Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Дене немесе ағзаның ішкі құрылымдарын қолдайтын немесе бекітетін тіндік элемент.
Tissue element that supports or anchors a framework of parts within a body or organ
Трабекула (trabeculae, латын тілінен аударғанда "кішкентай қабырға") – дене немесе ағзаның ішкі құрылымдарын қолдайтын немесе бекітетін шағын, көбінесе микроскопиялық тіндік элемент. Трабекула әдетте механикалық функция атқарады және көбінесе тығыз коллагенді тіндерден тұрады (мысалы, қаңқаның трабекуласы). Ол бұлшық ет және сүйек сияқты басқа материалдардан да құралуы мүмкін. Жүректе бұлшық еттер трабекула карнеалары мен септомаргинальды трабекулаларды құрайды. Ұлпалы сүйек трабекулаланған сүйек тінінің топтарынан қалыптасады. Кесіндідегі көрінісінде, ұлпалы сүйектің трабекулалары септаларға ұқсауы мүмкін, бірақ үш өлшемді кеңістікте олар топологиялық тұрғыдан ерекшеленеді: трабекулалар көбінесе таяқ немесе бағана тәрізді, ал септалар – жапырақша тәрізді. Сұйықтыққа толы кеңістіктерден өтетін кезде трабекулалар кернеуге қарсы тұру (мысалы, еркектегі corpora cavernosa және corpus spongiosum трабекулаларында) немесе жасуша сүзгісін қамтамасыз ету (көздің трабекулярлық торлы қабығында) функцияларын атқара алады.
A trabecula (: trabeculae, from Latin for 'small beam') is a small, often microscopic, tissue element in the form of a small beam, strut or rod that supports or anchors a framework of parts within a body or organ. A trabecula generally has a mechanical function, and is usually composed of dense collagenous tissue (such as the trabecula of the spleen). It can be composed of other material such as muscle and bone. In the heart, muscles form trabeculae carneae and septomarginal trabeculae. Cancellous bone is formed from groupings of trabeculated bone tissue. In cross section, trabeculae of a cancellous bone can look like septa, but in three dimensions they are topologically distinct, with trabeculae being roughly rod or pillar shaped and septa being sheet like. When crossing fluid filled spaces, trabeculae may offer the function of resisting tension (as in the penis, see for example trabeculae of corpora cavernosa and trabeculae of corpus spongiosum) or providing a cell filter (as in the trabecular meshwork of the eye).
Құрылымы
Трабекулярлық сүйек, сондай-ақ cancellous сүйек деп аталады, трабекулалы сүйек тінінен құралған кезекті сүйек. Ол жамбас сүйегі сияқты ұзын сүйектердің ұштарында кездеседі, онда сүйек іс жүзінде қатты емес, керісінше, жұқа таяқшалар мен сүйек тінінің пластиналарымен байланысқан тесіктермен толы. Тесіктер (сүйек трабекуласымен тікелей алынбаған көлем) – бұл трабекулярлық аралық кеңістік, оны барлық қан жасушаларының, сондай-ақ талшықты тіндердің пайда болатын қызыл сүйек миы толтырады. Трабекулярлық сүйекте трабекулярлық аралық кеңістік көп болғанымен, оның кеңістіктік күрделілігі ең аз массамен максималды күшке қол жеткізуге мүмкіндік береді. Трабекулярлық сүйектің пішіні мен құрылымы секіру, жүгіру және тізе бүгіп тұру сияқты функционалдық белсенділіктерден туындайтын жүктемелерге оңтайлы қарсы тұру үшін ұйымдастырылған. 1892 жылы ұсынылған Вольф заңы бойынша, сүйектің сыртқы пішіні мен ішкі архитектурасы оған әсер ететін сыртқы күштермен анықталады. Трабекулярлық сүйектің ішкі құрылымы бірінші кезекте күш бағыты бойынша бейімделу өзгерістеріне ұшырайды, содан кейін қабықшалық сүйектің сыртқы пішіні екінші реттік өзгерістерге ұшырайды. Соңында сүйек құрылымы сыртқы жүктемеге төтеп беру үшін қалыңдап, тығыздалады. Буынды толық алмастырудың көбейіп, сүйек қайта құрылуға тигізетін әсеріне байланысты, трабекулярлық сүйектің күштерге байланысты және бейімделу процесін түсіну сүйек физиологтары үшін маңызды мәселе болып табылады. Трабекулярлық сүйектің жасқа байланысты сүйек құрылымындағы және сүйек