Comportamento meccanico del tessuto osseo: confronto tra tessuto osseo sano e tessuto osseo patologico

Bone tissue presents an extremely complex microstructural architecture. It is a composite material with considerable toughness and resistance to compression, while its elasticity allows it to deform in response to loads without breaking. Furthermore, bone tissue is a material that promptly responds to biochemical signals because of the dense network of blood vessels that cross it. The remodeling process allows it to modify its microstructural configuration considering the external loads, depositing bone matrix where it is subjected to high forces and reabsorbing matrix where the stresses decrease. Unfortunately, bone tissue is often affected by pathologies that alter its macro and microstructure. Osteoporosis, Paget's disease and osteomalacia cause a weakening of the architecture itself and alter the mechanical response. These pathologies make the bone more vulnerable to fractures even for loads that are well tolerated in health condition.

Il tessuto osseo viene considerato un materiale composito dotato di una considerevole durezza e resistenza alla compressione, ma allo stesso tempo possiede un certo grado di elasticità che gli consente di deformarsi in risposta ai carichi, senza rompersi; proprio per questo, presenta un’architettura microstrutturale estremamente complessa. Il tessuto osseo, inoltre, a differenza di quanto si possa pensare, è un materiale che risponde prontamente a segnali biochimici grazie alla fitta rete di vasi sanguigni che lo attraversano e lo fa mediante il processo di rimodellamento, processo che gli permette di adattarsi ai carichi che agiscono su di esso, depositando una maggior quantità di matrice ossea lì dove è soggetto a maggiori forze (linee di carico) e riassorbendo matrice nelle zone sottoposte a minori sollecitazioni. Purtroppo, l’osso è spesso bersaglio di patologie che ne degradano la sua macro e microstruttura, stiamo parlando dell’osteoporosi, della malattia di Paget e dell’osteomalacia che, da un lato, provocano un indebolimento dell’architettura stessa e dall’altro, ne alterano la risposta meccanica ai carichi. Queste patologie rendono l’osso, più vulnerabile alle fratture anche per carichi irrisori o comunque normalmente ben tollerati dal tessuto osseo sano.