Со словами благодарности учителю
Памяти Виталия Николаевича Крюкова
Скелет человека содержит более 200 костей, играет защитную и поддерживающую роль, а кость как его составляющая является основным структурным элементом опорно-двигательной системы. Структура ее материала - главный фактор, определяющий механические свойства и характеризующий процесс разрушения [57].
Кости являются анизотропным армированным композитным материалом, который представлен с химической точки зрения разнородными компонентами [8, 24, 28, 66, 76].
В костной ткани выделяют неорганический материал, минеральное вещество кости - кристаллы гидроксиапатита и органический материал - коллаген (волокнистый белок, обладающий большой прочностью и эластичностью, который является высокомолекулярным соединением) [51, 67, 71, 75]. Упругая деформация кости обусловлена и реализуется за счет минерального вещества, а коллаген отвечает за ползучесть костного объекта [20].
Длинные трубчатые кости обладают высокими прочностными свойствами. При различных способах деформирования (нагружения) кость ведет себя по-разному. Прочность на сжатие выше, чем на растяжение. Так, предел прочности на растяжение компактной ткани бедренной кости 12,3∙109-40,7∙109 Па, на сжатие - 16,5∙109-35,7∙109 Па. Запас механической прочности кости весьма значителен и заметно превышает нагрузки, с которыми она встречается в обычных жизненных условиях. В норме прочность кости сравнима с прочностью объектов из меди и железа [15].
Вся архитектоника костной ткани соответствует опорной функции скелета, ориентация костных перекладин параллельна линиям основных напряжений, что позволяет кости выдерживать большие механические нагрузки. В головке бедренной кости под каждую нагрузку формируется своя структура - ферма Мичелла [20, 30].