имплантаттарын жасаудағы рөлін түсіну үшін трабекулярлық сүйектің механикалық қасиеттерін анатомиялық орналасуы, сүйек тығыздығы және жасқа байланысты факторлар сияқты айнымалыларға қарай зерттеу маңызды. Модуль, бір осьті беріктік және шаршау қасиеттері сияқты механикалық факторларды ескеру қажет. Әдетте, трабекулярлық сүйектің кезектілігі 75-95% аралығында, ал тығыздығы 0,2-ден 0,8 г/см³ дейін құрайды. Тесіктер сүйектің беріктігін азайтуға, сонымен қатар оның салмағын азайтуға мүмкіндік береді. Тесіктердің құрылымы мен орналасуы материалдың беріктігіне әсер етеді. Осылайша, трабекулярлық сүйектің микроқұрылымы әдетте бағытталған, ал тесіктердің «ұсақ түйіршіктері» механикалық қаттылық пен беріктік ең жоғары бағытта тізілген. Микроқұрылымдық бағытталуының арқасында трабекулярлық сүйектің механикалық қасиеттері жоғары дәрежеде анизотропты болып табылады. Трабекулярлық сүйектің Янг модулі 800-ден 14 000 МПа-ға дейін, ал сыну беріктігі 1-ден 100 МПа-ға дейін ауыспайды. Жоғарыда айтылғандай, трабекулярлық сүйектің механикалық қасиеттері көрінетін тығыздыққа өте сезімтал. Трабекулярлық сүйек модулі мен оның көрінетін тығыздығы арасындағы байланыс 1976 жылы Картер мен Хейс көрсеткен. Нәтижесінде алынған теңдеу мынадай:
Trabecular bone, also called cancellous bone, is porous bone composed of trabeculated bone tissue. It can be found at the ends of long bones like the femur, where the bone is actually not solid but is full of holes connected by thin rods and plates of bone tissue. The holes (the volume not directly occupied by bone trabecula) is the intertrabecular space, and is occupied by red bone marrow, where all the blood cells are made, as well as fibrous tissue. Even though trabecular bone contains a lot of intertrabecular space, its spatial complexity contributes the maximal strength with minimum mass. It is noted that the form and structure of trabecular bone are organized to optimally resist loads imposed by functional activities, like jumping, running and squatting. And according to Wolff's law, proposed in 1892, the external shape and internal architecture of bone are determined by external stresses acting on it. The internal structure of the trabecular bone firstly undergoes adaptive changes along stress direction and then the external shape of cortical bone undergoes secondary changes. Finally bone structure becomes thicker and denser to resist external loading. Because of the increased occurrence of total joint replacement and its impact on bone remodeling, understanding the stress related and adaptive process of trabecular bone has become a central concern for bone physiologists. To understand the role of trabecular bone in age related bone structure and in the design for bone implant systems, it is important to study the mechanical properties of trabecular bone as a function of variables such as anatomic site, bone density, and age related issues. Mechanical factors including modulus, uniaxial strength, and fatigue properties must be taken into account. Typically, the porosity percent of trabecular bone is in the range 75–95% and the density ranges from 0.2 to 0.8 g/cm3. It is noted that the porosity can reduce the strength of the bone, but also reduce its weight. The porosity and the manner that porosity is structured affect the strength of material. Thus, the micro structure of trabecular bone is typically oriented and ''grain'' of porosity is aligned in a direction at which mechanical stiffness and strength are greatest. Because of the microstructural directionality, the mechanical properties of trabecular bone are highly an isotropic. The range of Young's modulus for trabecular bone is 800 to 14,000 MPa and the strength of failure is 1 to 100 MPa. As mentioned above, the mechanical properties of trabecular bone are very sensitive to apparent density. The relationship between modulus of trabecular bone and its apparent density was demonstrated by Carter and Hayes in 1976. The resulting equation states:
