Page 3: Støttevævene og deres belastnings
Page 7 and 8: Vand fungerer som nødvendig “pla
Page 9 and 10: herunder evt vibrationer. Endelig e
Page 11 and 12: mens udløsningen i afsættet kun t
Page 13 and 14: må det derfor fremstå med et bela
Page 15 and 16: omstillinger synes at kunne foregå
Page 17 and 18: ses ved trafikulykker og skudepisod
Page 19 and 20: delse efter tolerancen. Ved overtr
Page 21 and 22: Litteratur Støttevævene og deres
Page 23: Støttevævene og deres belastnings

Støttevævene og deres belastnings- tolerance

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?