منابع و ماخذ مقاله بافت استخوان، تعریف مفهومی، تمرین استقامتی، انرژی شکست

دانلود پایان نامه ارشد

، معمولاً سالمندی با زوال هر دو قوای جسمی و ذهنی و کاهش در تعهدات اجتماعی وابسته است. شروع دقیق سالمندی از لحاظ فرهنگی و تاریخی متفاوت است(18). در پژوهش حاضر منظور از سالمندی موشهای نر ویستار 20 ماهه بود.
1-7-2 تمرین استقامتی7: هر جلسۀ تمرینی حدود 20 تا 60 دقیقه طول میکشد و با شدتی در حدود 50 تا 85 درصد VO2max، 3 تا 5 بار در هفته اجرامیشود(19) که در این تحقیق منظور از تمرین استقامتی دویدن بر روی تردمیل با سرعت 28-12 متر بر دقیقه و شیب 0% پنج جلسه در هفته و در هر جلسه 60-15 دقیقه در نظر گرفته شد و به مدت هشت هفته ادامه یافت.
1-7-3 سختی8: شیب منحنی تنش – کرنش در ناحیۀ الاستیک است و بیانگر استحکام استخوان میباشد (20). در تحقیق حاضر تعریف مفهومی و عملیاتی یکسان است.
1-8-4. انرژی شکست9: برابر با سطح زیر منحنی تنش – کرنش میباشد و بیانگر میزان مقاومت استخوان در برابر شکستن است(20). در تحقیق حاضر تعریف مفهومی و عملیاتی یکسان است
1-7-5. حداکثر مقاومت10: جایی که نیروهای کششی و فشاری بر نیروی مقاومت استخوان غلبه می کنند و منحنی رو به پایین می رود(19). در تحقیق حاضر تعریف مفهومی و عملیاتی یکسان است.
1-7-6. درصد تغییر شکل11: میزان تغییر شکل استخوان هنگام وارد شدن نیروی خمشی می باشد(20). در تحقیق حاضر تعریف مفهومی و عملیاتی یکسان است.