мұндағы – кез келген жүктеме бағытындағы трабекулярлық сүйек модулін, – көрінетін тығыздықты, ал – және – тіндердің архитектурасына байланысты тұрақты шамаларды білдіреді. Сканирлеуші электронды микроскопияны қолдану арқылы трабекулярлық архитектураның әртүрлі анатомиялық орындардағы өзгеруі әртүрлі модульдерге алып келетіні анықталды. Құрылымның анизотропиясы мен материалдық қасиеттер арасындағы байланысты түсіну үшін анизотропты трабекулярлық үлгілердің өлшенген механикалық қасиеттерін олардың архитектурасының стереологиялық сипаттамаларымен салыстыру қажет. Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы сүйек массасының жоғалуын, егер сүйек минералдық тығыздығы (СМТ) жас ересектердегі орташа СМТ-ден бір стандарттық ауытқудан төмен болса, остеопения деп анықтайды, ал егер ол орташадан 2,5 стандарттық ауытқудан төмен болса, остеопороз деп анықтайды. Сүйек тығыздығының төмендеуі стресстік жарықтардың пайда болу қаупін арттырады, олар ешбір ескертусіз пайда болуы мүмкін. Остеопороздың салдарынан туындайтын төмен әсерлі жарықтар көбінесе жоғарғы жамбас сүйегінде (аймаққа байланысты 25-50% трабекулярлық сүйектен тұрады), омыртқаларда (шамамен 90% трабекулярлық) немесе білезікте болады. Трабекулярлық сүйек көлемі азайғанда, оның бастапқы пластиналық және таяқшалық құрылымы бұзылады; пластина тәрізді құрылымдар таяқша тәрізді құрылымдарға айналады, ал бұрыннан бар таяқша тәрізді құрылымдар жұқарып, ажыратылып, денеге қайта сіңіріледі. Остеоартрит кезінде сүйектің астындағы сүйек хрящтың бұзылуында маңызды рөл атқарады. Осылайша, трабекулярлық деградация күштің таралуына елеулі әсер етіп, хрящқа теріс әсер етуі мүмкін. Жалпы сүйек күшіне тигізетін күшті әсеріне байланысты, трабекулярлық деградация үлгілерін талдау остеопороздың прогрессируін қадағалау үшін жақын арада пайдалы болуы мүмкін деген күшті болжам бар.
where represents the modulus of trabecular bone in any loading direction, represents the apparent density, and and are constants depending on the architecture of tissue. Using scanning electron microscopy, it was found that the variation in trabecular architecture with different anatomic sites lead to different modulus. To understand structure anisotropy and material property relations, one must correlate the measured mechanical properties of anisotropic trabecular specimens with the stereological descriptions of their architecture. Loss of bone mass is defined by the World Health Organization as osteopenia if bone mineral density (BMD) is one standard deviation below mean BMD in young adults, and is defined as osteoporosis if it is more than 2.5 standard deviations below the mean. A low bone density greatly increases risk for stress fracture, which can occur without warning. The resulting low impact fractures from osteoporosis most commonly occur in the upper femur, which consists of 25 50% trabecular bone depending on the region, in the vertebrae, which are about 90% trabecular, or in the wrist. When trabecular bone volume decreases, its original plate and rod structure is disturbed; plate like structures are converted to rod like structures and pre existing rod like structures thin until they disconnect and resorb into the body. With osteoarthritis, the underlying bone plays a significant role in cartilage degradation. Thus any trabecular degradation can significantly affect stress distribution and adversely affect the cartilage in question. Due to its strong effect on overall bone strength, there is currently strong speculation that analysis in patterns of trabeculae degradation may be useful in the near future in tracking the progression of osteoporosis.
