3. Костная ткань зуба
3.1. Структура костной ткани зуба
Трабекулярная или губчатая кость – это отдел костной ткани, где находятся корни зубов. Она пористая и легкая, в ней проходит большое количество капилляров и кровеносных сосудов. Губчатая ткань более мягкая, так как, по большей части, состоит из мягкой ткани, имеет ячеистую структуру, а костные пластинки в ней образуют перегородки (рис. 10).
Рисунок 10 – Структура трабекулярной костной ткани
3.2. Механические свойства костной ткани зуба
Проблемы возникают при определении упругих механических свойств губчатой кости. Дело в том, что ее пористость носит индивидуальный характер и может существенно зависеть от состояния здоровья пациента.
Повышенная пористость трабекулярной кости является основным ее физическим отличием от кортикальной. Пористость отражается измерениями полной плотности. Трабекулярный образец с полной плотностью 0,2 г/см3 имеет пористость приблизительно 90 %.
Полная плотность кости оказывает большое влияние на компрессионное напряжение – относительную деформацию трабекулярной кости. Эти свойства напряжение-относительная деформация существенно отличаются от таковых для кортикальной кости и аналогичны компрессионному поведению многих технических пористых материалов, которые могут использоваться для поглощения энергии удара. Кривая напряжение-относительная деформация для трабекулярной кости показывает начальную упругую область, за которой наступает текучесть. Текучесть наступает, когда трабекулярная кость начинает ломаться. За текучестью идет область длинного плато, которое создается как все большее и большее развитие трабекулярного перелома. Переломанные трабекулы начинают заполнять костномозговые пространства и при относительной деформации порядка 0,50 большая часть костномозгового пространства оказывается заполненной обломками сломанных трабекул. Дальнейшее нагружение трабекулярной кости после закрытия пор связано с заметным увеличением модуля упругости образца.
Компрессионная прочность трабекулярной кости связана с ее полной плотностью степенной зависимостью вида:
где σ измеряется в МПа, ρ – в г/см3. Аналогично компрессионный модуль связан с полной плотностью зависимостью:
где Е измеряется в МПа, а ρ – в г/см3.
Хотя первоначально эти соотношения были выведены на основании результатов компрессионных испытаний, испытания трабекулярной кости на растяжение показывают, что ее прочность при растяжении приблизительно та же самая, что и при сжатии. Кроме того, модуль упругости трабекулярной кости приблизительно одинаков как при растягивающем, так и при сжимающем нагружении.
Таким образом, живые твердые ткани представляют собой биокомпозиты (гибридные системы), органический матрикс (клетки и коллагеновые волокна), который придает системе гибкость и эластичность, а минеральный отдел – твердость и хрупкость. В зависимости от соотношения органического и неорганического компартментов кости ее биомеханика в физиологических (старение организма) и патологических условиях (болезни) является динамической величиной.