Die Gewebebiomechanik untersucht, wie verschiedene Teile des menschlichen Körpers, wie Knochen, Sehnen und Muskeln, auf äußere Kräfte reagieren. Forscher haben die mechanischen Eigenschaften dieser Gewebe analysiert, die normalerweise einer bestimmten Kraft standhalten können, bevor sie beschädigt werden. Für jeden wurden durchschnittliche Toleranzwerte geschätzt, die oft in vielen verschiedenen Studien geholfen haben. Bewegung, Kraft und Beschleunigung von gesundem Gewebe können bestimmte Werte erreichen und entweder plötzliche Schäden oder Verschlechterungen verursachen, die im Laufe der Zeit auftreten können. Die Gewebebiomechanik wird häufig verwendet, um festzustellen, wie eine Verletzung aufgetreten ist, oder um die Lebensfähigkeit von Prothesen oder medizinischen Implantaten zu beurteilen.
Kräfte, die das Gewebe belasten oder seine Form verändern, können manchmal sogar von Vorteil sein. Die normale Knochenentwicklung hängt oft vom Druck ab, der durch regelmäßige Bewegung und sogar die Schwerkraft ausgeübt wird. Zu geringer Druck, etwa bei Raumfahrt oder längerer Bettruhe, kann zu Knochenanomalien oder -schwächungen führen. Andere Gewebe wie Sehnen und Bänder können ebenfalls geschwächt werden, während wiederholte belastende Bewegungen diese Strukturen schädigen können. Die mechanischen Schadensursachen, basierend auf Kenntnissen der Anatomie und Physiologie, werden typischerweise in der Gewebebiomechanik untersucht.
Bei der biomechanischen Analyse kann das Schadenspotenzial in Abhängigkeit von der Art der auf das Gewebe einwirkenden Ereignisse und Kräfte abgeschätzt werden. Für die meisten Gewebe ist ein durchschnittlicher Toleranzwert bekannt. Für den einzelnen Menschen können jedoch auch Größe, Gewicht, Geschlecht und Alter Faktoren sein, ebenso wie Knochenerkrankungen wie Arthrose. Die Bewertung des Gewebeschadens erfolgt häufig durch das Sammeln von Unfalldetails und damit verbundenen Informationen. Die Verletzungsmuster können dann bewertet werden, während die Daten verwendet werden können, um den Unfall zu rekonstruieren und eine Verletzungsursache zu finden.
Durch die Verwendung von Gewebebiomechanik-Prinzipien können die Belastungszustände definiert und festgestellt werden, wie eine Verletzung stattgefunden hat. Die Befunde werden oft mit bekannten Verletzungsmustern sowie den bereits definierten Toleranzgrenzen für bestimmte Gewebe verglichen. Die Analyse von Knochengewebe kann das Wissen über den Aufbau von Skelettkomponenten beinhalten. Die Aufteilung des Knochens in immer kleinere Teile, darunter Kollagenfasern und kleine Kanäle, kann bei der medizinischen und biomechanischen Analyse helfen.
Muskelgewebe sowie Sehnenstrukturen weisen typischerweise faserige Elemente auf, die zu ihrer Festigkeit beitragen. Sehnen werden normalerweise in später kleinere Fasern unterteilt, die aus mikroskopisch kleinen Kollagensträngen bestehen. Die Gewebebiomechanik kann auch durch Substanzen wie Kalzium und Wachstumsenzyme unterstützt werden. Mediziner berücksichtigen diese oft, wenn sie Knochentransplantate durchführen, gerissene Bänder fixieren und die Heilung anderer beschädigter Gewebe unterstützen.