2-1. مقدمه
هدف تحقیق تأثیر هشت هفته تمرین استقامتی بر سختی، حداکثر مقاومت،انرژی شکست و درصد تغییر شکل استخوان ران موشهای نر سالمند بود. در این فصل، ابتدا مرور مختصری بر مبانی نظری تحقیق صورت گرفته، سپس به بیان دستآوردهای کلی پژوهشهایی که در مورد موضوع تحقیق صورت گرفته اقدام شده است.
2-2. استخوان
2-2-1. مورفولوژی استخوان
در حالت کلی استخوانها در سه نوع کوتاه، بلند و تخت طبقه بندی میشوند. استخوانهای کوتاه دارای گسترش نسبتاً یکسانی در تمام جهات میباشند. استخوانهای تخت دارای یک بعد کوچکتر از دیگر ابعاد و استخوانهای بلند دارای یک بعد بزرگتر از دیگر ابعاد میباشند. استخوانهای بلند بیشتر به عنوان ابزار انتقال قدرت و پایدار ساز بدن و استخوانهای تخت وکوتاه در نقشهای حفاظتی و ضربهگیری به کار میآیند. استخوانهای بی شکل نیز در ساختار اسکلتی بدن وجود دارند که جزو هیچ یک از سه دسته اصلی طبقهبندی نمیشوند. ساختار استخوانهای بلند را میتوان به لحاظ هندسی به چند بخش طبقهبندی کرد. این تقسیمبندیها بر اساس محل قرارگرفتن صفحۀ آنها صورت میگیرد. بالاتر از صفحۀ رشد که پس از بلوغ از بین میرود را اپیفیز12، به قسمت پایینتر از آن متافیز13 و به قسمتهای میانی استخوان دیافیز14 اطلاق میشود.
اعتبار این تقسیمبندیها در مقیاس درشت یا ماکروسکوپی است. در دید ریزنگرانه یا میکروسکوپی ریز ساختار استخوان، تنها دو نوع ساختار استخوانی قابل شناسایی است: استخوان فشرده15 و استخوان متخلخل16. این دو نوع ساختار استخوانی بر اساس تفاوت در مقدار تخلخل از هم تفکیک میشوند.هردو نوع این ساختارها توسط مغز استخوان احاطه شدهاند. مغز استخوان نقش منبع سلولهای خونی، استخوانی، عصبی و غذا را برای استخوان بازی میکند.مغز استخوان در تمام استخوانهای شناخته شده بدن به جز استخوانچههای گوش میانی حضور دارد. به طور کلی دو نوع مغز استخوان وجود دارد: خونساز و چرب که به نامهای مغز استخوان قرمز و زرد معروف شدهاند.
مغز استخوان قرمز نقش غیر انکاری را در فرایند خونسازی ایفا میکند. از آنجا که حضور مغز استخوان نقش بسیار مهمی در تغییر خواص مکانیکی استخوان ندارد، زین پس به حضور آن در استخوان توجهی نخواهیم داشت. در مطالعاتی که استخوان به صورت مادهای پوروالاستیک مدل میشود، مغز استخوان به صورت سیال محصور در ماتریس استخوانی در نظر گرفته میشود. ساختار استخوان دارای بافت استخوانی و فضاهای خالی است(21).
VT = VB + VV (2-1)
در این رابطه اندیسهای T ،B, V به ترتیب نماینده حجم کل استخوان، حجم بافت استخوان و حجم فضاهای خالی است.
با توجه به تعاریف مربوط به حجمهای استخوانی میتوان تخلخل را به صورت زیر تعریف کرد:
P = VV/VT = 1- VB/VT (2-2)
چگالی ظاهری نیز با روابط بالا به شکل زیر تعریف میشود:
(2-3) =mT/VT =(mB + mV)/ VT
با ساده کردن رابطه 2-3 به شکل جدیدی از آن به صورت 2-4 میرسیم:
(2-4) P = 1- //t
با صفر قرار دادن فضاهای خالی استخوان، رابطه 1-3 به شکل t = mB/VBتقلیل مییابد. به یt ، چگالی بافت استخوان اطلاق میشود و برابر با چگالی حجمی از استخوان است که بدون تخلخل در نظر گرفته شود. این کمیت معمولاً به صورت ثابت و برابر 2 گرم بر سیسی در نظر گرفته میشود. با در نظر گرفتن پارامتر درجه معدنی شدن، کمیت شt نیز تغییر میکند.

2-2-2. استخوان اسفنجی
دارای ساختاری باز و پرتخلخل با درجه تخلخل بین 75 تا 95 درصد میباشد(22). تخلخل این ساختار از مغز استخوان پر شده است. ماتریس منظم و لانه زنبوری این ساختار ار صفحات، میلهها . سوزنهای به هم پیوستهای که دارای ضخامتی حدود 200 میکرون میباشند، تشکیل شده است.