Құстар
Құс сүйектерінің қуыс құрылымы көп қызмет атқарады. Ол жоғары нақты беріктікті қамтамасыз етеді және көптеген құстарға тән қаңқалық пневматикаға бейімделу үшін ашық тыныс жолдарын толықтырады. Сүйек дизайны, трабекулалардың жұмсақ өзегін қоршаған жұқа, қатты қабықтан тұратындықтан, нақты беріктік пен бүгілуға төзімділік жақсартылған. Трабекулалардың аллометриясы қаңқаға сүйек массасын едәуір арттырмай жүктемелерді көтеруге мүмкіндік береді. Қызыл құйрықты бүркіт салмағын V пішіндес тіректердің қайталама үлгісімен оңтайландырады, бұл сүйектерге қажетті жеңілдік пен қатаңдық сипаттамаларын береді. Трабекулалардың ішкі желісі массаны бейтарап осьтен ауыстырады, бұл нәтижесінде бүгілуге қарсы тұру қабілетін арттырады. Бөлінудегі айырмашылықтан басқа, жеке тіректердің қатынасы тоқылдақтарда (woodpeckers) ұқсас өлшемдегі басқа құстарға, мысалы, Еуразиялық хоопоға қарағанда жоғары болды. Тоқылдақтардың трабекулалары пластина тәрізді, ал бүркіт пен торғайдың сүйектері арқылы желіленген таяқша тәрізді құрылымдарға ие. Тоқылдақтың миына түсетін кернеудің төмендеуі, бүркіт немесе хоопо немесе торғайға қарағанда, тығыз орналасқан, қалың пластина тәрізді тіректердің көп болуымен байланысты.
The hollow design of bird bones is multifunctional. It establishes high specific strength and supplements open airways to accommodate the skeletal pneumaticity common to many birds. The specific strength and resistance to buckling is optimized through a bone design that combines a thin, hard shell that encases a spongy core of trabeculae. The allometry of the trabeculae allows the skeleton to tolerate loads without significantly increasing the bone mass. The red tailed hawk optimizes its weight with a repeating pattern of V shaped struts that give the bones the necessary lightweight and stiff characteristics. The inner network of trabeculae shifts mass away from the neutral axis, which ultimately increases the resistance to buckling. Besides the difference in distribution, the aspect ratio of the individual struts was higher in woodpeckers than in other birds of similar size such as the Eurasian hoopoe The woodpeckers' trabeculae are more plate like while the hawk and lark have rod like structures networked through their bones. The decrease in strain on the woodpecker's brain has been attributed to the higher quantity of thicker plate like struts packed more closely together than the hawk or hoopoe or the lark.
Басқа организмдердегі трабекулалар
Жануар неғұрлым ірі болса, сүйектеріне соғұрлым үлкен жүктеме түседі. Трабекулярлық сүйек, бірлік көлемдегі сүйектің мөлшерін арттыру арқылы немесе дене мөлшері мен сүйек жүктемесінің өсуімен бірге жеке трабекулалардың геометриясы мен орналасуын өзгерту арқылы беріктігін арттырады. Трабекулярлық сүйек аллометриялық түрде өседі, сүйектердің ішкі құрылымын қайта ұйымдастырып, трабекулаларға түсетін жүктемені көтере алу қабілетін арттырады. Сонымен қатар, трабекулярлық геометрияның өсуі трабекулярлық кернеуді барынша азайтуға мүмкіндік береді. Жүктеме трабекулаларға әсер етеді, олардың геометриясын өзгертіп, кернеуді көтеруге немесе жеңілдетуге бейімдейді. Шекті элементтерді модельдеуді қолдана отырып жасалған