組織バイオメカニクスとは？

組織バイオメカニクスは、骨、腱、筋肉など、人体のさまざまな部分が外力にどのように反応するかを調べる研究です。 研究者はこれらの組織の機械的特性を分析しました。これらの組織は通常、損傷を受ける前に一定レベルの力に耐えることができます。 それぞれの平均許容レベルは推定されており、多くの異なる研究でしばしば役立っています。 健康な組織の動き、力、および加速は特定のレベルに達し、時間の経過とともに突然の損傷または劣化を引き起こす可能性があります。 組織バイオメカニクスは、損傷がどのように発生したかを判断したり、人工装具や医療用インプラントの生存率を評価するためによく使用されます。

組織にストレスを生じさせたり、組織を変形させたりする力は、実際には有益な場合があります。 正常な骨の発達は、通常の運動や重力で加えられる圧力に依存することがよくあります。 宇宙旅行や長時間のベッドでの安静時など、圧力が少なすぎると、骨の異常や衰弱を引き起こす可能性があります。 腱や靭帯などの他の組織も同様に弱くなる可能性がありますが、ストレスの多い運動を繰り返すとこれらの構造が損傷する可能性があります。 解剖学および生理学の知識に基づく損傷の機械的原因は、通常、組織の生体力学で研究されています。

生体力学的分析を行っている間、損傷の可能性は、イベントの性質と組織に作用する力に応じて評価できます。 ほとんどの組織の平均許容レベルは知られています。 しかし、個々の人々にとって、身長、体重、性別、および年齢も要因であり、変形性関節症などの骨の状態でもあります。 組織への損傷の評価は、多くの場合、事故の詳細とそれに関連する情報を収集することによって行われます。 その後、傷害のパターンを評価し、データを使用して事故を再現し、傷害の原因を見つけることができます。

組織の生体力学の原理を使用することで、荷重条件を定義でき、負傷の発生方法を特定できます。 調査結果は、特定の組織に対してすでに定義されている許容レベルと同様に、既知の傷害のパターンと比較されることがよくあります。 骨組織の分析には、骨格コンポーネントの構築方法に関する知識を組み込むことができます。 骨をコラーゲン繊維や小管などの小さな部分に分割することは、医療および生体力学的分析に役立ちます。

筋肉組織と腱構造には、通常、強度に寄与する繊維要素が含まれています。 腱は通常、微細なコラーゲンの繊維でできた小さな繊維に分割されます。 組織の生体力学は、カルシウムや成長酵素などの物質によっても支援されます。 医療専門家は、骨移植を行ったり、断裂した靭帯を固定したり、他の損傷組織の治癒を支援する際に、これらをしばしば考慮します。