2-2-3. استخوان فشرده
دارای درجه تخلخل بسیار پایینتر و بین 5 تا 15 درصد میباشد. این نوع استخوان حدود 80 درصد وزنی استخوانهای بدن را تشکیل میدهد و به صورت لایه پوشاننده و صفحۀ انتقال نیرو در استخوانهای اسفنجی و در قسمت میانی استخوانهای بلند به چشم میخورد.
تخلخل استخوان فشرده از کانالهای طولی هاورسین17 و کانالهای عرضی ولکمن18 و کانالهای پراکنده جذبی تشکیل شده است. کانالهای طولی و عرضی حاوی عروق خونی و رشتههای عصبی و کانالهای جذبی که قطری حدود 200 میکرون دارند، نتیجۀ عمل نوسازی میباشند.
دیگر جزء استخوانی که بافت استخوانی محسوب نمیشود ضریع19 است. ضریع عبارت است از لایهای که قسمت خارجی استخوانهای بلند را فرا گرفته و استخوان را از فضای مفصلی جدا کرده و محلی برای ورود و خروج لیگامنتها و تاندونها به استخوان فراهم میآورد. وظیفۀ دیگر این لایه فراهم آوردن منبع تغذیهای برای سلولهای فعال در فرایند رشد و نوسازی استخوانهای بلند میباشد. همچنین این لایه اثر بهسزایی در فرایند بازسازس استخوان آسیب دیده یا شکسته دارد. ضریع در کودکان دارای بیشترین ضخامت و چگالی میباشد. با افزایش سن چگالی و ضخامت این لایه رو به نقصان میگذارد اما در طول عمر نقش بسیار مهمی در فراهم آوردن بستر نوسازی خارجی استخوان دارد. با این همه، ضریع نقش بسیار کمی در پاسخ مکانیکی استخوان به بار دارد، لذا زین پس در محاسبات وارد نخواهد شد(23).
صرفنظر از اسفنجی یا فشرده بودن استخوان، به دو نوع بافت استخوانی بر میخوریم. اولین نوع، استخوان لایهای یا استخوان ثانویه است و همانطور که از نام آن بر میآید، دارای ساختار لایهای و درجه بالایی از نظم و جهتگیری است. استخوان لایهای خود دارای دو نوع لایههای عمود بر هم و لایههای مخروطی میباشد. به علت ساختار به هم پیچیدۀ، این نوع استخوان در مقابل اعمال نیرو دارای مقاومت زیادی است اما برای تشکیل شدن نیازمند گذشت زمان میباشد(24).
استخوان نوع دوم که به نام استخوان اولیه یا استخوان بیشکل شناخته میشود، دارای استحکام کمتری نسبت به استخوان لایهای میباشد. ساختار یافتگی این نوع استخوان به صورت تصادفی و بی جهت میباشد. تشکیل این بافت در مراحل ابتدایی بهبود شکستگیها، در ایجاد بستر رشد و نوسازی استخوان فوقالعاده موثر ومفید میباشد. در حقیقت این نوع استخوان در فرایند نوسازی شرکت نموده و به استخوان ثانویه جهتدار تبدیل میشود. علاوهبرآن استخوانهای بی شکل در ماههای ابتدایی زندگی تشکیل دهنده استخوانهای نوزاد میباشند و با گذشت زمان به استخوانهای اصلی و صفحات رشد انتهایی آنها تبدیل میشوند. به طور کلی استخوان بیشکل دارای ساختاری موقتی است و به لحاظ زمانی خیلی سریعتر از استخوان ثانویه تشکیل میشود(23).

