La scienza che ricerca il movimento degli effetti e le diverse forze esercitate sul corpo, sia internamente che esternamente, si chiama biomeccanica. La biomeccanica dell’osso esamina la dinamica e le conseguenze, o il modo in cui le ossa reagiscono, di fronte ai cambiamenti. Un cambiamento che può verificarsi internamente può variare dalla contrazione di diversi gruppi muscolari che applicano pressione contro le ossa ad alterazioni della struttura ossea, come ad esempio rigonfiamenti anomali delle articolazioni risultanti dall’artrite. Le forze esterne possono variare da cose come il tentativo di sollevare un oggetto pesante a variazioni della superficie quando si cammina.
La composizione, la forza, la lunghezza, la salute e il posizionamento dell’osso all’interno del corpo hanno tutti un’influenza nel determinare la biomeccanica dell’osso e quindi influenzano il suo funzionamento meccanico. In altre parole, le ossa alle estremità, o braccia e gambe, sono più resistenti e si adattano rapidamente ai cambiamenti poiché sono più abituate alle fluttuazioni interne ed esterne rispetto alle ossa situate più in profondità all’interno del corpo, come le costole. Le ossa con più densità, come il femore o l’osso della coscia, resistono meglio ai fattori di stress rispetto alle ossa più piccole e sottili che si trovano nella mano o nel piede e quindi hanno meno probabilità di subire una lesione da stress eccessivo.
L’integrità ossea svolge anche un ruolo importante nella biomeccanica dell’osso, che è costituita da diversi tipi di tessuto. Questa struttura include osso compatto, altrimenti noto come guscio esterno indurito, nonché tessuto spugnoso, il tessuto più morbido e leggermente “arioso” all’interno dell’osso compatto in cui si trovano strutture come vasi sanguigni e midollo osseo. La maggior parte della struttura ossea solida è chiamata matrice ossea. I danni alla matrice ossea possono verificarsi con determinate lesioni, condizioni di salute o possono verificarsi naturalmente con l’invecchiamento del corpo, può ridurre l’unità complessiva dell’osso e diminuire la sua capacità di reagire a cambiamenti costanti. Questa menomazione, comunemente nella forma microtears, o minuscole spaccature nella superficie dell’osso, può indebolire la sua integrità e aumentare le possibilità di fratture o rotture ossee quando gli stress sono posti su di esso.
D’altra parte, la biomeccanica dell’osso, o la sua capacità di reagire ai cambiamenti, si basa sulla capacità dell’osso di rinnovare o riprodurre costantemente nuove cellule, un meccanismo chiamato rimodellamento. Questo processo può essenzialmente aiutare nella riparazione delle cellule ossee danneggiate e dipende da una certa quantità di stress sotto forma di contrazioni muscolari e alterazione del carico o della forza esercitata sull’osso. Ad esempio, quando la biomeccanica dell’osso nella gamba viene alterata da una frattura, il processo di guarigione iniziale richiede comunemente all’arto di non applicare alcuna forza. Quando l’osso inizia a guarire, può essere necessaria una certa quantità di peso per ricostruire l’osso.