1. Funciones de los huesos

El tejido óseo y el sistema esquelético cumplen numerosas funciones según describe G. Tortora y B. Derrickson ,2008 y son las siguientes; sostén, protección, asistencia en el movimiento, homeostasis mineral, producción de células sanguíneas y almacenamiento de triglicéridos.

Sostén

El esqueleto proporciona al cuerpo una base estructural para sostener los tejidos blandos y los sitios de inserción para la mayoría de los músculos esqueléticos.

Protección

El esqueleto protege los órganos internos de lesiones.

Asistencia en el movimiento

Como la mayoría de los músculos se insertan en los huesos, al contraerse traccionan de estos y mueven

Homeostasis mineral

El tejido óseo almacena numerosos minerales; en especial calcio y fosforo. Según la demanda, el hueso envía minerales al torrente sanguíneo para mantener su equilibrio (homeostasis) y para que se distribuya a otras partes del cuerpo.

Producción de células sanguíneas

Dentro de ciertos huesos existe un tipo de tejido llamado medula ósea roja que produce glóbulos rojos, blancos y plaquetas. Proceso denominado hemopoyesis. La medula ósea roja consta de células sanguíneas en desarrollo, adiposicitos, fibroblastos y macrófagos. Esta presente en los huesos fetales y en algunos huesos del adulto.

Almacenamiento de triglicéridos

la medula amarilla esta constituida principalmente por células adiposas que almacenan triglicéridos. Éstos son una reserva de energía química potencial. La medula amarilla también contiene algunas células sanguíneas.

2. Cartílago articular

Es una capa delgada de cartílago hiliano que cubre parte de la epífisis en el sitio donde un hueso se articula con otro. Reduce la fricción y absorbe los impactos en las articulaciones muy móviles. Como este tipo de cartílago carece de pericordio, cuando se lesiona su reparación es limitada.

3. El periostio

Es una vaina dura de tejido conectivo que rodea solo a las superficies ósea en los sitios en los que el hueso no esta cubierto por cartílago articular. Contiene células formadoras de hueso que permite el crecimiento del hueso en espesor pero no en longitud. Esto también protege al hueso, facilita la reparación de fracturas, ayuda a nutrir el tejido óseo y actúa como sitio de inserción de ligamentos y tendones.

4. La cavidad medular

Es un espacio cilíndrico dentro de la diáfisis en los adultos contiene la medula ósea amarilla

El endostio

Es una fina membrana que delínea la cavidad medular. Contiene una sola capa de células formadoras de hueso.

5. Tejido compacto y tejido esponjoso

Según el tamaño y la distribución de los espacios, las regiones de un hueso pueden clasificarse como compactas o esponjosas .Cerca del 80% del esqueleto esta formado por hueso compacto y el 20% por hueso esponjoso.

Tejido óseo compacto.

Contiene pocos espacios y se disponen en unidades repetidas denominadas osteonas o sistemas haversianos. Cada osteón consta de un conducto central con laminillas de disposición concéntrica, lagunas, osteocitos y canalículos. Un conducto central o haversiano es un conducto que contiene vasos sanguíneos, nervios y vasos linfáticos. Los conductos centrales atraviesan el hueso en sentido longitudinal alrededor de los conductos están las laminillas concéntricas, anillos de, matriz extracelular dura calcificada. Entre la laminillas existen pequeños espacios denominados lagunas, que contienen osteocitos irradiados en todas las direcciones desde las lagunas hay pequeños canalículos que contienen líquido extracelular .Por dentro de los canalículos hay osteocitos con pequeñas prolongaciones digitiformes .Los canalículos conectan las lagunas entre si y con los conductos centrales. Así un intricado sistema de conductos en miniatura que atraviesan todo el hueso proporcionan numerosas vías para que los nutrientes y el oxigeno lleguen a los osteocitos y para que se

eliminen los productos de desecho. Esto es sumamente importante, ya que la disfunción a través de las laminillas es muy lenta.

Los vasos sanguíneos, los vasos linfáticos y los nervios atraviesan el hueso compacto desde el periostio por los conductos perforantes transversos o conductos de volkmann.Los vasos y los nervios de los conductos perforantes se conectan con los de la cavidad medular, el periostio y los conductos centrales (haversianos).

El tejido óseo compacto contiene pocos espacios. Se encuentran por debajo del periostio de todos los huesos largos y forma la mayor parte de las diáfisis de estos. Proporciona protección y soporte y ofrece resistencia a la tensión causada por el peso y el movimiento.

Tejido óseo esponjoso.

No contiene osteonas. Esta compuesto por unidades denominadas trabéculas (una rede irregular de delgadas columnas óseas). Los espacios macroscópicos que existen entre las trabéculas de algunos huesos están ocupados por medula ósea roja. Dentro de cada trabecula hay lagunas que contienen osteocitos. Los canalículos se irradian hacia fuera desde las lagunas.

El tejido óseo esponjoso constituye la parte del tejido de los huesos cortos, planos e irregulares. También forma parte de la mayoría de las epífisis de los huesos largos y de un borde estrecho que rodea la cavidad medular de la diáfisis de los huesos largos.

El tejido óseo esponjoso se diferencia del tejido óseo compacto de dos aspectos; en primer lugar, el tejido esponjoso es liviano, lo que reduce el peso total del hueso así se facilita su movimiento cuando es traccionado por un musculo esquelético; en segundo lugar las trabéculas del hueso esponjoso ofrecen soporte y protección a la medula ósea roja y por ende donde se producen las células sanguíneas.