зерттеу, төрт түрлі жануарды бірдей көрінетін кернеуге (σapp) ұшыратып, жануарлардағы трабекулярлық өсу трабекулалар ішіндегі кернеуді өзгертетінін көрсетті. Байқауларға сәйкес, әр түрдің трабекулаларындағы кернеу трабекулалардың геометриясына байланысты өзгереді. Остеоциттердің шамамен он микрометрлік мөлшерінде, төмендегі суретте көрсетілгендей, қалың трабекулалар аз кернеуге ұшырайды. Әрбір түрдің элементтік кернеуінің салыстырмалы жиіліктері түрдің мөлшерінің өсуімен бірге трабекулалардың жоғары серпімділік модулін көрсетеді. Сонымен қатар, ірі жануарлардың трабекулалары кіші жануарларға қарағанда қалыңдау, бір-бірінен алыс және аз байланысты болады. Ішкі трабекулярлық остеондар көбінесе ірі жануарлардың қалың трабекулаларында, сондай-ақ гепард және лемур сияқты кіші жануарлардың жұқа трабекулаларында кездеседі. Остеондар остеоциттер мен сүйек беті арасындағы қашықтықты шамамен 230 мкм-ге дейін реттеу арқылы остеоциттердің қоректік заттармен және қалдықтармен алмасуына көмектеседі. Қанның оттегімен қанығуының төмендеуіне байланысты, жоғары метаболизмге ие жануарлардың трабекулярлық қалыңдығы төмен болады (Тb. Th), себебі олар трабекулалардың қанмен қамтамасыз етілуінің артуын қажет етеді. Остеондар арқылы жасалатын туннельдер трабекулярлық геометрияны қаттыдан түтік тәріздіге өзгертеді, жеке трабекулалардың иілу беріктігін арттырады және терең тіндердегі остеоциттерге қан жеткізуді қамтамасыз етеді. Сүйек көлемінің үлесі (BV/TV) зерттелген жануарлардың әртүрлі мөлшері үшін салыстырмалы түрде тұрақты болды. Ірі жануарлар трабекулярлық сүйектің бірлік көлеміндегі массасының айтарлықтай жоғары болғанын көрсетпеді. Бұл тіндерді өндірудің, күтіп ұстаудың және қозғалысқа келтірудің физиологиялық шығындарын азайтуға бейімделудің нәтижесі болуы мүмкін. Дегенмен, BV/TV құстардың жамбас сүйегінің кондилісінде айтарлықтай оң өсім көрсетті. Ірі құстарда BV/TV аллометриясына байланысты ұшу қабілеті төмендегені байқалды. Ұшуға қабілетсіз кивидің салмағы 1–2 кг ғана, ал зерттеуде сынаған құстардың ішіндегі ең жоғары BV/TV көрсеткіші осы құсқа тиесілі. Бұл трабекулярлық сүйек геометриясының "механикалық жағдайларға" байланысты екенін көрсетеді, сондықтан жамбас сүйегінің басы мен кондилісіндегі трабекулярлық геометриядағы айырмашылықтар коксофеморальдық және феморотибиаль буындарының әртүрлі жүктеме ортасына байланысты болуы мүмкін. Ағашқардың басын қайта-қайта соққыға төтеп беру қабілеті оның бірегей микро/нано иерархиялық композиттік құрылымымен байланысты. Ағашқардың бас сүйегінің микроқұрылымы мен наноқұрылымы біркелкі емес таралудан тұрады, бұл жеке трабекулалардың ұйымдық пішінін анықтайды. Бұл ағашқардың механикалық қасиеттеріне әсер етеді, бас сүйегінің жоғары беріктігіне (σu) төтеп беруге мүмкіндік береді. Қарғаның бас сүйегімен салыстырғанда, ағашқардың бас сүйегі тығыз және аз қоңыржай, ал қарғаларда байқалатын таяқ тәрізді құрылымға қарағанда көбірек тақта тәрізді құрылымға ие. Сонымен қатар, ағашқардың бас сүйегі қалыңдау және көбірек трабекуладан тұрады. Қарғаның трабекулаларына қарағанда, ағашқардың трабекулалары бір-біріне жақын орналасқан және көбірек табаққа ұқсас. [19] Бұл қасиеттер ағашқардың бас сүйегінің беріктігін арттырады.