2-2-4. ترکیبات استخوان
ساختارهای استخوانی از اجزای آلی و معدنی تشکیل یافتهاند. فاز آلی استخوان که تحت عنوان ” استئوید” نامیده میشود، حدود 20-25 درصد جرمی استخوانها را شامل میشود و عمدتاً از کلافهای پروتئینی کلاژن تشکیل میشود. 65 درصد جرمی استخوانها فاز معدنی و بقیه را آب تشکیل میدهد. کلاژن پروتئینی است که میتواند بهصورت فیبری شکل گیرد. تاکنون انواع متفاوتی از کلاژن شناخته شده است اما کلاژن نوع اول دارای نقش مهمتری در ریزساختارهای استخوان میباشد. کلاژن عامل فراهم آورنده مقاومت کششی و انعطافپذیری استخوان میباشد. همچنین فیبرهای کلاژنی محلی برای جمع شدن کریستالهای معدنی هیدروکسی آپاتیت میباشند. قسمت آلی غیرکلاژنی استخوان که شامل سلولهای استخوانی میشود بیش از خواص مکانیکی در دینامیک فیزیولوژیک استخوان نقش دارد.
فاز معدنی استخوان عامل بهوجود آورندۀ سختی و مقاومت فشاری استخوان میباشد و به عنوان منبع یونی بدن ایفای نقش میکند. فاز معدنی استخوان عمدتاً از هیدروکسی آپاتیت با ترکیب شیمیایی Ca10 (PO4)2(OH)2تشکیل شده است. با افزایش سن، میزان ناخالصی این فاز افزایش پیدا کرده که خود باعث ضعف عملکرد این فاز میشود. ایجاد فاز غیرآلی روی بستر آلی در استخوان در طی فرایندی به نام معدنی شدن صورت میگیرد. نکتۀ جالب، همکاری و وابستگی هندسی- فیزیولوژیک فاز آلی و معدنی در بهوجود آوردن کامپوزیتی بهنام “استخوان” برای انتقال بار، مراقبت از اندامها و پاسخ به محرکهای بیرونی میباشد.
این ساختار کامپوزیتی خود دارای تخلخل میباشد. به این ساختارچههای متخلخل لاکونا20 اطلاق میشود. این لاکوناها خود با ساختارهایی به نام کانالچه21 به هم وصل میشوند و وظیفه انتقال آب و یونهای ساختاری محلول در آن را به عمقیترین سطح ساختار استخوان دارند. اکثر محتوای آب استخوان به صورت باند شده با کلاژن وجود دارد اما مقداری آب زاید نیز که در فرآیند معدنی شدن بهکار میآید، در کانالچهها جریان دارد.
با توجه به ترکیبات استخوان یک حجم نمونه از استخوان بهصورت زیر ارزیابی میشود:
(2-5) VB = VO + VM + VW
زیرنویسهای W,M,O به ترتیب به کلمات آلی22، معدنی23 و آب اشاره دارند. لذا استخوان خشک دارای جرمی برابرmM+mD= mO میباشد. به جهت اندازهگیری درجه معدنی شدن از فاکتوری به نام کسر باقی مانده استفاده میشود. کسر باقی مانده عبارت است از:
(2-6) mM / md=α
مقدار کسر باقیمانده به طور میانگین برابر 65% اندازهگیری شده است. با چشمپوشی از وجود آب در استخوان رابطه 2-5 به شکل 2-7 تقلیل مییابد.
(2-7) VB = VO + VM
2-2-5. سلولهای استخوانی
علاوه بر اجزای غیر سلولی، اجزای سلولی نیز در استخوان حضور دارند. این سلولها علیرغم نداشتن اثر مستقیم بر خواص مکانیکی و ساختار استخوان، منشأ به راه افتادن مکانیزمهای بازسازی و نوسازی استخوانی هستند. به طور کلی سلولهای استخوانی به لحاظ منشأ بهوجود آمدن به دو دسته مزانشیمالی24 و بنیادی خون25 تقسیمبندی میشوند.
رگه سلولهای مزانشیمالی دارای زنجیره پریاستئوبلاست26، استئوبلاست27 و استئوسیت28 میباشد. اعضای این رگه سلولی همه از سلولهای تک سلولی میباشند. سلولهای مزانشیمالی غیر تمایز یافته در کانالهای استخوانی، مغز استخوان و هر نقطهای از استخوانها حضور دارند. این سلولها دارای اشکال نامعین هستند و تاهنگام دریافت فرمان تبدیل به استئوبلاست به همین شکل باقی خواهند ماند.
تمایز سلولهای مزانشیمالی به استئوبلاستها در طی یک فرآیند 2 تا 3 روزه انجام میشود. این سلولها دارای شکل مکعبی میباشند و به صورت محکم و پیوسته

پایان نامه
Previous Entries منابع و ماخذ مقاله تمرین استقامتی، انرژی شکست، فعالیت ورزشی، خدمات بهداشتی Next Entries منابع و ماخذ مقاله بیومکانیک، انرژی شکست، سختی استخوان، مواد معدنی