Самая прочная наружная часть кости (компактная кость) состоит из остеонов, представляющих собой цилиндрические структуры из вставленных друг в друга концентрических костных пластинок. То есть костная иерархия – это трубки внутри трубок внутри трубок внутри трубок. Во внутренней части кости – эта часть называется губчатой – находятся трабекулы (пластинки, перегородки, тяжи), которые располагаются упорядоченно: по функциональным линиям сжатия и растяжения. На эту особенность строения губчатой части верхнего отдела бедренной кости обратил внимание немецкий инженер, математик, профессор, основатель графической статики Кульман. Когда Кульман занимался проектированием высотного крана, он посетил прозекторскую (морг). Будучи инженером-математиком, он определил, что устойчивость и прочность кости определяется сочетанием кривых сжатия и кривых растяжения, расположенных на местах наибольшего сопротивления. Между этими местами (кривыми) остаются свободные места.
Ученик Кульмана, Морис Коехлин, работая у Эйфеля, представил первоначальную концепцию Эйфелевой башни, основанную на структурных особенностях кости. В дальнейшем эта концепция была использована инженерами для проектирования и строительства башни, что в конечном счете позволило минимизировать использование строительных материалов. В итоге Эйфелева башня получилась высокой, крепкой, легкой и устойчивой, как кость. А если переплавить все железо Эйфелевой башни в шар, его диаметр будет всего 12 метров [3].
Почему двигаются наши суставы?
Органами, осуществляющими движение суставов, являются скелетные поперечнополосатые мышцы. В организме человека более 600 скелетных мышц. Общая масса скелетных мышц составляет 40 % массы тела. Мышцы прикрепляются к костям, образующим сустав, при помощи сухожилий. В месте прикрепления сухожилия мышцы к кости есть слизистая сумка (бурса). Кости – это рычаги, а места прикрепления мышц к ним – это точки опоры. Мышца имеет неподвижную точку фиксации в самом начале и двигающуюся подвижную точку в месте прикрепления к кости, образующей сустав. При сокращении мышцы происходит воздействие на эту точку опоры, что приводит рычаг (кость) в движение. Чем подвижнее сустав, тем больше мышц, отвечающих за то или иное движение, прикрепляется к костям, образующим этот сустав.
Приведу пример. За отведение руки в плечевом суставе отвечает надостная мышца, идущая над остью лопатки, – она прикрепляется к большому бугорку головки плечевой кости. Поворот руки в плечевом суставе наружу (наружная ротация) происходит благодаря подостной мышце, идущей под остью лопатки, – она прикрепляется к большому бугорку головки плечевой кости. Поворот руки в плечевом суставе внутрь (внутренняя ротация)