The larger the animal, the higher the load forces on its bones. Trabecular bone increases stiffness by increasing the amount of bone per unit volume or by altering the geometry and arrangement of individual trabeculae as body size and bone loading increases. Trabecular bone scales allometrically, reorganizing the bones' internal structure to increase the ability of the skeleton to sustain loads experienced by the trabeculae. Furthermore, scaling of trabecular geometry can moderate trabecular strain. Load acts as a stimulus to the trabecular, changing its geometry so as to sustain or mitigate strain loads. By using finite element modelling, a study tested four different species under an equal apparent stress (σapp) to show that trabecular scaling in animals alters the strain within the trabecular. It was observed that the strain within trabeculae from each species varied with the geometry of the trabeculae. From a scale of tens of micrometers, which is approximately the size of osteocytes, the figure below shows that thicker trabeculae exhibited less strain. The relative frequency distributions of element strain experienced by each species shows a higher elastic moduli of the trabeculae as the species size increases. Additionally, trabeculae in larger animals are thicker, further apart, and less densely connected than those in smaller animals. Intra trabecular osteon can commonly be found in thick trabeculae of larger animals, as well as thinner trabeculae of smaller animals such as cheetah and lemurs. The osteons play a role in the diffusion of nutrients and waste products of osteocytes by regulating the distance between osteocytes and bone surface to approximately 230 μm. Due to an increased reduction of blood oxygen saturation, animals with high metabolic demands tend to have a lower trabecular thickness (Tb. Th) because they require increased vascular perfusion of trabeculae. The vascularization by tunneling osteons changes the trabecular geometry from solid to tube like, increasing bending stiffness for individual trabeculae and sustaining blood supply to deep tissue osteocytes. Bone volume fraction (BV/TV) was found to be relatively constant for the variety of animal sizes tested. Larger animals did not show a significantly larger mass per unit volume of trabecular bone. This may be due to an adaptation which reduces the physiological cost of producing, maintaining, and moving tissue. However, BV/TV showed significant positive scaling in avian femoral condyles. Larger birds present decreased flight habits due to avian BV/TV allometry. The flightless kiwi, weighing only 1–2 kg, had the greatest BV/TV of the birds tested in the study. This shows that trabecular bone geometry is related to ‘prevailing mechanical conditions’, so the differences in trabecular geometry in the femoral head and condyle could be attributed to different loading environments of coxofemoral and femorotibial joints. The woodpecker's ability to resist repetitive head impact is correlated with its unique micro/nano hierarchical composite structures. Microstructure and nanostructure of the woodpecker's skull consists of an uneven distribution of spongy bone, the organizational shape of individual trabeculae. This affects the woodpecker's mechanical properties, allowing the cranial bone to withstand a high ultimate strength (σu). Compared to the cranial bone of the lark, the woodpecker's cranial bone is denser and less spongy, having a more plate like structure rather than the more rod like structure observed in larks. Furthermore, the woodpecker's cranial bone is thicker and more individual trabeculae. Relative to the trabeculae in lark, the woodpecker's trabecular is more closely spaced and more plate like. [19] These properties result in higher ultimate strength in the cranial bone of the woodpecker.
Тарих
Латын тіліндегі trabs сөзінің кішіргіш түрі, сәуле немесе таяқша дегенді білдіреді. 19 ғасырда трабекулум (көпше түрі – трабекула деп есептелген) деген жаңа сөз танымал болды, бірақ этимологиялық тұрғыдан кем мінсіз. Trabeculum кейбір елдерде көздің трабекулярлық торының синонимі ретінде қолданылып келеді, бірақ бұл этимология және сипаттамалық дәлдік тұрғысынан дұрыс емес қолданысқа жатуы мүмкін.
The diminutive form of Latin trabs, means a beam or bar. In the 19th century, the neologism trabeculum (with an assumed plural of trabecula) became popular, but is less etymologically correct. Trabeculum persists in some countries as a synonym for the trabecular meshwork of the eye, but this can be considered poor usage on the grounds of both etymology and descriptive accuracy.
Басқа қолданыстар
Бас сүйек дамуының бір бөлігі ретінде торақтық шеміршекке қараңыз.
For the skull development component, see trabecular cartilage.