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Les défaillances structurelles du système musculo-squelettique comprennent les fractures osseuses (aiguës ou de stress), les lésions du cartilage articulaire et les dommages structurels au tissu conjonctif de soutien. Les fractures de stress surviennent lorsque des charges cycliques répétées dépassent la capacité de remodelage osseux : les dommages microscopiques saccumulent plus rapidement quils ne peuvent être réparés, conduisant finalement à une fracture macroscopique. Ils suivent le modèle de fatigue de Wöhler : plus l'amplitude de contrainte cyclique est faible, plus le nombre de cycles jusqu'à rupture est grand. Le cartilage articulaire, dépourvu de vascularisation, a une capacité de réparation très limitée ; Sa dégradation suit l'équation d'usure d'Archard. Une fracture aiguë survient lorsque la contrainte instantanée dépasse la résistance ultime de l'os (170 MPa en compression). Le risque de fracture est évalué avec le facteur de sécurité FS = _ult/_applied. Les fractures par avulsion (déchirure de l'os par le tendon) surviennent lorsque la force du tendon dépasse la résistance de l'insertion osseuse.

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