6. Propiedades del hueso cortical y trabecular.

Cortical.

Comportamiento elástico: En el hueso humano las propiedades

elásticas para la carga en plano transversal son isotrópicas, a

diferencia de la carga en dirección longitudinal, por lo que es

considerado un material transversalmente isotrópico, que es un

tipo de anisotropía. Para definir las propiedades elásticas del

hueso se han de citar los dos módulos de Young, uno longitudinal

y otro transversal, el modulo de cizallamiento y los dos índices de

Poisson (grado que se comba que contrae al ser estirado). El

modulo de Young el hueso cortical en dirección longitudinal es,

aproximadamente 1.5 veces el modulo en dirección trasversal y

más de cinco veces el modulo de cizallamiento elevados, con

valores de 0.6 lo que indica que el hueso cortical se comba más

que los metales cuando esta sujeto a compresión uniaxial.

Fuerza; dependen de la dirección de la carga y de si la

aplicación de esta es en tensión, compresión o torsión. Las curvas

típicas de cargas-esfuerzo para la tensión uniaxial muestran que

el hueso cortical es más fuerte en la compresión que la tensión.

Absorción de energía, flexibilidad y fragilidad: los materiales que

absorben energía antes de llegar al fallo se denominan duros. La

curva de carga – esfuerzo para la carga transversal muestra que

el hueso es más duro cuando es sometido a cargas compresivas

que cuando es sometido a cargas tensiles. Por lo tanto, el hueso

cortical puede comportarse de una forma relativamente flexible o

frágil dependiendo de la dirección de la carga y de si se aplican

fuerzas tensiles o compresivas.

Comportamiento viscoelástico: el hueso cortical muestra un

comportamiento viscoelástico porque sus propiedades

mecánicas son sensibles tanto a la tasa de esfuerzo como a la

duración de las cargas aplicadas.

Sensibilidad de la tasa de esfuerzo: la tasa de esfuerzo aumenta

al hacerse más intensa la actividad. Por otra parte el hueso es

más fuerte para la marcha rápida que para la marcha lenta. Sin

embargo, existe un punto de inflexión, de manera que con tasas

de esfuerzo muy altas (que representan un trauma de alto

impacto) el hueso se vuelve más frágil. El hueso se ha adaptado

para absorber energía del impacto que se deriva de una actividad

relativamente intensa, como es la carrera.

Comportamiento de deformación continua: si el hueso es

sometido a una carga constante durante un periodo de tiempo

prolongado, se produce una deformación. Parece que la

tolerancia es mayor si las cargas son compresivas.

Efectos de la edad: las propiedades del modulo y la fuerza del

hueso se deterioran progresivamente con el envejecimiento. Se

acepta que a partir de los 20 años se produce una perdida del 2%

por cada década.

Propiedades de fatiga: el hueso cortical esta expuesto a cargas

repetidas de baja intensidad, que producen niveles de cargas

menores que los requeridos para una fractura en un espécimen.

Estas cargas cíclicas pueden ocasionar un daño

microestructural.Las propiedades de fatiga del hueso cortical,

además de tener interés por las denominadas fracturas por fatiga,

lo tienen también como potencial estímulo en la remodelación del

hueso. Por esta razón se han planteado la hipótesis de que la

remodelación del hueso estaría encaminada a reparar las

microfracturas que se producen en el mismo como el resultado de

la carga repetida de las actividades cotidianas. Hasta el 10% de

las fracturas de cadera y el 50% de las fracturas vertebrales se

denominan espontaneas, por que no existe una causa aparente.

Mecanismo de acumulación del daño por fatiga; hay tres etapas

características da la fractura por fatiga: el inicio, la propagación y

la fractura final. (Ídem)

Trabecular.

Comportamiento elástico: el hueso trabecular tiene un modulo elástico de entre 10 y 2000 MPa muy lejos de los 17000 MPa del hueso cortical .Aunque hay zonas anatómicas, como la metáfisis femoral o el cráneo, en las que las diferencias entre ambos tipos de hueso son mucho menores.

Densidad aparente: el principal mecanismo de formación del hueso trabecular es la flexión de las trabéculas individuales, muy conocido por su densidad.

Arquitectura: las diferentes arquitecturas del hueso trabecular lo hacen anisótropo respecto a las propiedades elásticas en la columna lumbar e isotrópico en otras zonas como el humero proximal.

Fuerza uniaxial: la comparación entre el comportamiento compresivo y tensil del hueso trabecular indica que la capacidad de este para soportar carga posdeformación es alta la compresión y casi nula para la tensión.

Comportamiento viscoelástico: el hueso trabecular se vuelve más rígido y fuerte con cargas compresivas traumáticas y puede absorberse mas energía que cargas fisiológicas.

Efecto de la edad: con la edad el hueso trabecular se vuelve mucho más frágil. Esto favorece las fracturas, como las de columna vertebral, extremo distal del radio y proximal del fémur.

Propiedades de la fatiga: se han observado fracturas de trabéculas individualizadas en la columna lumbar, el acetábulo, la cabeza del fémur y la tibia. Esto se produce como consecuencia del daño por fatiga. (Ídem)