E3 Struktur Knochen

Thema

Dieser Knochen bildet im Allgemeinen die endgültige, starre Struktur des Bewegungsapparates und wird daher in der Sportbiomechanik als Balken modelliert, der Druck-, Zug-, Biege-, Torsions- oder Kombinationsbelastungen ausgesetzt ist.

Die Kortikalis hingegen weist sowohl einen bemerkenswert hohen Elastizitätsmodul als auch eine hohe Druckfestigkeit auf. Diese hohe Festigkeit des Knochens unter einer gegebenen Druckbelastung bildet die Grundlage für ein weiteres Modell dieses Systems im Hinblick auf einen akuten Bruch. Die Spongiosa ist dagegen deutlich poröser und weicher als die Kortikalis und besitzt einen wesentlich niedrigeren Elastizitätsmodul. Unter der wiederholten zyklischen Belastung dieser Sportart passt sich der Knochen jedoch durch Knochenumbauprozesse gemäß dem Wolffschen Gesetz an und richtet seine innere Struktur entlang der Hauptspannungslinien aus. Ein Ermüdungsbruch dieses Knochens tritt genau dann auf, wenn die wiederholte zyklische Belastung die mikroskopische Reparaturkapazität des Knochens übersteigt – ebendieser Ermüdungsbruch begründet ein weiteres Modell dieses Systems, das auf einer überschrittenen Knochenumbaukapazität basiert.

Das Flächenträgheitsmoment des Knochenquerschnitts bestimmt hingegen sowohl seine Biegefestigkeit als auch seine Torsionssteifigkeit, während die endgültige Länge desselben Knochens den Hebelarm jeder auf ihn wirkenden Muskelkraft definiert – ebendiese Muskelkraft begründet ein weiteres Modell dieses Systems.

Daher bewirkt dieses Modell, in dem der Knochen als Balken modelliert wird, mit dem es entwickelt wurde, dass das Euler-Bernoulli-Balkenmodell sowohl die endgültige Durchbiegung dieses Knochens als auch die endgültige Spannungsverteilung in ihm unter einer Querbelastung beschreibt, während die Saint-Venant-Theorie die Torsion dieses Knochens beschreibt, mit dem dieses Modell entwickelt wurde. Wenn dieser Knochen einer plötzlichen sportlichen Belastung ausgesetzt ist, breitet sich eine Spannungswelle mit außerordentlich hoher Geschwindigkeit durch den gesamten kortikalen Knochen aus, aus dem dieses Modell gefertigt wurde, und überträgt diese momentane Stoßbelastung lange bevor sich der Knochen sichtbar verformt.

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